旋转流中预混合火焰的高速传播现象——Ⅰ.稳燃特性及燃烧效率的提高

旋转流中预混合火焰高速传播特性的研究为强化低热值燃气的稳定燃烧提供了新的开发思路.针对圆管内强制涡作用下的甲烷/空气预混合火焰,本工作采用数值模拟方法分析了混合气的进口速度和旋转角速度对预混合火焰稳定燃烧的影响.结果表明,在不同当量比条件下,使火焰稳定的混合气进口速度和旋转角速度之间存在线性关系,但随着旋转角速度的增大,火焰半径变小,燃烧效率减小.改变混合气进口速度的分布形式是提高燃烧效率的有效方法.研究结果为实际的稳燃燃烧器设计提供了理论指导.     

水解-水热体系中同质异构TiO2纳米晶生成机理的分子模拟研究

在实验研究的基础上,采用分子模拟的方法,对在水解-水热体系中TiO2纳米颗粒晶相生成原理进行了系统的模拟计算和建模研究,文章介绍了分子模拟软件Hyperchem的计算方法,建立了钛离子水解过程和能量分布模型,利用模拟计算和模型,直观和定量分析了水解中间产物、水热晶化过程以及最终产物间的关系。研究了pH值对同质异构相成因的影响机理;静电场作用对同质异构相生成的影响。考察了水合络离子的连接方式,指出顶角连接与棱边连接保持到最终产物的结构中。从能量的角度揭示了同质异构TiO2晶型成因。     

单螺杆混沌挤出过程周期性行为数值模拟

建立了混沌单螺杆挤出机计量段物理和数学模型。定义了更合理的边界条件,采用Carreau本构方程,采用有限体积方法对聚合物熔体在螺槽内流动的周期性效应进行了数值模拟分析。得到了不同位置的速度分布细节以及流体示踪粒子的行为轨迹。发现螺槽内速度分布表现出周期性和对称性的变化,揭示了同宿点及椭圆点存在及位置不变性,为进一步分析流体质点在相空间的动力学行为奠定了基础。     

斜顶偏心旋风筒的数值模拟研究

使用Fluent软件，通过RSM湍流模型和离散相模型对斜顶偏心旋风筒进行了数值模拟研究，结论是：斜顶偏心旋风简与普通型旋风筒的流场基本相同，但选择合理的顶板倾斜角度和内简的偏心距离更有利于提高旋风筒的分离效率和降低压力损失。     

大型渣油气化炉激冷室热质传递过程模拟

对现行８．５３ＭＰａ德士古渣油气化炉激冷室中热质传递过程进行了分析、研究，从数学模型着手，进行模拟计算，模拟结果与工业数据吻合良好。通过模拟揭示了激冷过程本质特征，探讨了现行激冷环损坏的主要原因。     

高压旋喷锚杆在黄土深基坑支护中的模拟研究

为了研究高压旋喷锚杆支护体系在黄土深基坑工程中的工作性状,选取西安某深基坑支护工程为研究对象,运用MIDAS/GTS软件对该支护体系进行了有限元数值模拟,并与二次注浆锚杆支护体系的模拟结果进行了对比分析。结果表明:两种基坑支护方式均可满足该基坑支护的技术要求,但采用高压旋喷锚杆支护时,需要锚杆的总长度为二次注浆锚杆长度的62%,且高压旋喷锚杆筋体可实现回收,降低了锚杆施工对周围土层的干扰,其在黄土地区高边坡及深基坑支护工程中有着广阔的应用前景。     

水工沥青混凝土三轴试验的三维细观模拟

基于颗粒离散元理论,利用沥青混凝土三轴试验进行三维数值模拟,对水工沥青混凝土的细观性能研究具有重要意义。通过数值模拟发现:根据沥青混凝土的材料组成及特性,选择合适的材料单元间的接触本构模型以及合理的细观力学参数,使用颗粒流PFC3D软件可近似模拟沥青混凝土的室内三轴试验,并可再现试件剪切破坏的发展过程;数值模拟试验所得到的应力-应变曲线及体积应变-轴向应变曲线与室内三轴试验结果基本一致。     

化工过程稳态模拟技术的现状和发展趋势

本文介绍了化工过程稳态模拟技术及其数学方法、计算环境和软件开发的现状和发展趋势。     

甲醇制烯烃流化床内流化特性的多尺度CFD模拟

近些年，我国成功开发了以煤为原料的甲醇制烯烃(Methanol to Olefins, MTO)生产工艺和技术，带动煤制烯烃产业的快速发展，保障了国家能源安全。流化床式反应器是MTO工业生产的核心反应装置，通过计算流体力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)方法深入认知MTO流化床内的流化特性规律具有重要的意义，它可以从理论上更加准确地指导MTO流化床的优化与放大。本工作采用基于宏观?亚网格层次的气泡EMMS曳力和传统TFM耦合计算的多尺度CFD方法，对工业尺度MTO流化床内的多相流化行为进行了三维数值模拟。模拟结果表明，该多尺度CFD方法考虑了气泡结构对气?固相间曳力的影响，能较准确地预测MTO流化床内轴向颗粒浓度的“S-型”分布规律，且得到实验数据的验证；所预测的径向颗粒浓度分布呈现出经典的“环?核”分布规律，气体/颗粒的轴向时均速度在径向上的分布也与实际情况相互佐证，表明该多尺度CFD方法显著改善了基于均匀曳力的传统TFM对于宏观流场的预测能力。下一步工作将多尺度CFD方法拓展应用于MTO流化床优化放大及反应特性的研究。     

高性能PAN原丝计算机仿真与信息管理系统开发

以聚丙烯腈（PAN）原丝实际生产过程为研究对象。以溶液聚合和湿法纺丝为基础。模拟PAN原丝纺制条件，设计开发了一套PAN原丝计算机仿真与信息管理系统。基于Windows视窗编程技术，利用VB和Access数据库。该系统将信息管理，工艺制订，性能预测，在线帮助等功能融为一体，界面友好，操作方便。利用该系统对现场生产过程进行仿真研究，仿真结果和实际测试结果比较表明，系统仿真精度误差小于5%，应用效果良好。