鼓泡流化床内颗粒分离行为模拟研究

颗粒-颗粒相间曳力是影响鼓泡流化床流体动力行为的重要因素之一。本文基于欧拉-欧拉双流体气固两相流模型,采用考虑了颗粒分离斜度系数的颗粒-颗粒相间曳力模型,对床内具有两种不同颗粒尺寸、底部均匀布风的鼓泡流化床进行了数值模拟研究,并将模拟结果与Owoyemi等的实验及数值模拟结果进行了比较。研究结果表明考虑颗粒分离斜度系数的颗粒-颗粒相间曳力模型合理地预测和分析了床内颗粒分离等特性。     

马蹄形火焰玻璃熔窑燃烧空间流动与传热的数值模拟

对马蹄形火焰玻璃窑炉燃烧空间内的流动、燃烧及辐射传热等过程进行了数值模拟研究,得到了炉内燃烧空间的速度场、温度场、组分浓度分布及燃烧空间向玻璃液面传递的热流分布。探讨了燃烧空间入口的进气角度对炉内温度场和向玻璃面传递的热流的影响,模拟结果表明,当入口的进气角度在5°～10°之间时,传热效果较好。     

曳力模型对流态化两相流动数值计算影响的研究

颗粒间曳力模型对于流态化两相流动数值模拟有着重要的影响。本文利用FLUENT作为数值计算工具,采用欧拉双流体模型对微米级别(粒径5 um)的细颗粒在不同曳力模型下的气固流态化两相流动进行数值模拟对比分析,并采用优选的曳力模型对粒径500 um和50 um的颗粒进行流态化流动的数值模拟。模拟结果表明Gidaspow曳力模型在所研究的范围框架下有着更加良好的表现,更加符合实际情况。     

流化床内多组分颗粒传质过程模拟

为了揭示活性颗粒的传质特性,采用Euler-Euler双流体模型,并结合气泡介尺度曳力模型和多组分传质模型,利用计算流体动力学(CFD)软件对存在惰性颗粒情况下多组分颗粒流化床内水蒸气吸附过程进行了数值模拟,得到流化床内固体颗粒体积分数和水蒸气质量分数分布,验证了气泡介尺度曳力模型的合理性,分析了入口表观气体速度、水蒸...     

无机盐颗粒在超临界水膜反应器内的流动特性研究

文中采用基于欧拉-拉格朗日方程的拉格朗日离散相模型,对无机盐颗粒在超临界水膜反应器内的气固两相流特性进行数值模拟。分析了无机盐颗粒直径、入口流量、颗粒密度等对超临界水膜反应器内的颗粒运动规律、分布特性的影响。并且分析了颗粒直径和颗粒密度对无机盐颗粒接近多孔璧的参数的影响。结果表明曳力对颗粒在反应器内流动非常重要;相对于颗粒密度,颗粒直径的变化会引起颗粒流动状态更明显的变化;并且颗粒在多孔璧附近的参数受流场两侧靠近多孔璧的湍流扩散影响较大。研究结果有利于优化超临界水膜反应器。     

不同进气方式的流化床内颗粒混合特性的数值模拟

为了从微观角度分析不同进气方式的流化床内颗粒的运动机制,利用计算流体力学与离散单元法相结合的方法,采用Gidaspow曳力模型实现气固两相间的耦合,对不同进气方式的流化床进行数值模拟,采用Lacey混合指数等对颗粒的混合状态进行定性和定量分析,并探讨了气体速度参量对混合特性的影响。结果表明:喷动流化床内颗粒混合特性受喷口气速和流化气速的综合作用;存在喷动气的工况,其最终混合状态比均匀进气的工况好;在存在喷动气的前提下,引入流化气会导致床体的死区变小,且流化气速越高,死区越小;在特定的模拟工况下,存在一个最佳流化气速,使得颗粒混合质量最好。     

旋流角度对燃料掺混特性影响研究

为了研究工业燃气轮机燃烧室旋流器旋流角度对燃料/空气混合均匀度以及NOx排放的影响,针对某型燃烧室的中心分级双级轴向旋流器,应用Fluent软件,选择Realizable k-ε和Species Transport模型,在燃气轮机的设计工况下对不同旋流角度回流区形态、甲烷的体积分数分布、温度场和污染物的排放进行了数值模拟。研究表明：随着内旋流角度从30°增加到50°,燃烧室内流场形成的回流区尺寸有减小的趋势,燃料的分布趋于均匀,主燃区最高温度从2 304 K降低到2 180 K, NOx排放呈先增大后减少的趋势,旋流角度为50°时NOx排放质量浓度为501.045 mg/m3。     

无电晕式高温静电旋风除尘器三维流场数值分析

针对具体的物理模型,在切向入口速度一定的情况下采用标准κ-ε紊流模型和SIMPLEC算法,对除尘器内部0°和180°沿径向(即在x轴上不同位置)的三维流场的速度和压力分布进行了数值模拟计算并给出了除尘器在加发射极和不加发射极2种情况下三维流场的速度和压力分布比较。     

倾斜转子对密封流体激振特性的影响

建立了具有倾斜转子的普通梳齿密封全三维数值计算模型,利用计算流体力学方法对转子倾斜情况下密封流体激振力进行了数值研究,得出偏转角度、偏心距、入口压力和转速对泄漏量和流体激振力的影响.结果表明:偏转角度和偏心距对泄漏量影响较小;入口压力与泄漏量呈线性关系;偏转角度、偏心距、入口压力和转速对径向力和切向力的影响基本呈线性关系,偏转角度、偏心距、入口压力以及转速对径向力的影响较对切向力的影响大;由于转子倾斜,径向力随转速和偏心距的增大逐渐减小.     

超临界CO2倾斜螺旋槽管内冷却换热特性研究

为了提高气体冷却器内换热效率,对不同倾斜角下(-90°,-45°,0°,45°,90°)螺旋槽管内超临界CO2冷却对流换热特性进行了数值模拟,分析了各槽管内的湍动能和速度分布随倾斜角的变化趋势,并研究了不同螺旋角下倾斜角对换热特性的影响。结果表明:浮升力沿流动方向分量和垂直于流动方向分量对流动特性的影响并不相同;在类气区,流体速度对流动特性起主要作用,且换热系数随倾斜角的减小而增大;在类液区,流动特性的主要影响因素是速度梯度,此时换热系数随倾斜角的变化与类气区相反;螺旋角越大即螺旋程度越小,当流体倾斜向上流动时浮升力效应越为显著;当螺旋角为 0.70 rad时,最优倾斜角度为-45°,当螺旋角为0.94 rad时,最优倾斜角为45°。     

流化床煤燃烧与气化过程中的辐射换热

流化床反应器中颗粒与颗粒之间的传热在一定程度上决定了化学反应的速率及反应的中间历程。本文通过对气固流化床乳化相中颗粒群结构的进一步认识，建立了颗粒间的辐射换热模型，比较了不同颗粒直径、不同床层温度水平及不同流化工况下颗粒间辐射换热与通过气膜导热份额的大小，并预测了流化床反应器中反应颗粒与惰性床料之间的温差，对于流化床反应器选择合理的运行工况和进行操作参数优化具有参考价值     

颗粒帘换热器中固体颗粒流动特性实验研究

提出了一种基于气体-固体颗粒快速热平衡的颗粒帘换热器。为揭示该换热器中气粒两相间的动力学特性,在颗粒帘换热器实验平台上开展了颗粒帘换热器中固体颗粒流动特性的冷态实验。实验结果表明:颗粒帘沿程厚度随进气速度的增加而减小,颗粒帘后沿水平偏移量随进气速度的增加而增大;颗粒帘沿程厚度及颗粒帘后沿水平偏移量随颗粒帘初始厚度的增加而增大,随颗粒粒径及颗粒质量流量的增加而减小;颗粒帘沿程厚度和颗粒帘后沿水平偏移量随着颗粒帘下落高度的增加而增大;颗粒帘落点水平偏移量随进气速度的增加而增大,随颗粒帘初始厚度及颗粒粒径及颗粒质量流量的增加而减小。这些结果为颗粒帘换热器结构的优化设计和气固两相流动、换热及积灰特性的研究奠定了良好的基础。     

不同颗粒物性对异径混合非球形颗粒分离特性影响的数值模拟

采用多元颗粒模型描述了3种非球形颗粒,即玉米形颗粒、椭球形颗粒和圆柱形颗粒,分析了其碰撞机理,建立了非球形颗粒的运动方程,通过实验验证了模型的可靠性,并研究了不同颗粒物性对异径混合颗粒分离特性的影响.结果表明:不同形状颗粒的分离特性有很大不同,其中椭球形颗粒的分离程度最大,球形颗粒的分离程度最小,且分离程度随着颗粒直径比的增大而增大,而颗粒密度比对颗粒的分离情况基本没有影响.     

颗粒帘换热器中颗粒空隙率的计算方法与实验研究

运用流动过程能量守恒原理与Ergun公式,推导出基于颗粒帘工况条件与运行参数的颗粒空隙率计算公式,并根据实验测试结果计算得到各工况条件对颗粒空隙率的影响规律.结果表明:颗粒空隙率沿下落行程呈现先减小后增大的规律;颗粒空隙率随进气速度及颗粒帘初始厚度的增大而增大,随颗粒粒径及颗粒质量流量的增大而减小;进气速度、颗粒帘初始厚度对颗粒空隙率的影响大于颗粒粒径、颗粒质量流量对颗粒空隙率的影响.     

宽筛分流化床气—固两相流动结构离散颗粒模型

建立了适合描述宽筛分流化床气 固两相流动结构的离散颗粒模型。颗粒的运动满足牛顿第二定律 ,流体相的运动规律由局部平均的纳维 斯托克斯方程求解 ,两相间的耦合由牛顿第三定律决定。对宽筛分流化床中气泡的形成、颗粒的流化过程进行了数值模拟 ,结果与实验现象相符合 ;模拟结果还发现单颗粒的运动速度表现出不可预测特性 ,颗粒的总体速度不完全满足正态分布。     

纯锆粉及包覆Fe3O4锆粉的燃烧特性

使用TG分析法分析了纯锆粉与包覆了Fe3O4的锆粉(简称包覆锆粉)的静态氧化特性,并利用高速摄像、超细热电偶等技术对纯锆粉与包覆锆粉的燃烧特性开展了实验研究.TG分析显示,相同粒径的包覆锆粉的增重比相对纯锆粉有显著降低.通过对高速摄像图片分析得出,纯锆粉的火焰传播速度大于包覆锆粉的火焰传播速度;且在质量浓度为0.454,kg/m3时,二者火焰传播速度的震荡较剧烈;而在质量浓度为0.842,kg/m3时,二者火焰传播速度可以实现较为稳定的增长.经过对火焰温度的对比研究可知,在不同的质量浓度下,包覆锆粉的温升与纯锆粉的温升之间存在一个滞后过程.最后对包覆锆粉的燃烧产物进行了XPS分析,测得Fe元素的峰值为709.99,推测其燃烧过程中Fe3O4与Zr可能发生了置换反应.     

循环流化床内颗粒运动的PIV测试

作为一种瞬时全场测速技术,PIV测试技术被尝试用于测量循环流化床(CFB)内颗粒运动,以进一步了解循环流化床内复杂的气固两相流动特性。初步实验已在一个截面为200mm×200mm高为4m的冷态循环流化床实验台上完成,并运用二值化互相关图像处理算法,获得了床内截面上的颗粒流动矢量图。初步测试结果较好地反映了循环流化床内颗粒流动的一些特性,表明PIV技术在循环流化床气固两相流体特性研究中具有较好的应用前景。     

磨损微粒监测技术述评

本文全面分析了现有各种磨粒监测技术的工作原理;评述了其优缺点;简介了一种新型的分析油液中铁磁性磨粒的仪器──铁磁性磨粒监测器。     

汽油机颗粒捕集器(GPF)应用匹配参数研究

以某款配置汽油机颗粒捕集器(gasoline particle filter,GPF)发动机为研究对象,建立了基于博世BOASH MED17810平台的发动机GPF标定试验台架,分析了GPF中碳载量对发动机性能的影响,并研究了不同温度、不同氧流量、碳载量对GPF燃烧速率的影响规律,以及燃油中断时间对GPF温升变化的影响。试验结果表明:增加GPF后,发动机外特性扭矩比GPF原始无碳载量的扭矩低,功率降低约5 kW;温度越高、氧流量越大、载碳量越多,GPF燃烧速率越快。当GPF碳载量为5 g、燃油中断30 s时,GPT载体温度达到GPF材料的耐受温度阀值。     

Particle mixing in free shear flows

The mixing of particles or droplets in free shear layers is encountered in a variety of combustion systems and industrial applications. Free shear layers are characterized by large scale vortical structures which evolve and interact with time. These vortex structures can play a major role in particle or droplet dispersion. It has recently been postulated that the organized rotating motion of the large-scale structures can enhance the dispersion of intermediate size particles. This paper first reviews the currently-accepted mechanisms and models for particle dispersion in homogenoue, isotropic turbulence and addresses the difference between such flows and free shear layers. The essential features of free shear flows are then described and experiments on particle dispersion in free jets and mixing layers are reviewed. Numerical models which have been developed for particle dispersion in free shear layers, such as plane mixing layers, jets and wakes, are outlined and the results are interpreted in light of the postulated physical model. Both experimental results and numerical simulations strongly imply that particle dispersion in free shear layers is controlled by the motion of large scale vortex structures.