主动脉动气流分选动力学模型及其数值模拟

主动脉动气流分选是一种新的干法分选方法,尤其适合于电子废弃物的处理与资源化利用过程．通过研究不同流型下颗粒运动的阻力系数差异,考虑主动脉动气流流场中颗粒运动所受到的附加质量力作用,研究并得出了斯托克斯和牛顿2种流体的颗粒在主动脉动气流场运动的动力学方程．对不同直径,不同密度,但空气动力学性质相似的等沉球形颗粒,进行动力学方程的计算机数值模拟,研究在紊流条件下的颗粒运动特性,优化动力学模型参数．模拟结果表明,优化后的动力学模型数值模拟结果与示踪颗粒实验室测试结果吻合．     

在脉动气流中煤粉颗粒群运动时阻力系数的数值计算

本文利用流函数方程和涡量方程值求解了周期性脉动气流绕单个球形颗粒和颗粒群的运动。流函数方程用逐个超松驰迭代法求解,而涡量方程则采用迎风交替方向隐式求解。计算范围是:Re=5、10、20、40、100,St=10~(-4)、10~(-3)、10~(-2),相对脉动振幅ε=10％,20％,颗粒群容积浓度C_V=5％、10％、20％、30％,根据数值计算结果得到了形式简便的阻力系数计算公式。用本文的方法计算稳定气流绕单个颗粒流动所得的结果和实验数据吻合得很好。     

集聚纺技术中气流速度场的数值模拟

采用标准k-ε湍流模型和有限容积法以及SIMPLE算法对集聚纺装置中负压斜槽周围气流速度场的分布状态进行数值模拟，并根据实际纺纱装置设计出可供测量气流速度场的实验模型，利用粒子图像测速（PIV）技术测量实验模型中的气流速度值，对数值模拟结果进行了实验验证。实验结果表明：在沿着z轴的方向上，越靠近斜槽（即z值越小）的位置，气流速度就越大，而且每个速度平面上的理论模拟值和实验测量值之间都存在一定的差异。但这种差异的总体趋势是相同的，即都是测量值小于理论值。同时，斜槽右侧的速度值要大于其左侧的速度值，而且缝隙左右两侧速度方向的差异很大，左侧气流几乎平行于纤维须条的出流方向，而右侧气流则倾向予垂直于纤维须条的出流方向。这表明数值模拟结果与实验结果基本吻合，可以用标准k-ε湍流模型对集聚纺技术中的气流速度场进行较深入的研究。这一研究结果完善了集聚纺纱技术的成纱机理，为进一步研究纺机制造、纺纱生产和产品开发提供了理论依据和指导。     

电子废弃物脉动气流分选的实验研究

金属与非金属材料的分离是电子废弃物资源化的关键环节．探讨了脉动气流分选机理,利用高速摄像机和颗粒高速动态分析系统,研究了在1．0和2．0Hz频率下,脉动气流分选机中物料颗粒的分选过程．结果表明,颗粒的位移、速度、加速度呈现明显的周期性变化,并且周期与脉动气流的周期一致．物料颗粒通过不断累积脉动气流的加速度效应实现按密度分离．采用脉动气流分选机对2．0～0．5mm粒级的废弃电路板破碎物料进行了分选实验,并利用Design—Expert6．0软件进行了正交实验设计和分析,得出了分选效率与不同操作变量之间的二次方模型,结果表明气流速度和脉动频率以及两者的交互作用对分选效率具有显著影响,操作条件优化后,分选效率达到89．97％．     

脉动气流回收蛭石的实验研究与数值模拟

蛭石的低成本高效率回收是后续加工利用的关键环节.分析了蛭石原矿的粒度组成与组分特性;采用脉动气流分选装置对0.5～1.0mm的蛭石原矿进行了实验研究.结果表明:当给料量为13.98kg/h,脉动气流最大速度为2.36m/s,脉动频率为1.165Hz时,分选效率可达91.16%,蛭石品位为91.51%.采用Fluent6.3软件中的标准k-ε湍流模型与Eulerian多相流模型,模拟了蛭石分选回收过程中的气固两相流动.模拟结果表明:3.434s时,蛭石精矿主要分布在分选柱顶端出口1.2～1.8m范围内,平均体积分数大于40%,6.008s时,脉石尾矿基本分布在底端排料口0～0.3m范围内,平均体积分数大于25%.脉动气流可以在较短时间内实现蛭石原矿的高效分选回收,实验与模拟结果基本一致.     

桨叶涡流场中舵表面脉动压力的数值模拟

为了探讨螺旋桨涡流场中的舵表面的脉动压力特性,本文使用大涡模拟的方法研究了螺旋桨和舵的相互作用。螺旋桨模型使用单桨叶E779A模型,使用切割体网格划分方式对流场域进行网格划分,对螺旋桨和舵附近的流场域进行网格加密,采用重叠网格方法实现螺旋桨的旋转;对桨舵干扰下的梢涡流场进行数值模拟,探讨了梢涡流场中舵表面压力的分布情况,对舵表面上的脉动压力分布进行时域和频域分析,从数值模拟结果可以看出:梢涡流经舵表面之后会产生错位现象,错位的方向与螺旋桨旋向相一致,位于梢涡流场区的舵表面上的压力具有非常强烈的周期性,而位于毂涡流场区的舵表面上的压力周期性不强。     

雷暴风三维脉动风速场数值模拟

基于壁面射流模型,将雷诺应力模型（RSM）计算得出的Reynolds应力张量引入Letchford谱和Panofsky谱,利用大涡模拟（LES）计算得出的脉动风速结果对其进行验算.对偏差较大的风谱函数进行进一步修正,得到与LES计算结果较吻合的自功率谱函数.结合随机流场生成技术和快速傅里叶变换技术,提出满足不可压缩条件和点相干函数的适用于雷暴风三维脉动风速场的高效的数值模拟方法.为了验证该方法的合理性,选取流场中水平径向风速较大处在高度方向上逐点生成三维脉动风速,对每个点的模拟结果从自功率谱函数和时间相关函数两方面进行验证.模拟值与目标值的吻合效果良好,说明采用提出的方法可以高效、准确地模拟出雷暴风的三维脉动风场.     

阻尼式脉动气流分选装置的流场分析

实现颗粒按密度为主导的分离是气流分选研究的关键．对于传统气流分选，运动颗粒的空气动力学特性，即颗粒的沉降末速是影响气流分选的主要因素．理论上在稳定的上升流中，无法实现颗粒按密度为主导的分离．阻尼式脉动气流分选机气流在局部产生加速效应，可以使颗粒按密度分离．通过阻尼式脉动气流分选机流场模拟实验，揭示了气流在阻尼块附近的流场特性，得出了气流在阻尼块上部区域存在明显加速效应的结论，为脉动气流分选效果优于传统气流分选提供了理论依据．实验室实际物料分选实验表明，阻尼式脉动气流分选装置比传统气流分选机有更优越的分选效果，总分选效率提高6％～8％．     

生物质秸秆颗粒气流干燥试验研究及数值模拟

根据气固两相流理论,通过分析生物质燃料颗粒干燥过程的特点,建立了其在水平直管内气流干燥过程中传热传质数学模型,采用数值方法对模型进行了求解,并通过试验进行验证.分别针对物料初始含水量、入口空气温度和进料量对生物质干燥的影响进行了试验和分析.     

高压断路器灭弧室气流场计算机辅助模拟数值计算

以流体动力学为基础,利用流体力学计算软件包PHOEMCS对高压断路器灭弧室气流场数值分析的计算机辅助模拟思想,通过对一个典型的拉伐尔喷口的稳态气流场的数值模拟计算,验证了本文的软件包和自编程方式相结合的思想是可行的.     

阻尼式脉动气流分选装置分选机理的基础研究

对于传统气流分选装置，物料的沉降末速是决定不同组分有效分选的主要因素．因颗粒的沉降末速与颗粒的密度、粒度和形状有关，故影响传统气流分选装置有效分选的因素较多．阻尼式脉动气流分选装置是一种新型的气流分选机．在传统的气流分选机中加入阻尼块，将在分选装置中形成气流的加速、减速区域，所产生的脉动气流可实现物料在分选装置内按密度有效分离．实验选用两种粒度相近、密度不同的示踪颗粒作为被分选组分，实验研究表明，与传统气流分选相比，阻尼式脉动气流分选可获得更高的分选效率和更宽范围的操作条件。     

基于滑移网格技术的碾米机气流场数值模拟分析

以MNML30型立式砂辊碾米机为原型,借助Solidworks创建三维模型,并利用Workbench对所建模型进行网格划分及网格质量评判,应用Fluent中的滑移网格技术对碾米机碾白室内气流场进行数值模拟。通过改变碾白辊转速,分析不同碾白辊转速对碾白室内气流场的影响,当碾白辊转速分别取500 r/min、900 r/min和1 200 r/min时,得到900 r/min时气流场处于较稳定状态。     

氨法烟气脱硫喷淋塔烟气流场的数值模拟

利用Fluent 13,采用标准k–ε模型和QUICK三阶差值的SIMPLE算法对某600 MW机组的氨法脱硫喷淋塔烟气流场进行数值模拟。在不考虑喷淋液离散相对烟气的影响情况下,对比分析了不同的烟气入口角、塔径与烟气流动高度比、出口方式和流场优化环位置对烟气流场的影响。结果表明,烟气入口角的增大、径高比的减小、顶出口方式和优化环与喷淋液膜区距离的增大,都可以使烟气流场更加均匀。为氨法脱硫喷淋塔的设计和运行提供一定的指导作用。     

气流干燥过程数值模拟

通过分析气流干燥的特点，建立的直管气流干燥模拟方程，采用Matlab语言调用标准四阶Runge—Kudra法，给出高精度的数值解。经验证，该模型正确可靠，具有较广泛的适用性，为模拟试验优化参数提供了分析基础。     

颗粒在湍流中运动的数值模拟方法

详细讨论了湍流中颗粒运动的直接数值模拟（DNS）和大涡模拟（LES）方法。尤其是研究了大涡模拟的子网络模型通过模拟,最后得到大涡模拟（LES）方法是模拟湍流中流中颗粒运动的适用方法。     

颗粒在湍流中运动的数值模拟方法

详细讨论了湍流中颗粒运动的直接数值模拟(DNS)和大涡模拟(LES)方法。尤其是研究了大涡模拟的子网格模型。通过模拟,最后得到大涡模拟(LES)方法是模拟湍流中颗粒运动的适用方法。     

气流干燥过程数值模拟

通过分析气流干燥的特点,建立的直管气流干燥模拟方程,采用Matlab语言调用标准四阶Runge-Kudra法,给出高精度的数值解。经验证,该模型正确可靠,具有较广泛的适用性,为模拟试验优化参数提供了分析基础。     

煤粉颗粒在气流中的受力分析及其运动轨迹的研究

本文分析了煤粉颗粒在气流中所受的力,用Lagrangian方法建立了煤粉颗粒运动方程式,并进行了数值求解,分析了各个力对颗粒运动轨迹的影响。     

护卫舰气流场数值计算研究

为了研究护卫舰直升机平台气流场特征,提高舰载机起降安全性,利用FLUENT对孤立护卫舰简化船型SFS2进行数值模拟.计算结果与风洞实验数据对比验证,分析准确计算直升机平台周围气流场特征的数值计算方法.讨论不同网格数量,求解方法对流场计算结果的影响.利用FLUENT的UDF接口,加载在剪切流场中有更好表现能力的LK和MMK湍流模型,提高舰船气流场计算数据准确性.研究表明,气流场计算中使用稳态计算结果可以满足计算精度同时节省计算时间,LK和MMK模型可以更好地应用于护卫舰气流场计算,研究结果可以为气流场工程计算提供重要参考.     

电解铝残阳极清理局部排风罩气流场的数值模拟

目的 分析电解铝残阳极清理工艺中采用带有可调节挡板的下吸式排风罩的气流特性,以达到除尘节能的目的.方法 采用CFD数值模拟方法,使用FLUENT软件,以三维物理模型作为计算基础,对残阳极清理工艺过程中下吸式排风罩气流场进行模拟.结果 挡板夹角α的变化对气流场及控制点的风速有较大地影响,在挡板角α为30°时的排风速度最小(vp=2.92 m/s),较无挡板的下吸罩节约排风量44.38%.结论 在电解铝残阳极清理工艺中,与同规格无挡板下吸罩相比,采用带有可调节挡板的下吸式排风罩对残阳极上部的流场分布有明显的改进,在达到同样的控制风速下,排风量有较大地降低,节能效果显著.