高炉回旋区的机理分析及三维数值模拟

阐述了高炉回旋区运动及反应机理 ,建立了模拟回旋区的三维综合模型 ,模拟了回旋区内物理过程和化学过程 ,得到了焦炭颗粒的速度分布、回旋区内的温度分布和高炉风口燃烧带的温度及煤气成分变化 .冷态模拟结果与实验结果基本一致 ,预报的温度分布符合实际工况     

高炉回旋区燃烧数值模拟研究

为研究回旋区内物理化学状态,对回旋区内存在的焦炭热解、水分蒸发、燃烧、气体湍流化学反应进行了分析,建立了基于混合颗粒条件的湍流数学模型,利用CFX进行了数值模拟.结果表明:回旋区内,气流呈双涡旋分布,气体速度大部分小于16 m/s,峰值温度在2 670 K左右,焦炭粒子数为3 000时,CO2和CO气体峰值浓度百分比分别为17.0%和27.4%,高炉煤气流分布为中心气流弱,边缘气流强.红外测温实验及大量操作实践验证了数值模拟结果基本是正确的,对进一步研究回旋区和创新高炉操作制度提供了理论依据.     

高炉回旋区数学模型与CFX的数值模拟

为研究高炉回旋区内的物理化学状态,分析了回旋区内存在的焦炭热解、水分蒸发、燃烧、气体湍流等化学反应,建立了基于颗粒轨道的湍流数学模型,并利用CFX对数学模型进行了数值模拟。模拟结果表明:回旋区内,气流呈双涡旋分布,气体速度大部分小于16 m/s,峰值温度在2 670 K左右;焦炭粒子数为1 000时,在水平面内CO2和CO气体的峰值浓度分别为17%和27.4%;高炉煤气流分布为中心气流弱,边缘气流强。数值模拟结果基本与高炉操作实践结果吻合,对进一步研究高炉回旋区提供了有意义的探索。     

高炉风口回旋区煤粉燃烧过程三维数值模拟

为更好地了解回旋区内气体、煤粉的各种经历效应，本文基于欧拉气相方程组、欧拉颗粒连续方程和动量方程以及拉氏颗粒能量和质量变化的方程，建立了高炉风口回旋区湍流气固两相流动和煤粉燃烧的三维数学模型。将所建模型分别对冷态模型内气粒两相流动和某企业750m^3高炉风口回旋区内的气固两相三维流动和煤粉燃烧进行了数值模拟，并采用PDA对冷态模型内气粒两相流场进行了测量，结果表明，实验结果与冷态两相流动的模拟结果基本一致，平均相对误差为11．6％；热态模拟的模拟结果与国外实验测量结果较吻合，平均相对误差约为15．8％。该模型能够较准确地预测风口回旋区内的燃烧情况，可以减少高炉操作费用，正确指导生产实践。     

高炉回旋区数学模型研究

在高炉回旋区内部，焦碳颗粒与空气发生剧烈反应，产生煤气的温度场、压力场、浓度场分布将直接影响到高炉的冶炼状况。基于多相流理论，全面的考虑气体的湍流、能量、组分、焦碳与空气的化学反应以及焦碳颗粒的时间经历效应，建立了描述回旋区湍流特性的数学模型。利用该数学模型对高炉回旋区气流场进行了数值模拟，为高炉回旋区的研究提供新的理论基础。     

高炉回旋区模型PDA测试及数值模拟研究

应用相似与模化原理建立了高炉回旋区三维冷态试验模型,并应用三维激光相位多普勒分析仪(PhaseDopplerAnalyzer,PDA)对模型内流场进行了测量,同时用所建立的数学模型对流场进行了数值模拟。研究发现:涡流中心速度梯度出现突增的现象,数值模拟与试验结果比较一致。     

高炉风口前缘回旋区的研究现状及发展前景

介绍了研究高炉风口回旋区的必要性和重要意义；把整个回旋区分为回旋区形状及大小、回旋区物理环境、回旋区化学环境三个研究内容，并从此三个方面分别介绍了目前回旋区的研究现状；综合考虑三个方面，指出了对回旋区进一步研究的前景及新的研究思路。     

高炉风口前缘回旋区的研究现状及发展前景

介绍了研究高炉风口回旋区的必要性和重要意义 ;把整个回旋区分为回旋区形状及大小、回旋区物理环境、回旋区化学环境三个研究内容 ,并从此三个方面分别介绍了目前回旋区的研究现状 ;综合考虑三个方面 ,指出了对回旋区进一步研究的前景及新的研究思路     

高炉风口回旋区测温成像在线监测系统研究与应用

本文详细介绍一种适应高炉风口回旋区燃烧温度、CCD成像和人工窥视一体的在线监测系统,描述了该监测系统的组成、技术特点及基本功能.还介绍了监测系统在高炉中的应用情况,重点进行了高炉回旋区温度监测的效果分析.最后给出该项技术能直观反映回旋区燃烧状态的结论.     

水疗按摩喷头内部两相流流场的数值模拟

为详细了解水疗按摩喷头内的气液两相流流场,对喷头内部流场进行了数值模拟计算,并在数值模拟的基础上。分析喷头内流场的压力、速度、气相分布。找出原结构的不足。结果表明：进水管直角弯头处的压力和速度减小显示了管道方向的突然改变引起局部能量损失;根据数值模拟显示的负压区可指导设计进气管的最佳位置;气相分布显示,原进气管的非对称结构使气液混合不够均匀。将模拟计算结果与实验结果比较,证明数值模拟所用的计算模型是有效的,表明数值模拟可以用于喷头的结构设计指导。并为喷头的结构优化提供便捷的验证手段。     

三维气固圆柱绕流颗粒扩散的直接数值模拟

为了考察颗粒在圆柱尾流中扩散的运动机理，对气固两相圆柱尾迹流动进行了高精度紧致差分方法的三维直接数值模拟.在对气相流场进行高精度模拟的基础上， 采用了Lagrangrian方法来追踪颗粒场的运动.比较了不同颗粒Stokes数为0.01、1、10和不同Reynolds数为180和200下颗粒的扩散函数，考察了三维圆柱尾迹流流场中气相场的运动对颗粒相扩散的影响.模拟结果表明：当气相流场由二维特性向三维特性转变时，由于受到气流场展向涡的影响，颗粒的展向扩散函数有相当程度的增大.颗粒在横向上扩散函数随着粒径的增大而增大，而在展向上颗粒扩散函数则随着粒径的增大而减小.     

Level Set方程在气-液两相流分层流数值模拟中的应用

随着计算机技术和科学计算技术的发展,数值模拟方法成为研究气液两相流的一种重要方法.介绍了界面追踪的Level Set方法,并通过求解原始变量不可压N-S方程和Level Set方程模拟平行平板间气液两相分层流动,并得到不同气液相雷诺数时,气液相界面和截面流速随时间的变化情况,为研究气液两相流动提供了一个新的研究方法.     

低压大流量自激脉冲清洗喷嘴内部气液两相流数值模拟

对自激脉冲发生的物理过程进行分析，采用气液双流体理论，考虑圆孔射流的轴对称性，耦合振荡腔内的空化模式，建立二维非定常气液双流体模型的控制方程．采用气液两相流SIMPLE解法，对低压大流量自激脉冲清洗喷嘴内部气液两相流进行数值模拟，追踪振荡腔内空化的演变过程，解释低压大流量自激脉冲射流的发生机理．     

曝气池内气液两相流CFD模拟及分析

生物流化池是微污染水源水生物预处理的核心处理构筑物,载体在池内的流化效果是工艺运行的关键,而曝气作用对曝气池中气液两相分布及其流动规律的影响又至关重要.本研究运用CFD软件对曝气池内气液两相流动问题进行了数值模拟,分析比较了相同的曝气管间距不同的曝气强度情况下气相体积分数、气液两相流场速度以及曝气池内气液两相的流动规律.结果表明在本文所模拟的工况下曝气管间距一定,曝气强度越大,曝气池内的含气率越高.考虑到能耗的因素,当曝气强度是4.5m3/(m2·h)时具有最佳的效果.     

起伏管段气液两相流数值模拟

在起伏管段存在气体的情况下,采用空管投油方式直接进行投产存在一定的安全隐患,气体会滞止于下倾管段造成管线水热力参数的剧烈变化。为研究起伏管段气液两相流动规律,利用Fluent软件进行数值模拟研究,结合模拟结果探究了起伏管段含滞止气囊情况下的充液流动过程、持液率及水热力参数变化规律,分析了物性参数对滞止气囊的影响并得到最危险物性参数位置,敏感性分析其影响顺序及最关键影响因素,最后提出空管投油方案的建议,为空管投油技术方案的制定提供安全、经济、可靠的理论支持。     

影响熔化气化炉风口回旋区因素的物理模拟

以COREX实际尺寸和操作参数为基础,假设回旋区内只有气、固两相,根据相似准则建立了COREX熔化气化炉模型用以研究回旋区.实验采用聚乙烯粒子作为模型的填充物料,并用红色粒子作为示踪粒子,研究了回旋区的形成过程;通过颗粒速度场确定的回旋区边界,分析了风速、排料速度（焦炭燃烧速度）、料层高度等因素对回旋区大小的影响.     

放电反应器内气液两相流混合过程的数值模拟

为了研究放电水处理技术中气液两相流的混合状况,对放电反应器内气液两相流混合过程进行了数值模拟,得到最佳气液两相混合条件.通过建立混合模型,在水流速度一定的条件下,在不同的气体流速和不同的出气孔个数的条件下进行了数值模拟计算,得到了不同工况下的YZ中心截面速度分布图,YZ中心截面水体积分数分布图,XY中心截面速度矢量分布...     

预分解窑系统的数值模拟

对预分解窑系统,包括5级旋风预热器和分解炉的“气-固”两相流进行了数值模拟,气相采用基于各向异性的RSM湍流模型,颗粒相采用拉格朗日坐标系下的随机轨道模型．通过对结果的分析计算,得到了各级预热器单体的分离效率和颗粒在系统内的停留时间;并将计算结果与实际设计参数进行比较,表明该模拟研究能够对预分解系统实际情况进行模拟,可用来分析出旋风预热器和分解炉的性能和优缺点,针对缺点进行分析和优化．     

微细通道内CO2流动沸腾换热数值模拟分析

为了研究CO₂工质在微细通道内流动沸腾换热特性,采用Fluent软件建立模型,通过给定边界条件模拟分析了CO₂沸腾换热,与已有的换热关联式进行对比分析.结果表明：低干度下的相对误差在15%以内,验证了模型的准确性.根据液相容积分配图,在低干度条件下,随着饱和温度和热流密度的增大,通道内气泡的数量增多,尺寸明显增大,说明CO₂沸腾换热系数增大;质量流速对沸腾换热系数的影响较小,从而也说明了在低干度区,CO₂核态沸腾机理占主导地位.     

水煤浆管道输送数值模拟研究进展

水煤浆是一种具有复杂流变特性的非牛顿流体,对水煤浆管道输送的流型和内部结构进行数值模拟可实现水煤浆流动的可视化,弥补实验研究的不足。从两相流理论和非牛顿流理论出发,综述了水煤浆管道输送数值模拟的主要模型和方法并进行了分析比较,考虑了水煤浆中添加剂对不同模型的影响,最后得出水煤浆管道输送数值模拟较合理的模型是非牛顿流模型。对目前各种模型和算法中存在的问题,提出今后发展的方向。