非均匀来流对三维气固圆柱尾迹的影响

对非均匀来流三维气固两相尾迹流动做了直接数值模拟。气相流场采用高精度紧致差分法的数值方法对N-S方程组进行直接求解。计算颗粒场时,选取Stokes数等于1的颗粒,并采用Lagarangian方法跟踪其运动。颗粒与壁面采用弹性碰撞方法模拟。分析了非均匀来流(Re=260)的情况下扰动对流场特性的影响以及对颗粒扩散的影响。模拟结果表明:入口处的扰动加速了三维大涡的形成以及流体的紊乱以及颗粒在流场中的扩散程度。     

气固两相湍流射流中颗粒的统计特性

为了进一步揭示气固两相湍流射流中颗粒的扩散机理，在对流场进行高精度直接数值模拟的基础上对颗粒进行了统计研究。跟踪颗粒轨迹时，在拉格朗日框架进行，统计颗粒的平均速度时采用欧拉方法。结果显示，颗粒的流向平均速度剖面呈高斯分布，而横向平均速度剖面则呈正弦分布。其中Stokes数为1的中等颗粒的速度较低，Stokes数为0．1的小颗粒的速度分布较宽，而Stokes数为8的大颗粒在射流中心区的速度较高。颗粒速度分布的不同导致颗粒不同的浓度分布和扩散方式。     

直接数值模拟三维气固两相混合层中颗粒与流体的双向耦合

该文对随时间发展模式的三维气固两相混合层中颗粒与流体的双相偶合作用进行了直接数值模拟。气相流场采用拟谱方法对N—S方程组进行直接求解，计算颗粒场时，选取Stokes数等于5的颗粒，采用Lagrangian方法跟踪其运动。重点考察了颗粒相与流体相间的相互作用，分析了不同质量携带率的颗粒对流场特性的修正以及对颗粒扩散的影响。模拟结果表明：混合层流动在考虑颗粒的反作用时大涡结构的卷起和配对仍然占支配地位：颗粒延滞了混合层中大涡结构的发展，降低了大涡结构的长度尺寸；在大涡卷起过程中，颗粒会衰减气相湍流的能量，衰减的程度随颗粒质量携带率的增大而增大。而在大涡配对过程中，颗粒使气相湍流的能量增加，并且增加的程度随颗粒质量携带率的增大而增大。此外，颗粒的出现，增加了流体的混合程度，削弱了颗粒在流场中的扩散程度。     

分离涡方法模拟浓淡气固射流两相非稳态流动特性研究

利用分离涡模拟(Detached eddy simulation，DES)这一新型湍流模拟技术对撞击式浓淡燃烧器内部和出口射流的气固两相流动结构进行了模拟，获得了浓淡燃烧器出口射流的旋涡拟序结构，模拟了射流出口旋涡生成、发展和脱落的规律。对于颗粒场，应用了Lagrangian方法跟踪颗粒运动，获得了浓淡燃烧器出口射流中不同Stokes数颗粒在射流流场旋涡拟序结构作用下的运动扩散规律。结果表明，射流外边界处的大涡是引起浓淡侧小颗粒相互混合的主要因素，而煤粉气流中Stokes数大于1的颗粒在射流中基本不会发生浓淡混合现象，燃烧器下游的浓淡分离效果可以在较长的距离内得到保持。     

壁面滑移对两种聚合物熔体共挤出影响的数值研究

在壁面滑移的边界条件下，利用聚合物流体计算软件包POLYFLOW对两种熔体的二维等温共挤出进行了数值模拟，在两侧壁面滑移系数相同和两侧壁面滑移系数不同这两种情形下分别计算了共挤出流动的速度场、压力场、黏度场及剪切速率场，讨论了壁面滑移对共挤出流场、界面形状和挤出胀大的影响，模拟结果表明：当两侧壁面滑移情况相同时，滑移系数越大，界面偏移越大，熔体胀大率增大；当两侧壁面滑移情况不同时。滑移系数相差越大，界面偏移越大，滑移系数小的一侧熔体挤出胀大显著。     

循环流化床内稠密气固两相流动的数值模拟

颗粒团聚是稠密气固两相流动中的一个重要现象，该文定义了颗粒团聚合力的概念来表征稠密气固两相流动中颗粒所受到的团聚效应，对单个颗粒进行了全受力分析，得到了聚合力的线形模型表达式。采用聚合力的线形模型，将两相流场分为稀相区和浓相颗粒团，将颗粒团视为整体离散相，文中数值模拟了循环流化床内的稠密气固两相流动，得到了床内颗粒团分布、颗粒团大小、床内空隙率、气相速度、颗粒相速度的详细分布，揭示了循环流化床内稠密气固两相流场的规律，以及循环流化床内两相流场的核心—环形流动结构。计算结果与前人实验结果相符并表明，采用该模型及其算法模拟循环流化床内稠密气固两相流动是可行的。     

不同返料偏差下大型CFB锅炉炉内颗粒浓度分布特性的数值模拟

根据实炉测试获得的风量分配参数,采用欧拉-拉格朗日方法对某300MW亚临界循环流化床(circulating fluidized bed,CFB)锅炉炉内气固流场进行了数值模拟,得到了不同返料偏差下炉内颗粒浓度的分布特性以及横向扩散强度沿炉高的变化。结果表明:返料偏差在±30%以内时,上二次风口以上区域沿炉膛高度、深度以及宽度方向颗粒浓度的平均相对偏差均在8%以下,炉膛各出口颗粒质量流率百分比变化在±1.60%以内;实炉运行时的返料偏差不是造成分离器颗粒流率偏差的主要原因,即使返回炉内的循环灰量偏差达30%,这一偏差的80%以上会消失在密相区中;在炉膛高度方向上,密相区颗粒的横向扩散远远强于稀相区,返料偏差对横向扩散的影响主要集中在密相区。     

气液两相流液位调节器内部流场二维数值模拟

介绍了气液两相流液位调节器的工作原理及其在火电厂的应用.针对气液两相流液位调节器内部的复杂流场,利用计算流体力学商用软件PHONICS 3.4,选用к-ε湍流模型,对调节器内部压力场、速度场进行数值模拟,得到不同尺寸和类型的喷嘴对调节器内部流场分布的影响结果.模拟结果表明,喷嘴喉部直径越小,调节器前后的压损越大,喷嘴处的速度峰值越高.渐缩型喷嘴是理想的喷嘴类型.     

凝汽器喉部的三维数值研究

采用SIMPLE算法和k-ε模型,对一凝汽器喉部建立数值模型。对低压加热器在凝汽器喉部不同布置方式、不同布置位置进行了三维的数值模拟,得到喉部流场的速度分布情况。表明无论低加在凝汽器喉部采取何种布置形式,都会对喉部流场的速度分布的不均匀性产生极大影响;在扩散角的影响下,低加横向布置速度流场的均匀性略优于纵向布置;在布置位置较低时,喉部出口流场较其布置在较高位置均匀,但通过改变低加布置高度对喉部流场的改善并不明显。     

抽黄工程用离心泵固液两相流数值模拟

基于Navier-Stokes方程和Eulerian-Lagrangian多相流模型,对一泵站离心泵固液两相流进行了双向流固耦合数值模拟,引入相关经验公式对离散固相动量方程进行修正,同时采用Alhert模型结合Mclaury磨损实验结果对过流部件的磨损计算方法进行了定义,并分析了各流量工况不同固相体积浓度下的流场特性和离心泵外特性变化规律。数值模拟计算结果表明:固相体积浓度对流场压力分布和流场流线有着显著的影响,伴随着固相体积浓度的增大叶轮叶片正背面平均压力均有着不同幅度的上升,而叶片前后压差却逐渐缩小,同时由于固相泥沙颗粒的存在对流场的紊动起到了抑制作用,一定程度上削弱了叶轮流道二次流动的强度,因此在个别工况下甚至出现了效率上升的情况;在小流量非设计工况下运行时,由于叶轮进口前水体发生预旋导致固相颗粒在离心力作用下与边壁发生撞击和切削,进而诱发了离心泵叶轮的口环磨损;固相体积浓度的递增将增大过流部件表面固相体积分数的分布,从而加剧过流部件的磨损程度。     

不同STOKES数和初始条件对炉内固体颗粒弥散的影响

采用Eulerian-Langian随机轨道模型方法，对四角切圆炉膛内不同Stokes数的固体颗粒运动进行了分析。通过对比3种粒径颗粒在燃烧器区、炉膛出口等处颗粒速度、体积分数等，显示出由于惯性、跟随性和湍流扩散能力的差异，在炉内的弥散运动也存在不同特点。文中讨论了颗粒运动特性及差异与结渣和烟温偏差等的关系。另外，通过分析起始于不同一次风口的颗粒轨道，发现由于期烧器区气流变化剧烈，致使不同颗粒在炉膛内飞行距离和停留时间明显不同。模拟结果与3D—PDA测量的颗粒速度进行对比，结果较为吻合。     

采用随机游走方法模拟垂向二维波浪流中物质输移扩散

应用随机游走方法研究了垂向二维波浪流中的纵向离散现象。作为目前新兴的拉格朗日方法,此模型首先用于计算一理想条件下的周期振荡剪切流中的纵向离散系数,并与解析解对比,二者非常吻合,证明了模型在计算此类非恒定流的有效性。然后模型被应用于水波环境中,其中流场及自由水面分别由线性波理论和Stokes波理论计算,模拟得到的纵向离散系数与半经验公式相吻合,并发现Stokes波理论下计算得到的纵向离散系数较线性波稍大。此外,还讨论了包括时间步长和粒子数量等计算参数的选取。最后,模拟了不同水波参数及扩散系数条件下的纵向离散,分析了各项系数对于纵向离散系数的影响。发现纵向离散系数随扩散系数的增大而减小,而水波中水深及波高的增大都会导致纵向离散系数的增大,其中波高影响更为剧烈;相反地,纵向离散系数会随着周期的增大而减小。     

Propagation properties of electromagnetic wave through T-branch in GIS

To investigate the transmission of electromagnetic waves excited by partial discharge through T branch section and L-shaped sections of a gas-insulated switchgear (GIS) bus structure, electromagnetic fields were numerically simulated. The modes of the simulated electromagnetic wave were found to transform to different modes, e.g., from TE11 to TE21, after transmission and reflection through T branch or L-shaped sections of a GIS. These characteristics found in the simulation, mode transformation and dependence of resonance frequency on excitation direction of partial discharge, were also confirmed experimentally. In the case of 90-degree bent direction, the characteristics of mode transformation in a T branch and those in an L shaped section are similar. In an obliquely angled tank although electromagnetic-wave propagation behavior becomes similar to that for the L shaped section, the ratio of mode transformation becomes smaller, and the transmitted component of the input mode tends to increase, as the tank shape becomes closer to straight     

An efficient algorithm to calculate intrinsic thermoelectric parameters based on Landauer approach

The Landauer approach provides a conceptually simple way to calculate the intrinsic thermoelectric (TE) parameters of materials from the ballistic to the diffusive transport regime. The approach relies on the calculation of the number of propagating modes and the mean free path for each mode. The modes are calculated from the energy dispersion (E(k)) of the materials, which require heavy computation and are often restricted to energy relations on sparse momentum (k) grids. Here an efficient method to calculate the distribution of modes (DOM) from a given E(k) relationship is presented. The two main features of this algorithm are: (i) its ability to work on sparse dispersion data, and (ii) creation of an energy grid for the DOM that is almost independent of the dispersion data therefore allowing for efficient and fast calculation of TE parameters. The effect of K-grid sparsity on the compute time for DOM and on the sensitivity of the calculated TE results are provided. The algorithm calculates the TE parameters within 5% accuracy when the K-grid sparsity is increased up to 60% for all the dimensions (3D, 2D and 1D). The time taken for the DOM calculation is strongly influenced by the transverse K density (K perpendicular to transport direction) but is almost independent of the transport K density (along the transport direction). The DOM and TE results from the algorithm are bench-marked with, (i) analytical calculations for parabolic bands, and (ii) realistic electronic and phonon results for Bi₂Te₃.     

数据驱动的电力系统运行方式分析

随着电网中高比例可再生能源及电力电子设备渗透率的提高,电力系统的运行形态将发生深刻变化,基于经验选择的电力系统方式分析,越来越难以应对电力系统运行、规划、保护和稳定分析的要求。为此,该文基于电力系统时序运行模拟数据,提出了数据驱动的电力系统运行方式及其形态变化分析方法。该方法首先对高维运行模拟数据进行预处理,通过聚类和紧密度指标饱和点分别辨识典型运行模式及其数量,利用t-SNE降维算法提取主要特征并可视化运行方式的时空变化规律;接着,从定量的角度,提出了描述电力系统运行方式分散性、季节一致性、时序多变性的评估指标。最后,以甘肃电网实际算例系统分析了高比例可再生能源对电力系统运行方式的影响,验证了文中数据驱动方法的有效性。实验结果表明,电力系统运行方式的分散性及典型运行方式的数量会随着可再生能源渗透率的上升而迅速增加。此外,电力系统运行方式与季节的耦合性逐渐减弱。     

Slow light produced by far-off-resonance Raman scattering

The authors survey the theoretical and experimental aspects of generation of slow light in a far-off-resonance Raman medium driven by a strong coupling field. When material dispersion is negligible, the propagation of two coupled sidebands can be described in terms of two normal modes that propagate independently at different group velocities, one at the vacuum speed of light and one at a reduced velocity. They use solid hydrogen as a Raman medium to demonstrate the generation of slow light. The numerical calculations and experimental observations show that, due to high density, narrow Raman width, and small two-photon detuning, far-off-resonance Raman scattering in solid hydrogen can slow down the pulse-peak velocity of the Stokes and anti-Stokes fields to the order of c/10000. This velocity reduction affects the amplitudes of the Stokes and anti-Stokes fields via the beating between the normal modes. The double-peak structure observed in the intensity temporal profiles of the sideband fields is a signature of the splitting of the copropagating normal modes.     

预染污方式对瓷和玻璃绝缘子人工覆冰交流闪络电压影响的研究

绝缘子覆冰是一种特殊形式的污秽,一般来说覆冰前绝缘子表面存在污秽才会导致绝缘子在运行电压下发生冰闪。如何模拟和表征污秽对绝缘子冰闪电压的影响,是防冰抗冰设计的基础。笔者根据人工气候室的试验结果,探讨了染污方式,即固体涂层法染污或覆冰水电导率染污对3种型式的瓷和玻璃绝缘子覆冰交流闪络电压的影响,分析了人工覆冰绝缘子的两种染污方式之间的关系。研究结果表明:在对冰闪电压的影响上,两种染污方式存在等价性,但采用覆冰水电导率模拟污秽时试验简便,试验结果的分散性相对较小;染污方式对覆冰绝缘子的放电路径有影响,固体涂层法染污的绝缘子冰闪路径沿着绝缘子表面;覆冰水电导率模拟污秽时,放电沿着冰层外表面,因此试验结果的分散性较小,试验简便和易于控制。