Numerical study on laminar burning velocity of ammonia flame with methanol addition

The combustion characteristics of ammonia/methanol mixtures were investigated numerically in this study. Methanol has a dramatic promotive effect on the laminar burning velocity (LBV) of ammonia. Three mechanisms from literature and another four self-developed mechanisms constructed in this study were evaluated using the measured laminar burning velocities of ammonia/methanol mixtures from Wang et al. (Combust.Flame. 2021). Generally, none of the selected mechanisms can precisely predict the measured laminar burning velocities at all conditions. Aiming to develop a simplified and reliable mechanism for ammonia/methanol mixtures, the constructed mechanism utilized NUI Galway mechanism (Combust.Flame. 2016) as methanol sub-mechanism and the Otomo mechanism (Int. J. Hydrogen. Energy. 2018) as ammonia sub-mechanism was optimized and reduced. The reduced mechanism entitled ‘DNO-NH3’, can accurately reproduce the measured laminar burning velocities of ammonia/methanol mixtures under all conditions. A reaction path analysis of the ammonia/methanol mixtures based on the DNO-NH3 mechanism shows that methanol is not directly involved in ammonia oxidation, instead, the produced methyl radicals from methanol oxidization contribute to the dehydrogenation of ammonia. Besides, NO_x emission analysis demonstrates that 60% methanol addition results in the highest NO_x emissions. The most important reactions dominating the NO_x consumption and production are identified in this study.     

南水北调中线总干渠藻类的生态调度

南水北调中线总干渠无在线调蓄水库,对藻类生态调度过程中出现的问题开展生态调度实现策略和实施方式研究。主要实现策略包括:划定自身的调蓄区,隔离生态调度对下游的影响;采用高效的渠池运行方式,减少生态调度时蓄量的反复调整;综合考虑安全、快速、平稳等需求,设定生态调度实施进程和方式。具体实施方式包括:将总干渠划分为流速调控区、调蓄区和正常运行区,分别实施等体积、控制蓄量和闸前常水位方式运行;将生态调度过程划分为充水阶段和泄水阶段,基于流速调控目标值、持续时长和水位降幅约束条件,确定各阶段时长和各分区的闸门群调控方案等。基于2018年3月输水工况,采用明渠一维非恒定流模型,仿真总干渠上游15个渠池的藻类生态调度过程。结果表明,生态调度可在3.5 d内完成,各渠池的平均流速由0.48 m/s增至0.93 m/s,持续时间超过2 h。在整个生态调度过程中,水位变化平稳,水位变幅符合安全阈值要求,下游渠道的正常运行未受生态调度明显影响。     

地表径流速度对城市内涝影响规律

为分析地表径流速度对城市内涝的影响,采用一维地下排水管网与二维城区地形的动态耦合模型,选取大连市某排水区块作为研究区域,设置4种地表径流速度10种设计降雨场景,模拟分析在不同重现期设计降雨及不同地表径流速度下研究区的内涝积水特性。结果表明:随着地表径流速度降低,管道排水压力变小,管道排水达标率最高可提升48.05%,且降雨重现期越短,地表径流流速对管道排水压力的削减效果越明显;地表径流流速对检查井溢流量影响显著,随着地表径流速度降低,检查井溢流量峰值最高可减小2 750 m~3,峰现时间最长可滞后56 min,同时随着降雨重现期增长,地表径流流速对检查井溢流量的削减效果减弱;研究区低、高风险区淹没面积随地表径流速度降低,最高可分别减小1.64万、8.37万m~2,但中风险区淹没面积变化反复。     

Kevlar织物软壁包容环抗冲击数值仿真分析研究

针对机匣包容性问题,提出Kevlar平纹织物本构模型的拟合方法,分别采用单层壳、多层壳、层合壳三种有限元建模方式对Kevlar织物软壁包容环弹道冲击过程进行模拟,发展了机匣包容性仿真分析模型。结果表明,多层壳模型和层合壳模型的计算结果更准确,并且可以通过调节摩擦因子使仿真结果与试验结果更接近。在此基础上研究了撞击点位置和弹体入射姿态对弹体剩余速度的影响。结果表明:在较小偏移距离内,撞击点的位置对剩余速度的影响可以忽略不计;滚转角和俯仰角对剩余速度影响较小,而对于偏航角,当角度大于30°时,剩余速度会随着角度的增大明显呈下降趋势,且弹体出射姿态也会发生明显变化。     

锅炉二次风道流动特性的模拟优化

以武汉武锅能源工程有限公司设计的二次风道为对象,运用数值模拟的方法考查了改造前后二次风道各出口空气的速度分布和质量流量分配情况。结果表明,通过布置弧形挡板,风道出口速度的均匀性显著提升,最大变异系数Cv由29%下降到9%,而且还避免了因风速不均引起的烧边现象。此外,改进后风道各出口空气的流量分配非常接近理想工况,与理想工况的偏差从9.9%缩小到2.1%。     

Three‐dimensional numerical simulations of smooth,asymmetrically roughened,and baffled culverts for upstream passage of small‐bodied fish

Traditional box culvert designs lead to development of high velocity zones in the culvert barrel that often impede upstream migration of fish. Herein, three‐dimensional Reynolds‐averaged Navier‐Stokes (RANS)‐ and Large eddy simulation (LES)‐based computational fluid dynamics (CFDs) simulations were performed to compare the effectiveness of smooth, asymmetrically roughened, and corner‐baffled barrels, in creating low‐velocity zones (LVZs) and providing opportunity for upstream passage of small‐bodied fish. The results revealed distinctive benefits provided by the asymmetrically roughened and corner‐baffled barrels relative to the smooth barrel. Cross‐sectional asymmetry, corners, and obstructions are important factors that contribute to the generation of LVZs conducive to fish passage, albeit contiguity of LVZs is required, particularly for weak swimmers. The study demonstrates the adequacy and effectiveness of CFD models to complement traditional laboratory studies in understanding basic mechanisms beneficial to fish passage and to provide insights into future designs.     

喷淋液滴在空气环境下的运动特性

本文以喷淋液滴在空气环境下运动特性为工程背景，建立单个液滴在常温、常压空气环境中的动量方程，分析液滴沉降特性、追赶特性及运动轨迹行为。计算结果表明，不同喷淋液滴初始条件下，短时间内存在重力大于曳力和重力小于曳力两种情况，但最终减速液滴均会达到受力平衡状态；液滴离开喷淋头后，垂向位移均迅速增大，液滴粒径越大、初始速度越大，垂向位移增长的速率也越大，达到相同位移的用时越短；液滴尺寸、初始速度相差越大，液滴追赶所用的时间越短，追赶位移越小，液滴尺寸、初始速度越接近，液滴追赶所用的时间越长，追赶位移越大；液滴初始速度越大、初始直径越大、喷射角度越大，横向速度消失越慢，达到的横向位移越大，喷射液滴覆盖的面积也越大。计算结果有助于优化工程实际中喷淋系统的设计与布置。     

铝合金三角形波纹夹芯板对平头弹抗冲击特性数值模拟研究

为研究铝合金三角形波纹夹芯板对平头弹体的抗冲击性能及损伤特性，利用有限元软件ABAQUS/Explicit建立弹体冲击靶板的数值模拟模型，并结合实验验证了模型及其参数的有效性。基于数值计算结果，分析了三角形波纹夹芯板几何结构对其防护性能、失效模式和能量吸收的影响规律及机理，并与等面密度单层板进行对比分析，研究结果表明，靶体几何结构对其抗冲击性能存在影响，三角形波纹夹芯板抗冲击性能低于单层板抗冲击性能。此外，增加芯体拓扑结构夹角能显著提高三角形波纹夹芯板的抗冲击性能，并且靶板几何形状会对其失效模式及耗能特性存在影响。     

柴达木盆地三湖坳陷横波勘探中的低幅异常消除技术

近年来,在柴达木盆地三湖坳陷开展了横波地震勘探,但是由于该区低幅度构造发育,横波静校正引起的"低幅"异常与上述低幅度构造相互混杂,难以区分。为此,针对该区横波表层调查难以控制表层横波速度模型的变化、横波近偏移距初至污染严重、横波折射层发育导致高速界面难以确定等问题,首先采用曲线拟合技术预测污染区横波初至时间确保初至完整性,然后采用面波模型与多层折射分层联合约束反演横波表层速度,最后通过基于速度谱分析的层位匹配建模技术确定合理的横波速度界面,形成了横波表层"低幅"异常消除技术,并进行了现场应用及效果评价。研究结果表明:①曲线拟合技术可以弥补近道污染区横波初至空白,保证层析反演模型的完整性;②基于瑞雷波的频散特性反演建模可以为确定该区浅层横波速度提供可靠的资料,提高浅层模型精度;③面波模型与多层折射分层联合约束反演能够更准确的反演该区表层横波速度场,较好地建立横波速度模型,消除横波剖面上"低幅"异常现象。结论认为,所形成的横波地震勘探低幅异常消除技术消除了横波静校正引起的"低幅"异常现象,提高了横波地震资料的成像品质。