吸收过程Rayleigh对流非稳态数值模拟

通过应用有限元方法,对气液吸收过程中出现的Rayleigh对流发生过程进行了数值模拟计算,得到了液相Rayleigh对流发生时的流场分布和浓度分布定量信息;利用激光纹影仪光学方法,获得了乙醇吸收CO2过程中Rayleigh对流的纹影图像,通过比较模拟计算结果和实验纹影图像,证实模拟计算结果的正确;在模拟计算和实验结果的基础上,对传质过程中Rayleigh对流对传质过程的影响进行了定性和定量的分析,揭示了界面传质导致的Rayleigh对流产生发展过程及对传质的影响.     

固体溶质溶解过程自然对流非稳态数值模拟

利用多物理场耦合分析软件Comsol Multiphysic 3.5及其动网格技术,结合传质学相关理论对固体溶质溶解过程进行了直接数值模拟.考虑了溶解过程中液相部分的自然对流,溶解引起的其表面形态的变化由溶解质量与相界面处的浓度梯度的关系建立的方程描述.研究结果表明:文中方法可以很好地捕捉由于溶解引起的界面运动和变形的...     

考虑非稳态自然对流的固体溶解过程数值模拟

引言固体在液体中的溶解是自然界中常见的一种现象,广泛存在于化工、药物研究、食品生产等领域[1-3]。大量的研究者从实验和理论两个方面对固体溶解过程进行了广泛的研究[4-6]。Marabi等[7]采用实验手段考察了溶剂的物理性质对单颗球形蔗糖在无限大溶剂中的溶解过程的影响;Vzquez-     

高物性变化流体密闭空间内自然对流的数值模拟

流体物性随温度变化呈现高变化特性时,密闭空间流体自然对流规律的模拟计算需要采用变物性计算方法。以液态水为研究对象,采用变物性方法研究其在密闭空间内的自然对流现象,分析温度变化时流体流动与传热过程,并采用分子间距变化规律对变温差下的密闭空间满液体理论进行解释。模拟计算结果表明:液体密度、粘度随温度改变较大时,对密闭空间内流体传热过程有较大影响,采用变物性方法可以更准确地模拟密闭空间内自然对流现象,并为热管技术的发展奠定一定的理论基础。     

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.Ra数的变化从105到109.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.     

伴有Rayleigh对流的气液吸收过程数值模拟

Flow and concentration fields of liquid phase in a gas-liquid contacting system are simulated to show the Rayleigh convection by utilizing the finite-element method. The Schlieren images in C02-ethanol system provided direct visual verification of the present simulation, and the simulated results were well consistent with the experimental observation. The influence of the Rayleigh convection on mass transfer is analyzed qualitatively and quantitatively based on the simulated and the experimental results.     

含内热源的梯形腔自然对流换热数值模拟

引言 封闭腔体内的自然对流换热问题在实际工程中有着重要应用,因而受到越来越多的关注,工程实际中常用的腔体结构有方腔、圆形腔、三角形腔等.     

复杂几何结构腔体内冷水自然对流传热数值模拟

利用有限容积法对复杂几何结构异形腔体内具有密度极值的冷水自然对流传热进行了一系列数值模拟,获得了多种异形腔体内不同密度倒置参数和Rayleigh数下的流场和温度场、壁面局部和平均Nusselt数等的变化规律。结果表明:密度倒置参数对流场结构、壁面局部Nusselt数分布和平均Nusselt数影响较大;径深比较小时,流动较强,随着径深比的增大,流动减弱;相同条件下,改变外壁面几何结构,封闭腔体内温度场、流场及壁面传热特性都有不同程度的变化。     

内置发热体的封闭方腔自然对流换热数值模拟

对底部中心位置具有不同大小内热源的二维封闭方腔自然对流换热问题进行了数值模拟。通过改变内热源量纲1高度b和Rayleigh数的大小,分析了不同工况对封闭方腔内温度场、流场结构和热源表面平均Nusselt数的影响。数值模拟结果表明:b和Ra的大小对封闭方腔内空气的流动换热有着重要影响;热源表面Nuave是Ra和b的增函数,且其增幅随Ra的增加而增加,随b的增加而减小。     

间断等温边界下多孔介质方腔内非热平衡自然对流传热数值模拟

采用局部非热平衡模型,在方腔两侧壁面布置间断式等温边界,采用SIMPLER算法数值研究了固体骨架发热多孔介质方腔内的稳态非达西自然对流,探讨了6种等温边界布置方案、孔隙率ε及Da数对方腔内自然对流与传热的影响规律。计算结果表明:在左右对称的等温边界条件下,多孔介质方腔内的流场、温度场分布出现了左右对称分布特性。孔隙率ε及Da数的增加有利于提高多孔介质方腔的整体传热量,当Da数小于10-5时,传热量Q值随Da数变化不大,且不同等温边界布置方案的Q值差别不大。随着Da数的增大,多孔介质方腔内的热对流逐渐得到发展,此时不同传热方案的Q值出现了显著的差异,并随着Da数的增大而增加。     

Numerical simulation of transient natural convection induced by electrochemical reactions confined between vertical plane Cu electrodes

A transient natural convection develops along vertical plane Cu electrodes during the galvanostatic electrolysis. The time variations of both the concentration profile of CuSO₄ and the velocity profile of a 0.6 M CuSO₄ aqueous electrolyte were measured. The mass transfer rate of Cu²⁺ ion as well as the natural convective fluid motion was analyzed. The effect of electrode spacing on the transient natural convection was focused. The overshooting phenomenon caused by the transient diffusive and convective mass transfer rate was observed. Numerical simulation may provide as better understanding of the phenomena.     

封闭腔内水自然对流换热数值模拟

为了揭示封闭腔内非Boussinesq流体在浮力驱动下所特有的流动换热现象和形成机理,采用CFD软件Fluent对封闭腔内水的自然对流进行数值模拟,得到矩形封闭腔高宽比、Rayleigh数、倾斜角度、壁面温度差对流动和传热的影响规律。研究结果表明：由于水的密度在3.98℃达到最大,两竖壁面温度跨越这一点时会引起流动图像反转;具有流动反转的双涡结构降低了对流换热平均Nusselt数;相同Rayleigh数下,高宽比为1对应对流换热平均Nusselt数最大值;倾斜角度对平均Nusselt数影响与Rayleigh数和温度边界条件有关。     

The Numerical Analysis of the Gas-Liquid Absorption Process Accompanied by Rayleigh Convection

Flow and concentration fields of liquid phase in a gas-liquid contacting system are simulated to show the Rayleigh convection by utilizing the finite-element method. The Schlieren images in CO2-ethanol system provided direct visual verification of the present simulation, and the simulated results were well consistent with the experimental observation. The influence of the Rayleigh convection on mass transfer is analyzed qualitatively and quantitatively based on the simulated and the experimental results.     

格子Boltzmann方法模拟咸水吸收CO2的Rayleigh对流过程

由溶解的CO₂引发的Rayleigh对流,对咸水层中CO₂的捕获与封存至关重要。为了更加直观地了解该过程的混合规律和盐浓度变化带来的影响,本文采用格子Boltzmann方法（LBM）对该过程进行了模拟。通过建立包含密度和浓度分布函数的双分布模型,同时引入静电力和体积力等外力项,对293.15K、101kPa下有多个离散的CO₂扩散源时的浓度分布进行了模拟。结果表明,模拟得到的Rayleigh对流结构、对流发生时间、流场速度和瞬时传质通量的数量级与前人研究结果一致;在咸水吸收CO₂过程中,Rayleigh对流结构可有效强化传质;瞬时传质通量随着时间增长先减小后增大再减小,对应了Rayleigh对流结构产生、发展、稳定的变化过程。同时模拟CO₂在纯水和不同盐浓度咸水中的溶解过程结果表明,盐浓度的增加会延迟Rayleigh对流的开始时间、降低传质效率,这与前人的实验结果一致,模拟结果可为不同盐浓度咸水层中CO₂的封存提供指导。     

双周期温度边界下多孔介质方腔内自然对流传热数值模拟

采用局部非热平衡模型及方腔左右两侧壁面温度正弦波变化边界条件,数值分析了具有内热源多孔介质方腔内的稳态非达西自然对流传热。探讨了不同温度波动参数N及波动相位差τ对方腔内自然对流传热的影响。结果表明:方腔两侧壁面出现了周期性分布的温度场,随着N值的增加,方腔内流场及温度场分布逐渐趋向于壁面均一温度边界情况。壁面局部Nu沿着高度方向呈现周期性分布。相对于均一温度的边界条件而言,正弦波温度边界条件在一定程度上强化了多孔介质方腔内的整体传热过程,随着N值的增加,方腔处于温度波动边界时的散热值Q逐渐趋向于均一温度边界时的情况。