分解炉内温度场科学计算可视化研究

论述了运用科学计算可视化方法对分解炉炉内温度场进行研究的过程,首先建立了分解炉内气固两相流动,煤粉燃烧,CaCO3分解过程的数学模型及相应的数值解法思路．并介绍了建立炉内二维温度场和三维温度场的可视化技术方法．     

分解炉流场可视化方法研究

论述了运用科学计算可视化方法对分解炉炉内温度场进行研究的过程,首先建立了分解炉内气固两相流动,煤粉燃烧,CaCO3分解过程的数学模型及相应的数值解法思路.并介绍了建立炉内二维温度场和三维温度场的可视化技术方法.     

分解炉科学计算可视化研究

运用科学计算可视化方法对分解炉内过程进行了研究,首先建立了分解炉内气固两相流动,煤粉燃烧和CaCO3分解过程的数学模型及相应的数值解法思路,并介绍了建立炉内温度和流场的可视化技术方法。     

分解炉内不同煤质煤粉燃烧的数值模拟

针对一实际尺寸的分解炉建立数学模型，采用简化的PDF反应模型对3种不同煤质煤粉在分解炉内的燃烧过程进行了数值模拟。数值计算结果直观地展现了煤粉在炉内运动过程中的颗粒轨迹、挥发份释放速率、焦炭燃烧速率的详细情况，并对不同煤质煤粉进行了对比研究，为论依进一步研究分解炉内煤粉燃烧和碳酸钙分解的耦合作用提供了参考，为分析煤质与分解炉结构的适应性问题提供了理据。     

NS-A型分解炉系统冷模试验结果与分析

利用NS—A型分解炉十分之一的冷态模型测试了炉、窑两路气的管道阻力特性，分解炉内的流场及物料停留时间．测试说明：1要注意调节炉、窑两路气的管道阻力．以满足需要的流量分配；2分解炉内气体流动几乎是平推流，返混小．固气停留时间比较小，要使燃料充分燃烧，必须考虑足够大的炉容；3由于炉内物料有分层现象．减小了分解炉的有效容积，因此设计分解炉要尽量避免该种现象发生．     

空气单蓄热室状加热炉内传输过程的数值模拟

以某企业拟建的高温蓄热实验炉为研究对象，对该炉内发生的流动、燃烧和传热过程进行了数值模拟，得到了炉内速度场、温度场和浓度场的分布情况.通过分别改变空气喷口和燃料喷口间的夹角、空气喷口的长宽比来优化炉内的流场和温度场.结果表明,空气喷口水平交角对炉内温度场均匀性的影响很大，当空气喷口水平交角为8°时炉内温度均匀性最好；在空气喷口长宽比为3∶1 的情况下，可以改善炉内温度场的均匀性，以避免产生局部高温区.     

圆形贫化电炉熔池内电场和温度场的数值计算

从麦克斯韦方程组出发推导了圆形三电极贫化电炉熔池内电传导方程，提出了炉渣湍流导热系数概念和估算方法。运用这一方法可大大简化温度场的计算过程。作者还研制出圆柱坐标系下电炉熔池内电场、温度场解析程度，可迅速解出炉内电场、温度场的分布。     

高炉炉缸三维侵蚀形状的动态仿真研究

利用传热学原理，采用Matlab与VC 混合编程的方法，对炉缸炉底的温度场进行数值模拟及炉缸的侵蚀预测，开发出具有良好的用户界面、强大数据处理能力的应用软件，实现了高炉炉缸的三维仿真及等温面的可视化，在线监视炉缸的侵蚀形状。     

分解炉内湍流流场的数学模型建立

对分解炉内气体湍流流场的数学模型建立进行了讨论，并对国内常见的喷腾式和喷旋式分解炉进行了分析，提出两种数学模型，为优化分解炉结构设计提供了理论依据。     

循环率对循环流化床分解炉性能的影响

流化床反应器在水泥工业用于生料的预分解．为了提高物料分解率，开发出一种新型的循环流化床反应器并已用于水泥生产．这种循环流化床反应器中的固气比要高于传统的预分解反应器．在建立物料氧化钙平衡的基础上，建立了关于物料循环率和碳酸盐分解率之间相互关系的数学模型．模型的计算结果与现场测试结果吻合很好．此外还提出了分解炉热稳定性的概念，并给出了相应热稳定系数的表达式．结果证明：使用循环流化床分解炉可有效改进固体物料的最终分解率．当操作温度一定(850℃)时，循环率每增加100％，入窑物料的终分解率可提高8％～9％．外循环方案有助于改善分解炉的热稳定性并降低分解炉的操作温度；在终分解率不变的情况下，物料循环率每增加100％，分解炉的操作温度可降低30-500℃．     

大型纵流壳程换热器三维流动与传热数值模拟

针对目前弓形折流板管壳式换热器采用分布阻力、容积多孔度等概念来计算壳程流体流动的方法 ,根据纵流壳程换热器的结构特点和流动特点 ,探讨了大型纵流壳程换热器数值模拟的简化计算问题 ,提出了几何原型周期段模型简化计算法和四管模型简化计算法 ,以解决大型纵流壳程换热器数值模拟问题 .并应用本文提出的简化计算法 ,应用通用CFD软件FLUENT对纵流壳程换热器不同结构参数时的流动与传热进行了数值模拟 ,得到了换热器流场与温度场的细观信息 ,为纵流壳程换热器的结构优化设计和开发新颖换热器提供了依据     

Numerical Study on the Mixing Performance of Screw Mixing Elements and Conventional Screw Elements

he flows of rigid polyvinyl chloride (R-PVC) in co-rotating twin screw extruders with screw mixing elements and regular screw elements were simulated by using the finite element method. The three-dimensional,non-isothermal flow fields of R-PVC in the two kinds of screw elements were calculated. The mixing performance of each type of element was studied by the particle tracking analysis method. The results show that the temperature distribution and shear-rate distribution are more uniform in the flow channel...     

地板辐射采暖房间三维流动与传热的数值模拟

采用辐射换热模型和三维紊流模型,应用有限容积法计算了地板采暖房间空气流动与传热的情况,为地板采暖优化设计及舒适性提供了研究依据.     

闪速炼铜余热锅炉辐射室流场温度场数值模拟

针对某大型闪速炼铜炉余热锅炉,提出采用计算流体动力学（CFD）技术模拟锅炉辐射室内流场和温度场的模型和方法.模型中考虑湍流计算、化学组分扩散计算以及传热计算.通过对初始方案和若干调整方案模拟结果的比较分析,掌握在辐射室中部布置挡板,并在辐射室入口处喷入硫酸盐化风时的辐射室流场及温度场总体分布规律.结果表明：辐射室挡板对于高温烟气扩散并充满整个辐射室至关重要,位置和尺寸对流场及温度场的整体形态具有决定性影响;盐化风应喷入到高温烟气的前冲途径上,以有效打散高温烟气团,降低烟气的前冲动能.     

Study on optimal design of vertical-shaft mechanical mixer based on numerical simulation of flow field

In the paper the three-dimensional flow fields are numerically simulated in the vertical-shaft mechanical mix tank of a water treatment plant by means of FLUENT software based on the method of Computational Fluid Dynamics (CFD). The influences of design parameters on flow fields and the mixing effect are analyzed. Firstly,the prediction capability of the turbulence model adopted in simulations is evaluated. And then,the mesh independence is checked up. Finally,the flow fields in various dimensionless blade diameters and dimensionless shaft spans are numerically simulated respectively. The results have shown that the numerical simulation method based on CFD is a feasible assistance for the optimal designs of mixers. Moreover,the optimal design of the blade diameter should take into account both the flow field and the power consumption. The optimization of the shaft span is to achieve a relatively even distribution of the flow field without any rupture. With the consideration of an optimal design,the dimensionless blade diameter and dimensionless shaft span should be 0.45 and 0.57 respectively in the case.     

不同流道结构质子交换膜燃料电池内传递现象的三维模拟

应用计算流体力学方法，建立了用于模拟质子交换膜燃料电池（PEMFC）传递特性和电化学性能的稳态、等温的三维数学模型。计算了传统流道和交叉梳状流道燃料电池的流场、电流密度和组分浓度等的多维分布。与传统流道的燃料电池相比，交叉梳状流道所产生的电极内强烈的强制对流机理提高了反应物和产物的传输速率，从而改善了电池的极限电流和极化性能等。利用模型估算的极化特性和文献实验结果吻合较好。     

电解制氧槽试件微柱群单相流场PIV测试

安全稳定的电解水制氧装置是中长期载人航天的重要保证,为保证固体聚合物电解池(SPE)电解质的安全工作温度,利用激光粒子图像速度场测量(PIV)系统对电解制氧槽试件微小方柱群流场进行试验研究,设计电解槽试件及其流量流场控制测试系统,讨论试件流场PIV测试方法及试验参数设置,得到不同流量下微小尺寸方柱群流道内流速的矢量图.结果表明:试件内流场流速很低,各流量下柱群区的流速量级为10-3m/s,柱群区以纵向流动为主,该结构各流道中流量分配不均,试件内流场分布的不均匀性随流量增加而加剧.改进试件内部水进入流道的入口形式及各横向流道的入口形式,并适当增加周边沟槽流道的阻力,可增加试件内流场分配的均匀性.     

PEM燃料电池的流场设计

质子交换膜燃料电池流场的合理设计有利于组分浓度、电流密度等的均匀分布,从而达到提高电池性能的目的。采用计算流体力学软件Fluent中的PEM模块,对3种常见的流场形式分别从氧气摩尔浓度、膜中水含量和电流密度分布等3个方面进行了综合分析。结果显示,电池性能由高到低依次为:多蛇形I流场、多蛇形II流场和平行流场。该方法可用于指导质子交换膜燃料电池空气流场的优化设计。     

基于PIV技术对换热器入口流场的可视化研究

为了提高板翅式换热器物流分配的均匀性,本文利用粒子图像测速仪(PIV),并采用两帧互相关的分析方法,对换热器封头结构改进前后的流场进行实验测量.经过大量的实验数据处理,获得封头内部不同剖面处的流场速度矢量和流线分布图,发现了原始封头内部流场的流动与分布规律.由于封头结构的不合理导致漩涡、回流等现象存在,使得封头内部轴向以及径向的物流分配极不均匀.而对于在封头1/2高度处添加打孔挡板的改进型封头,物流分配的均匀性有了很大改善,速度场分布更加合理.在相同的入口条件下,全局不均匀系数S由改进前的1.210降至0.209,最大流速与最小流速之比由23.163降至1.756.此研究结果对于板翅式换热器的优化设计具有重要意义,同时也验证了PIV技术非常适合于研究复杂的流动结构.