生物反应器K_(La)值测定的模拟稳态法研究

研究了一种新的KLa值模拟稳态测法 ,该法基于反应器内硫酸钠溶液氧化速度与反应器传氧速度的动态平衡 ,模拟反应器生物培养过程 ,利用稳态条件下的数据计算KLa值 .本法特别适宜于生物反应器KLa值的测定及气液传质特性的研究 ,其最大优点在于简便、快速、准确 .     

活性炭烟气脱硫技术的数值模拟

在对活性炭法烟气脱硫机理研究的基础上,采用2种不同的反应器——固定床和移动床,通过理论分析和数值模拟研究,得出烟气的速度分布和SO3浓度分布,通过改变反应器的结构形式,得出结构对活性炭法烟气脱硫效果的影响.模拟结果对主要工艺操作条件具有指导作用.     

数值研究车载甲醇重整制氢反应器

为研究车载甲醇重整制氢反应器内温度场和混合气体组分体积分数的分布情况,建立了描述催化器内复杂物理化学过程的二维数学模型。并用STAR-CD软件,选用TGrid网格技术、层流模型采用有限体积差分方法离散方程,用SIMPLE算法进行迭代求解,对催化器内的稳态流场进行了数值计算。模拟结果可以直接表征反应器内的温度场、气体组分体积分数分布。为了验证模型的可靠性,在自行设计的试验台上测试了反应器内温度分布和气体体积分数。经比较计算值与实验值相吻合。应用数学模型研究了管径对催化器的影响,结果表明随管径的增加,反应器内的温差增加;管径对气体组分体积分数影响不大。     

指数平滑法增益系数α的确定

对稳态轧制过程中数学模型自适应指数平滑法增益系数α的确定作了初步探讨,建立了增益系数α和实测数据置信度之间的定量关系,用于在线确定α的值,使自适应跟踪收到准确而快速的效果。     

三角形排列三螺杆反应器挤出特性的数值模拟

三角形排列三螺杆反应器是一种新型的多螺杆挤出设备,对其结构的设计和挤出工艺的研究还处于起步阶段。利用CFD法对聚合物熔体在三角形排列三螺杆反应器中的流动规律进行了计算机模拟,分析了物料在三螺杆中心区的流动和混合情况。计算了三螺杆反应器的螺杆挤出特性参数,并和双螺杆反应器进行了对比分析。结果表明,最小轴向速度并未出现在最大面积的中心区内,而是出现在最小面积的中心区内,三螺杆反应器的流动死区出现在最小面积中心区。与双螺杆反应器相比,三螺杆反应器具有较强的物料输送能力、塑化和混合能力;同时,三螺杆反应器的产能比又大于双螺杆和四螺杆反应器,因此,三螺杆反应器具有较好的工程应用前景。     

不同入射角横向紊动射流流场的数值模拟

采用RNGk-ε湍流模型和标准k-ε对射流出射角度α=25°、35°、45°的横向紊动射流流场进行了数值模拟,结合SIMPLEC算法求解了适体坐标系下的控制方程,近壁区流动采用两层模型的壁面函数法处理,结果给出了射流与主气流速度比M为4、6和8时的速度场和湍动能。结果表明:M和α值是影响横向紊动射流的重要因素,M值增加,射流对主流场影响区域增加,α值变化,射流对主流场上游影响区域较大;并且通过与实验数值的比较,发现RNGk-ε模型对横向紊动射流流场的预测能力比标准k-ε模型有所改进。     

径向流固定床反应器内流动规律的数值模拟

采用计算流体力学方法,从计算流体力学的基本方程出发,引入孔隙率和阻力系数,建立径向固定床反应器内流体流动的数学模型.在计算流体力学商业软件FLUENT6.1上,对4种流动类型径向流固定床反应器内流场进行了数值模拟研究,得到了固定床反应器内详细的速度和压力分布情况.模拟结果表明,在径向流固定床反应器中,在床层阻力作用下,大部分气体沿径向方向流过床层,在床层中部速度分布比较均匀.4种流动类型反应器中,离心流动优于向心流动,离心Π型优于离心Z型;向心Z型反应器内流体流动的轴向分布最不均匀,其次为向心Π型、离心Z型和离心Π型,离心Π型反应器中流体流动分布最均匀.     

室内二维弥散试验拖尾现象研究

针对传统二维弥散试验理论模型解析解不能描述拖尾现象的问题,建立了指数衰减模型来模拟二维弥散试验中C-t曲线浓度下降段并描述拖尾现象,通过室内二维弥散试验来进行验证,发现模拟效果较好,通过改变水力梯度和浓度来研究指数衰减模型相关参数α、β的意义及变化规律,研究结果表明α为污染物浓度随时间变化的速率,β为投源孔初始浓度与测孔峰值浓度的比值。污染物浓度越大,α值越小,污染物衰减速度越慢,拖尾时间越长;水力梯度越大,α值越大,污染物衰减速度越快,拖尾时间越短,而β值与流速无关;距离投源孔越远,α值越小,污染物衰减速度越慢,拖尾时间越长,而β值越来越大,C-t曲线浓度峰值越来越小。     

直吸式太阳能热化学反应器内工质流动特性的数值模拟

采用CFD软件,选用离散相追踪模型对直吸式太阳能热化学反应器内悬浮粒子系的运动轨迹进行三维数值模拟,从而得到反应器内离散颗粒相的运动轨迹.对比不同进口速度下反应器内的粒子轨迹可知,反应器存在一个最佳进口速度,使悬浮粒子系在反应器内达到较好的悬浮流动状态.通过分析模拟结果,在采用粒径为0.5μm,密度为550 g/m3的炭黑颗粒的情况下,理论研究所采用的反应器的最佳进口速度为2 m/s.     

有限元线法在稳态渗流问题分析中的应用

本文首次将有限元线法引入稳态渗流问题分析中,提出了一种模拟稳态渗流场的新型数值解法.本文介绍了有限元线法的一般求解思路和对稳态渗流场分析的理论推导过程,得出对应求解问题的ODE体系,通过调用高质量的常微分方程求解器COL90求解任一点的水头值.通过算例证明了有限元线法相比有限元法的优势.     

流渣反应器内含钛高炉渣的流动特性

针对含钛炉渣在流渣反应器中的氧化工艺,采用模型实验方法研究熔渣在反应器内的流动特性与溶质扩散现象.考虑气液两相流动时,由于界面张力和浮力作用,黏性力的影响相对降低,故采用水来代替实际的高温液态高炉渣,通过底部吹入N2,模拟实际反应器内的流动情况.设计并排与错排两种喷吹方式,分别进行了物理水模型实验及数值模拟实验研究.物理水模型实验分别采用高速摄像法观测流场和刺激响应法测传质过程;数值模拟实验分析了不同位置的速度矢量分布和湍动能分布.结果表明错排喷吹方式的反应器内的流动特性好于并排方式.     

亚-超声速混合层流动特征研究

为了获得亚-超声速混合层速度分布、压力分布及混合层发展的基本特征,开展试验与数值模拟研究。试验中采用粒子图像测速技术PIV测量二维速度分布;数值研究中,湍流模型为标准k-ω,考虑亚-超声速混合层的压缩性影响,开展稳态流场特征模拟。亚声速气流马赫数为0.11,超声速气流马赫数为1.32。研究结果表明:混合层具有非稳态特征,分界面发展经历近似线性发展、褶皱与变形、破碎;时均特征为混合层沿流向近似呈现线性增长,增长率为0.135;混合层内速度和总压分布具有相似性特征。     

撞击流反应器的流场测量及数值模拟研究

为更好地了解撞击流反应器的流场特性,通过实验对撞击流反应器内流体的压力场进行测量,并使用数据采集系统应用脉冲-响应法对速度场进行测量.结果显示在撞击面的中心部分存在一个撞击区,此区域关于撞击面对称,基本上为轴对称,区域内压力较高而流速很低.围绕此区域有一个强烈湍动的区域,能够促进混合及反应的进行.同时使用FLUENT软件对反应器中的流场进行数值模拟,数值模拟结果与实验测量结果吻合较好.     

双螺杆反应器同向啮合螺纹元件的三维流场分析

双螺杆反应器是一种新型的高效反应器 ,且对环境几乎无污染 ,但许多理论尚处于不成熟阶段。高粘度物料在双螺杆反应器中的流动情况非常复杂 ,很难用解析法求解 ,利用ANSYS有限元分析软件对双螺杆反应器同向啮合螺纹元件进行了三维等温非牛顿流场分析 ,给出了速度场、压力场、粘度场的基本规律以及螺杆特性曲线的分布。计算结果表明 :在啮合区 ,物料的压力梯度、速度、剪切应力较大 ,粘度值较小 ,物料在啮合区能进行充分的混合、反应 ;螺槽中的物料具有较大的正轴向速度 ,表明大部分物料沿挤出方向流动。流量和螺杆转速成正比 ,流量和流道两端的压差成反比。     

喷嘴形状对对置式撞击流反应器流场影响的数值模拟

为了研究锥直型和矩形喷嘴对流场的影响,用Fluent软件对四口对置式撞击流反应器内部流场进行了三维数值模拟,得到入口截面上速度等值线图和等压图及Y方向上X-Y和Y-Z 截面的速度分布云图,然后使用 tecplot后处理软件提取数据,最后利用 Origin 软件作出曲线图并进行比较分析。结果表明：在入口截面上,锥直型喷嘴反应器速度大于矩形喷嘴反应器速度,流动更加稳定;Y 轴纵向上,锥直型喷嘴反应器内部流体、动能转化压能更加完全;锥直型喷嘴反应器压力脉动小,流束更加集中,保障了流体拥有足够能量撞击。为对置式撞击流的工业化设计提供了理论依据。     

用CFD方法模拟膜生物反应器内部流场及布气优化

采用Eulerian多相流模型对膜生物反应器进行气液两相流数值模拟,对“对齐”和“对齐导流”两种反应器构型内部流场气含率、速度场和膜面液体流速进行了分析比较,并就布气方式进行了分析和优化,同时借助缩小实验模型对模拟结果进行了实验验证.结果表明：两种反应器构型流场内的气泡呈现出汇集于膜组件中心位置,然后在膜组件顶端散开的流动状态;导流作用对反应器内气含率分布的影响不大,但对速度场分布特性影响显著;体积缩小100倍的对齐导流模拟装置中的气液流动状态与CFD模拟结果基本一致;通过对布气方式的优化模拟发现,不均匀布气方式可以改善气体分布状况,提高反应器内气含率和流场的湍流强度.     

有体积热源的矩形空腔内层流自然对流的数值模拟

对具有内热源方腔的稳态层流耦合自然对流换热进行了三维的数值模拟，采用的模拟代码基于连续介质计算力学的开源库OpenFoam，解决了自然对流换热与固体传热的耦合问题．Rα数的变化从10^5到10^9．对外壁面为常温、方腔内充满含体积热源流体的自然对流计算结果表明，温度场、速度场与非耦合的工况有很大差异．     

SCR脱硝装置的优化数值研究

静态混合器的结构与布局是保证反应器中烟气温度场、流动场和反应物浓度场均匀分布的关键。本文以某330 MW燃煤机组的烟气脱硝系统为研究对象,运用三维数值仿真方法,模拟烟道中烟气的流动速度、温度、氨浓度及流动方向,对混合器的结构进行优化,分析混合器的类型、摆放、数目与间隔,借此改善流场的均匀性,保证流动速度均匀分布。结果表明：加装混合器可以较好地改善SCR装置烟道内的流场;通过数值模拟,在优化后的模型结构中,反应器上游的烟气速度偏差不大于15%,烟气进入SCR反应器的流速偏差小于15%,入口烟气流向偏差不超过10%;氨氮比相对标准偏差不大于5%,入口温度分布偏差不超过10 K。     

温度对长链α-烯烃溶液聚合法合成原油减阻剂的影响

系统地研究了反应器Ⅰ和反应器Ⅱ的温度对聚α-烯烃合成减阻剂减阻率的影响。结合室内模拟环道评价装置和凝胶渗透色谱仪,测定聚合产物的减阻性能及平均分子量和分子量分布。GPC分析结果表明,溶液聚合产物的重均相对分子量从5．0×106到8．7×105。     

武汉城市建设学院学报总目次

遗传算法在房地产投资策略分析中的应用………………………彭开丽 王晓鸣（１－１）用模糊评价法和模糊熵确定拱桥洪水淹没深度…………………杨丽辉 王国鼎（１－７）弹性地基中厚板的拟薄板域外奇点法分析…………………………舒晓玲 金康宁（１－１２）生物反应器Ｒ_（Ｌａ）值测定的模拟稳态法研究………………邓元修 陶 亮（１－１６）淇澳大桥独柱式主塔横向受力分析……………………………………………… 江 锋（１－２０）园林与题咏…………………………………………………………徐 斌（１－２５）模糊理论在区域规划中的应用………