凝聚器二维单扰流柱流场中颗粒凝并模拟

选取二维单扰流柱为研究对象,通过CFD软件和拉格朗日方法,引入2d-LES模型模拟湍流场,采用离散相模型(DPM)计算颗粒的运动轨迹;利用欧拉方法,采用颗粒群平衡模型(PBM),通过用户自定义函数(UDF)功能分别导入湍流凝并核函数和分段核函数来进行计算,得出颗粒凝并规律.结果表明:扰流柱具有很好的产涡效果,可使不同粒径颗粒良好掺混;颗粒的湍流凝并效果显著,且湍流强度、湍动能与湍流凝并效果呈正相关.     

基于声凝并的PM_(2.5)脱除技术研究进展(Ⅱ):声凝并与其他机制联合作用

声凝并机理单独作用对于粒径细微的PM_(2.5)脱除效率有限,并且提高颗粒声凝并脱除效率需要以高能耗为代价.为经济、高效地控制PM_(2.5)的排放,声凝并与其他机制联合作用下PM_(2.5)脱除技术得到发展.介绍了声凝并与其他机制(如电场、外加颗粒、蒸汽、湍流射流、离心力)联合作用下PM_(2.5)凝并脱除技术的理论依据、研究现状、存在的问题.基于此,指出今后对基于声凝并的联合作用下PM_(2.5)脱除技术的研究重点和方向.     

基于低雷诺数κ-ε模型冲击射流传热的数值模拟

冲机射流在机翼除霜、电子元器件散热等工程领域应用广泛,为进一步研究其传热机理,利用两种低雷诺数κ-ε模型对单股冲击射流的传热进行数值模拟,并与标准κ-ε模型及雷诺应力模型的计算结果进行对比。结果表明,低雷诺数κ-ε模型在两种工况下的计算结果均优于其他模型。湍流热扩散系数作为求解温度场最重要的参数,对传热的计算结果影响极大,通常用湍流普朗特数作为常数求解。在低雷诺数κ-ε模型的基础上,分别通过湍流普朗特数函数求解和t2-εt方程直接求解进行改进,并将计算结果进行比较。结果表明,使用湍流普朗特数函数形式求解湍流热扩散系数能给出更好的预测结果,直接求解仍需进一步改进。     

驻波声场中细微颗粒凝并的数值模拟

为揭示燃烧源细微颗粒的声凝并机理与效果,采用数值模拟方法对水平驻波声场作用下细微颗粒的运动和凝并特性进行研究.通过实验对细微颗粒运动特性数值模拟结果进行验证,基于多重蒙特卡罗(multi-Monte Carlo)方法的硬球模型研究细微颗粒之间的凝并.结果表明:在极短时间内,颗粒粒径分布发生显著改变,团聚现象明显;颗粒在声场中的停留时间对团聚的发生有重要影响;增大细微颗粒浓度,团聚发生强烈;采用高强度声场,是提高团聚效果的有力措施.     

超细颗粒物聚并模型的比较研究

聚并器内超细颗粒物的聚并形式主要有热聚并、库仑聚并、布朗聚并和湍流聚并.采用湍流双流体模型和颗粒群平衡模型(PBM)进行耦合,对不同机理的聚并机理进行模拟计算.结果表明,聚并器内湍流聚并起最主要作用,布朗聚并和热聚并对湍流聚并增强较小,可以忽略;库仑聚并对于湍流聚并提高明显,因此,可以考虑在聚并器前对颗粒预荷电,提高颗粒聚并效果;在电站实际烟温条件下,热聚并效果是明显的,因此在电站实际运行中热聚并作用也需考虑在内.     

惯性分离器内气固两相流雷诺应力数值模拟

对循环流化床中气田惯性分离过程进行了详细的数值研究。湍流模型采用雷诺应力模型,研究对象为U型分离器内的气一固两相流动。为了真实描述固体颗粒与分离器壁面之间的碰撞过程,固体颗粒模拟采用颗粒轨道模型,引入壁面粗糙度的影响,同时考虑了固体颗粒在湍流中的扩散作用和颗粒之间的相互碰撞。模拟计算了不同入口速度、分离器挡板数目对颗粒分离效率和流体压降的影响,计算结果不仅给出了分离器内的气-固两相流动结构特性,而且给出了分离器效率、压降与入口主流速度和分离器结构参数的关系。     

垂直轴风机CFD模拟的网格划分策略和湍流模型研究

对垂直轴风机CFD模拟的网格划分策略和湍流模型选取进行深入研究,分别建立4种网格划分策略和6种湍流模型下的二维非定常模型,并进行CFD计算,将所得结果与已有实验和分析数据进行对比,得到最佳网格划分策略和最合适的湍流模型。划分网格时,引入边界层和尺寸函数技术,以保证计算精度和网格的合理过渡。计算结果表明,网格数为213656时的网格划分策略最优;Realizable k-ε模型是最适合的湍流模型,预测效果优于分析模型和其他湍流模型。该文亦可为其他旋转机械的数值模拟研究提供指导。     

基于Fluent的排气火花熄灭消声器性能仿真分析

为掌握火花熄灭消声器内部流动特性,采用湍流模型和离散相(DPM)模型对双级膨胀腔消声器内气固两相流动情况进行了数值模拟研究。通过建立的模型和边界条件模拟气体流动,利用双向耦合拉格朗日法追踪颗粒运动轨迹;讨论了不同颗粒粒径、入口颗粒浓度以及不同排气流速对火花熄灭效率和压力损失的影响。数值计算结果表明:随着颗粒粒径、入口颗粒浓度及排气流速的增加,火花熄灭效率逐渐增大,特别是颗粒粒径和排气流速对火花熄灭效率影响比较明显。     

湍流作用下光伏面板粘附颗粒脱离的Monte Carlo模拟

针对目前光伏板表面清洁问题,提出采用高频气流技术去除积尘颗粒。通过借鉴经典固体表面吸附力学基础理论及JKR模型,分别建立不同湿度条件下光伏板表面颗粒吸附的力学模型。通过分析与检测典型光伏板的积尘环境,确定颗粒与光伏板表面各物理特性参数值及参数分布特征,并将各参数分布引入模型中。根据湍流场作用时颗粒脱离表面时的运动方式,建立湍流作用下粘附颗粒脱离表面的计算模型,最终采用Monte Carlo模拟方法计算得到使积尘脱离光伏板表面的临界气流剪切速度。     

混合SVM-HMM方法在旋转机械启动过程故障诊断中的应用研究

提出了旋转机械启动过程故障诊断的一种新框架一混合SVM—HMM方法。该方法把SVM的输出信息通过sigmoid函数和高斯模型转化为后验概率的形式,并把它引入到HMM模型隐状态的观测概率。根据模拟实验数据计算表明,该方法是十分有效的。     

南澳岛风电场流场的数值计算

采用RANS模型和标准k-ε湍流模型研究南澳岛风场的风速分布。基于中性大气稳定性条件,对来流风廓线、湍流模型参数和壁面函数进行分析,将风向划分为16个扇区,进行多风向流场数值计算。基于实际测风数据的时间序列和流场数值计算结果,建立全风向月(年)平均风速的计算方法。利用风场内6个测风塔上12个测点的实测数据,对数值计算结果进行对比分析,所有测点的平均计算偏差为4.41%,其中与基准点相同高度的测点计算偏差均在3.7%以内。     

平板湍流边界层微气泡减阻的大涡模拟

采用大涡模拟研究了通入微气泡对光滑平板及部分粗糙平板湍流边界层减阻的影响.在计算域进口引入扰动以在较短距离内生成雷诺数(基于边界层动量厚度)为1430的平板湍流边界层.利用Weierstrass-Mandelbrot分形函数生成算术平均粗糙高度为75μm的粗糙表面轮廓曲线.结果表明,微气泡体积分数增大时,作用在微气泡上...     

Savonius风力机力矩特性的数值计算与风洞试验研究

利用数值计算和风洞试验相结合的方法对Savonius风力机的力矩特性进行了研究。首先在数值计算中选用了2种湍流模型,即单方程Splart-Allmaras湍流模型和双方程k-ε湍流模型,计算了Savonius风力机在不同攻角下的静力矩以及在不同转速下的输出力矩和输出功率,得到了风力机周围的流场,并对流场进行了分析;利用风洞试验对数值计算结果进行了验证,对比分析了不同湍流模型对Savonius风力机力矩特性和风轮周围流场的影响。     

煤粉复合旋流火焰燃烧特性研究（2）：数值模拟

本文数值模拟了煤粉旋流火焰燃烧过程，燃烧数值计算包括理论物理模型建立，数值方法两个大部分，计算模型处理了气相湍流与燃烧、气固两相流动、煤颗粒燃烧过程和辐射传热等物理化学过程，以ｋ－ε模型模拟湍流流动；ＰＤＦ法模拟气相扩散火焰燃烧；颗粒运动计算颗粒运动少颗粒湍流浓度方程模拟颗粒湍流扩散；通量法计算火焰辐射传热，煤粉颗粒复杂燃烧模型计算了颗粒尺寸、形状变化和颗粒孔隙内部燃烧、表面平度对整个颗粒的燃烧过程影响。计算获得了气相速度分布场、气相ｋ和ε分布场、气相温度场、气相组份场和颗粒浓度场及运动过程，揭示了煤粉复合旋流燃烧特性。     

基于Monte-Carlo算法的燃烧过程碳烟颗粒生成特性

基于颗粒群平衡模拟的理论方法,建立描述碳氢燃料碳烟颗粒群尺寸分布函数演变过程的颗粒群平衡方程,将已有的详细化学反应机理和基于颗粒群平衡理论的碳烟模型进行耦合,采用直接模拟Monte-Carlo算法求解系统中的颗粒群平衡方程,获得燃烧过程中碳烟颗粒群尺寸分布函数的时空演变过程详细信息,同时模拟颗粒群成核、表面生长、凝并和氧化等多个动力学事件演变过程,分析颗粒数浓度、碳烟体积分数和最大颗粒数对颗粒物形成过程的影响规律,以及燃烧过程中颗粒粒径分布特性.     

-湍流模型及其在FLUENT软件中的应用

由于流体湍流运动机理和规律的复杂性,目前尚未找到对各种流动情况都十分有效的模型。不过,工程上应用最广泛的是-两方程模型。应用-两方程模型通过对某管道湍流稳态的模拟并与理论分析比较,以及对某空气管道非稳态的流固耦合问题进行数值模拟,结果证明-湍流模型对于内部的稳态或非稳态的充分发展湍流都很适用,再结合在壁面附近区域采用有效的壁面函数法,可以得到令人满意的结果。     

基于CO-DAC反应机理简化的非预混射流火焰的大涡模拟

为了研究自相关自适应化学(CO-DAC)在湍流燃烧中的特性,计算了湍流非预混射流火焰Sandia FlameD的大涡模拟,使用了GRI-Mech 3.0详细化学反应机理以及CO-DAC简化方法.计算结果与实验值的对比表明,使用详细化学反应机理和CO-DAC机理简化,可以有效捕捉湍流火焰瞬时结构;可以根据燃烧场的特性,自适应地减少化学反应计算量,有效提高计算速度;可以准确模拟火焰的速度、温度分布特性;可以准确模拟火焰中重要中间组分和自由基的组分分布.     

TiO2纳米颗粒在火焰中凝结长大的数值模拟

颗粒生长的数值模拟是通过流体动力学与颗粒动力学相结合计算实现的.实验表明,温度是颗粒成长中非常重要的因素之一,所以湍流扩散火焰的正确模拟,是颗粒学模型计算结果正确与否的关键.首先在CFD商业软件FLUENT中计算得到准确的丙烷与空气、四氯化钛与空气反应的湍流火焰场;然后应用FLUENT的UDF功能,编制C语言程序引入颗粒学模型进行计算,对颗粒尺寸进行了预测;通过对计算结果的分析探讨火焰温度、氧化剂流量等因素对生成颗粒或者颗粒聚集块尺寸的影响.结果表明:空气流率对火焰场温度影响很大;火焰场温度越高就越容易形成球形颗粒;颗粒在火焰中的时间越长,生成的颗粒或聚集块的尺寸就越大;气体的稀释作用对颗粒成长有一定影响.     

基于DPM模型的旋流式沉沙池悬沙数值模拟

为了研究旋流式沉沙池泥沙颗粒的运动及沉沙机理和旋桨转速N与沉沙率之间的关系,借助商业软件Fluent,采用湍流模型和DPM模型相结合的数值模拟方法对泥沙颗粒进行颗粒追踪,通过设置7种不同的湍流模型模拟旋流式沉沙池悬沙在7种转速下的运动,与已有的试验结果进行对比,验证了模型的可行性,并选出在不同转速下最合适的湍流模型,进而运用选出的湍流模型分别模拟7不同转速下旋流式沉沙池流场分布,分析了旋流式沉沙池的流场和颗粒轨迹。结果表明,在沉沙池转桨所在的平面上,速度从池壁到池中心逐渐增加,相应位置上的压力逐渐减小;在沉沙池立面上,存在二次流现象,在转桨附近存在较大的漩涡;相同转速下粒径较大的颗粒比较小的颗粒更易沉降;随着桨叶转速的增加,颗粒总去除率逐渐减小。     

某地下洞室全长粘结式锚杆受力特性分析

为研究全长粘结锚杆锚固界面应力传递机理,建立了锚固界面应力计算模型,基于锚固界面弹性状态下锚固体与围岩协调变形假定,构建了锚杆内力与围岩位移之间的数学模型,利用有限元弹塑性数值模拟推导了沿杆长方向锚杆轴力与剪力的分布函数,并考虑接触面的损伤劣化,引入损伤变量,建立了损伤状态下锚杆应力修正与锚固支护效应力学模型。对某水电站地下厂房开挖过程中吊车梁锚杆受力特性的分析结果表明,本文方法合理、有效。