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。     

马头营地区低幅度构造速度建模方法

冀东马头营地区馆陶组低幅度构造具有很大的油气勘探潜力。该区地表结构复杂、断层发育，一直受深度域速度模型精度限制，低幅度构造圈闭难以识别。为此，提出一套新的综合速度建模方案：首先，考虑断层的影响，在时间偏移域建立准确的层位解释模型，采用基于地质层位解释的横向速度建模方法，有效消除断层导致的横向速度剧烈变化带来的影响；其次，考虑在叠前深度域偏移中浅层速度模型的误差累积会影响深层目的层成像质量，浅层采用回转波层析成像反演出精确的近地表速度场，中深层采用反射波层析成像速度建模，二者结合获得融合速度场；最后，在融合速度场基础上，采用以地质层位为约束、基于模型的高精度网格层析进行速度优化，提高速度模型精度。应用上述方案建立的高精度层速度模型，明显提高了冀东马头营低幅度构造的成像精度及与钻井资料的吻合度，该建模方案可为相似地质条件下低幅度构造成像提供借鉴。     

连续管速度管柱带压起管工艺在川渝地区的应用

针对连续管速度管柱排液采气工艺中原起出速度管柱常用的先压井后作业方式，在致密气井中会造成压井液漏失并污染产层导致产能降低的问题，提出了一种新的暂堵方式——速度管柱带压起管工艺。介绍了该工艺的工作原理、关键装置及在现场的应用情况。应用结果表明，速度管柱带压起管工艺有效解决了带压起速度管柱必须压井的难题，同时保护了产层，提高了作业效率，降低了生产成本，可以确保生产井顺利投产。     

管道中旋流喷嘴雾化流场的速度分布特性

离心式旋流雾化喷嘴内流场的速度分布决定了喷嘴的雾化性能。利用VOF两相流模型和RNG k-ε湍流模型对管道中减温水通过旋流喷嘴雾化并与过热蒸汽混合的整个流动过程进行了三维数值模拟,获得了喷嘴雾化场的流动过程,着重分析了内外流场的速度分布特性。研究表明:流体通过离心式旋流喷嘴的切向孔后变成旋转流体,从喷嘴出口螺旋喷出后,迅速由液柱变为沿一定的锥角扩散的液膜,液膜逐渐雾化为液滴;在喷嘴内部的旋转流体,其合速度与切向速度沿径向,都是先增加后减小;随着流通截面发生改变,其速度的变化主要发生在轴向分量上,切向速度的变化比较小;流体从旋流喷嘴喷出雾化,会在喷嘴出口中心轴线附近形成回流区;当管道中的流体具有一定的流速时,还会在喷嘴前壁边缘附近形成回流区。     

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.