气化炉内气体穿越液池过程中气泡特性的数值模拟

采用数值模拟方法对含尘气体通过下降管穿越液池过程中的气泡特性进行了研究,展现了该过程中池内气泡生成、破碎和液滴飞溅等一系列行为过程,分析了下降管出口气流速度、静态液位和突扩比等实际操作参数对气泡分布和气液界面面积等气泡特性的影响．结果表明：轴向含气率分布随气流速度的变化存在一个转折点;液面以上空间的含气率随着突扩比的减小而降低,而在液面以下区域,含气率随着突扩比的增大而降低;随着气流速度的增大、静态液位的升高及突扩比的减小,气液界面面积增大．     

多流体碱雾发生器内气液固三相流动的数值模拟

为了研究多流体碱雾发生器内气-液-固三相流动过程，对气相采用标准湍流脉动κ-ε双方程模型，离散相采用随机轨道模型对碱雾发生器内多相流动进行了数值模拟，得出了碱雾发生器内各相的速度矢量场。计算结果表明：在相同的运动初始条件下，不同粒径液滴呈现出不同的空间分布，大液滴由于颗粒驰豫时间大，径向速度衰减慢，比小液滴有更大的扩展角；不同粒径的颗粒均表现出对流体较好的跟随性，由于大颗粒惯性较大，其在中心轴线处比小颗粒浓度高。图4表1参7     

气化炉液池内单个高温气泡传热、传质的数值模拟

建立了气、液间传热传质数学模型,对单个热气泡在上升过程中与处于蒸发阶段的水之间的传热、传质规律进行了数值研究,获得了气泡半径、气泡温度、水蒸发速率以及蒸发量随时间的变化规律.研究表明:在水恒温蒸发阶段,由于传热传质的共同作用,气泡半径随着气泡的上升而变小,并逐渐趋于稳定;随着气、液间温度差的增大,气泡半径缩小得越快;在气泡与水开始接触时,水的蒸发速率及气泡内的水蒸汽增量最大;气泡温度在较短时间内急剧下降,并趋于稳定;随着气泡半径的缩小,气泡冷却速率提高;但随着接触时间的继续增加,对气体的冷却效果却无明显作用.     

气固喷射器的三维数值模拟

采用欧拉双流体模型及颗粒动理学理论,对洁净煤发电器内的气固两相流动进行三维数值模拟.结果表明.在该喷射器的收缩段的下壁面有一明显的固体颗粒聚集区,这与实验观察到的现象基本一致;气体在喷射器中心形成一个高速射流区域,由于高速气流的卷吸作用,高速射流区的两侧有明显的回流现象;固体颗粒速度最大的地方离气体入口有一段距离.为了进一步验证模型.气固喷射器内静压分布的数值结果与实验进行了比较,结果表明:基于欧拉双流体模型的三维数值模拟结果和试验结果吻合得较好,平均误差较小,这说明该模拟方法是成功的.可为进一步研究与节能减排相关装置的气固喷射器的复杂气固流动特性提供参考.     

气固两相透平内颗粒湍流扩散的Lagarange数值模拟

在双级跨音速燃气透平全三维黏性湍流场下,采用气固双向耦合模型分别对不同粒度的煤颗粒以及体积分数为0.903×10-4%的5～50μm分布直径混合颗粒群在叶片流道内的湍流扩散运动进行了Lagarange数值模拟,分别得到和分析了相应的运动轨迹和运动滑移。与无黏、层流、单向耦合假设条件下的数值模拟结果比较,得到了颗粒真实的运动特性,特别是在叶片根部、顶部和压力面上,颗粒与叶片撞击点的分布与实际叶片冲蚀点分布情况较为吻合,证实了叶片流道内颗粒湍流扩散特性的不可忽略性。数值模拟结果将为进一步优化气固两相透平叶片的气动设计提供更可靠的依据。     

不同入口高宽比旋风分离器内气固流动的数值模拟

采用雷诺应力模型(Reynolds stress model,RSM)对两种不同入口高宽比分离器的气相流场进行了数值模拟,同时用拉格朗日法模拟了分离器内颗粒的运动轨迹.结果表明:数值计算得到的分离器效率和气相流场分布与试验结果基本吻合;在相同入口面积下,入口高宽比大的分离器B的分离效率比分离器A约高2%～8%,但分离器B的压降也更大;分离器B内气相的切向速度大、颗粒平均进入位置低以及颗粒运动至壁面的距离短,有利于提高其分离效率,但是分离器B的短路流及排尘口附近偏心的纵向环流更大,不利于分离效率的提高.     

75t/h循环流化床锅炉炉膛气固流场的数值模拟

采用基于颗粒动力学理论的欧拉双流体模型,对75t/h循环流化床锅炉炉膛内气固流动特性进行数值模拟,得到沿炉膛高度颗粒速度和浓度的非均匀分布规律,证明其流动符合环-核结构。通过对不同粒径颗粒的模拟,得到不同粒径颗粒在75t/h循环流化床内的分布特性。     

长短叶片水轮机转轮气液两相流的数值模拟

为降低水轮机运行过程中的空化现象并提高经济效率,以长短叶片混流式水轮机HLA351 LJ 170原型机为研究对象,采用完整的空化流模型和商用CFD软件FLUENT中的Mixture多相流无滑移模型,在大流量工况下对长短叶片混流式水轮机进行了气液两相流数值模拟。计算结果表明,该工况下长短叶片水轮机转轮流速、压力分布合理,水力性能较好。由此预测了长短叶片水轮机空化发生的部位和程度,对水轮机优化设计或改型等具有重要的指导意义。     

多流体碱雾发生器烟气脱硫布风结构优化的数值模拟研究

在一种新型的多流体碱雾发生器半干法烟气脱硫技术中 ,碱雾发生器内雾化液滴与脱硫剂颗粒的惯性碰撞是影响整个工艺脱硫效率高低的关键因素之一。为了提高液、固颗粒间的碰撞活化效率 ,通过数值模拟的方法 ,对多流体碱雾发生器脱硫剂颗粒及携带风的 2种不同进风型式进行分析比较 ,结果表明均匀性好的圆环进风方式大大增强了雾化液滴与脱硫剂颗粒的碰撞活化作用 ,从而为碱雾发生器布风结构的优化提供合理方案。     

轴流泵内气液两相流动的数值模拟

为进一步揭示轴流泵的气液两相流动的一般规律,基于ANSYS软件对轴流泵的气液两相流动三维流场进行数值计算与分析,研究了叶轮及出口导叶的压力面和吸力面的静压分布及气泡体积分布情况。结果表明,叶轮流道内,同等气泡体积分数下,当气泡粒径增大时,压力面上的气泡会由叶片出口处向着靠近轮毂处减少;而吸力面上的气泡会由进、出口处向着叶片中部靠近轮毂处聚集。气泡粒径不变时,当气泡体积分数增大时,叶片压力面上的气泡会由进口及轮缘处向着出口靠近轮毂处聚集;而吸力面上的气泡会由进、出口处向着叶片中部靠近轮毂处聚集。导叶流道内,同等气泡体积分数下,当气泡粒径增大时,叶片压力面上的气泡会由出口及轮缘处向着进口靠近轮毂处聚集,出口靠近轮缘处气泡越来越少;而吸力面上的气泡会由叶片进、出口向着叶片中部慢慢扩散。气泡粒径不变时,当气泡体积分数增大时,压力面上的气泡会由进口靠近轮毂处向着出口靠近轮缘处扩散;而吸力面上的气泡会由叶片进、出口向着叶片中部扩散。     

涡流燃烧室碰撞喷雾模拟分析

应用FIRE软件,对一种吊钟型涡流室式柴油机的压缩、喷雾过程进行模拟,考察气流运动、喷雾方向对混合气形成、分布、扩散过程的影响.对于喷雾过程,主要通过缸内的燃空当量比分析了燃油的分布情况;由油滴在涡流室内的粒径云图观察喷雾的形态.模拟结果表明:涡流室内强烈的气流运动对燃油的雾化作用很大,由于气流的阻尼作用,油滴不断破碎...     

凝汽器喉部蒸汽流动的三维数值模拟

应用具有超粒子模型的直接模拟蒙特卡罗方法,对汽轮机凝汽器喉部进行区域分解和数学建模,及对具有典型结构的凝汽器喉部蒸汽流动进行了三维数值模拟,重点分析了凝汽器喉部流场的流动分布情况,揭示了喉部流场不均匀性流动特点及其产生原因。     

利用混合破碎模型对涡流室内喷雾过程的三维数值模拟

利用已开发的大型流体计算软件包ＥｎｇｉｎｅＣＦＤ－Ⅱ对涡室式柴油机内的喷雾过程进行了三维数值模拟。作借鉴ＷＡＶＥ破碎模型的优点,进一步完善了ＴＡＢ破碎模型,使用混合模型来描述不同阶段的油滴破碎过程。模拟结果与试验数据基本一致。     

涡流室式柴油机燃油蒸发过程的三维数值模拟

建立了高温高压条件下的油滴蒸发模型,并在不同的工质压力和温度下对模型进行了验证,模型计算结果和实验结果吻合良好。将此油滴蒸发模型和油膜蒸发模型相结合,应用到涡流室式柴油机的燃油蒸发过程中,通过三维数值模拟计算,研究了燃油蒸发过程中燃料蒸气浓度和工质温度场的变化历程以及燃油蒸发对涡流室平均温度和平均压力的影响。     

涡流室式柴油机相关火焰微元燃烧模型的三维数值模拟

把涡流室式柴油机不同区域与不同时期的燃烧过程分开处理,将涡流室的燃烧过程划分为３个阶段,即：低温着火化学动力学反应阶段、高温预混燃烧化学动力学反应阶段和相关火焰微元的扩散燃烧阶段,而认为主燃烧室的燃烧只有相关火焰微元的扩散燃烧阶段。用Ｓｈｅｌ着火模型、Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ方程和相关火焰微元模型来分别模拟低温着火、高温预混燃烧和扩散燃烧过程。开发了三维数值模拟计算程序并对其进行计算,研究了涡流室中瞬态温度场的变化过程。模型预测的示功图和涡流室中的燃烧放热率与试验值吻合良好。     

燃烧室结构对微型摆式发动机燃烧过程影响的数值模拟

基于Fluent-CFD软件建立了摆臂自由运动条件下的微型摆式发动机内燃烧过程三维动态网格数值模型,采用正丁烷氧化一步反应机理模拟了三种内径的燃烧室内流动与燃烧过程,考察了燃烧室内径对系统性能的影响。结果表明：增大内径可以减小燃烧室底部区域燃料残留,促进燃烧更快完成,提高燃烧室内的峰值压力和缩短峰值出现时间,有利于提高发动机的输出功、功率密度和效率。     

油水煤浆在新型气化炉内气化过程的数值模拟

在多喷嘴入口新型水煤浆气化炉内对油水煤浆(COW)的气化过程进行了数值模拟计算研究,分析了气化炉内的温度分布、各种气化产物浓度分布规律。数值模拟计算结果证明,同浓度的油水煤浆气化与普通水煤浆气化相比,气化炉内平均温度略有上升,碳转化率提高1.81%,气化炉出口粗煤气中有效气(CO H2)含量提高10.58%,CO2和H2O浓度大幅下降,水分解率大大提高,气化效果明显优于普通水煤浆。     

多循环PDE模型机爆震室壁温分布数值模拟

分析了两相多循环脉冲爆震发动机工作过程中爆震室内、外壁换热特性,建立了爆震室壁温分布计算模型。采用ANSYS的瞬态热分析模块,对一脉冲爆震发动机模型机在不同工作频率下,内、外壁若干位置处温度随时间的变化规律进行数值模拟。研究发现,脉冲爆震发动机(PDE)外壁面温度随工作时间的增加连续升高,内壁面温度振荡上升,但两者的变化规律基本相同;内、外壁温度分布存在一个热平衡时间,该时间随爆震频率的升高而减小;热平衡时刻,外壁面温度分布呈现从前到后逐渐升高的趋势;同一轴向位置处,外壁面温度的平衡值随爆震频率的升高而升高,但升高幅度随爆震频率的增加而略有减小。