掺氢对乙烯/空气扩散火焰碳烟生成影响的数值研究

采用CoFlame程序模拟乙烯/空气扩散火焰中掺氢对碳烟生成的影响。利用含有碳烟前驱物的气相反应机理及其复杂的热特性与输运特性耦合碳烟模型,获得火焰温度、碳烟体积分数、碳烟重要组分摩尔分数及描述碳烟生长过程重要参数的分布,分析氢气的化学效应、稀释效应及热效应对碳烟生成的影响。结果表明:掺氢乙烯火焰温度变化不大,氢气的热效应(与温度改变有关)不是影响碳烟生成的主要因素;掺氢可有效降低碳烟前驱物乙炔、苯和芘的摩尔分数,进而降低碳烟的成核速率、表面生长速率、凝结速率和数密度,最终抑制碳烟的生成。     

掺杂H2/CO对C2H4(O2/CO2)扩散火焰中碳烟生成的影响

通过消光法实验和CoFlame程序模拟研究O_2/CO_2气氛下,掺杂H_2/CO对层流乙烯扩散火焰中碳烟生成的影响,获得火焰高度、温度、碳烟及重要组分含量的分布,分析主要碳烟演化过程的变化规律。结果表明:掺杂H_2/CO对乙烯火焰中的碳烟生成有明显抑制作用,当H_2与CO的流量比为0.3∶0.3时,抑制作用最强,碳烟体积分数降低25.3%;掺杂H_2/CO对乙烯火焰的高度、温度影响微弱,热效应、氧化速率不是影响乙烯火焰中碳烟生成的主要因素,主要是通过抑制乙炔、苯、芘的生成抑制碳烟成核和碳烟表面增长,最终减少碳烟的生成。     

废气再循环成分对扩散燃烧中碳烟成核的影响

通过测量对置射流扩散火焰中开始形成碳核时的临界气动变形率Kp,对空气中加入燃烧废气(CO2和N1)时的乙烯和丙烷的扩散火焰中碳烟成核的影响进行了实验研究．通过适当的火焰温度调节方法,将CO2对碳烟成核过程所起的各种作用进行了分解,并由此得出结论：CO2对扩散火焰具有遏制碳烟成核的作用．     

非预混甲烷湍流扩散火焰中碳烟生成的模拟研究

采用FLUENT软件并基于详细化学反应机理和RANS-PBE-PDF碳烟模型对非预混湍流扩散火焰中碳烟的生成进行数值模拟,研究分形维数取不同数值对碳烟生成的影响.结果表明,随着分形维数增大,碳烟凝结体尺度、碳烟体积分数和碳烟颗粒凝结频率减小;随着克努德森数的增大,碳烟的凝结频率减小;通过与实验数据对比验证了基于RANS-PBE-PDF碳烟模型的模拟数据的准确性,并得出碳烟凝结体的最终分形维数接近于1.8的结论.     

瓦斯爆炸运动火焰生成压力波的数值模拟

从三维N-S方程出发，用TVD格式，对瓦斯爆炸过程中火焰产生压力波的过程进行了数值模拟，在此基础上，模拟了氢氧燃烧驱动的破膜过程以及破膜前后压缩波、稀疏波对火焰阵面的影响，同时，也研究了瓦斯爆炸过程中，压力波、火焰与障碍物的相互作用，数值模拟结果与理论分析吻合较好，从而进一步验证了该程序能处理含有化学反应和复杂管道的预混可燃气体爆炸问题。     

在O2/CO2和O2/N2气氛下添加H2对乙炔扩散火焰碳烟生成的影响

通过二维消光法获得乙炔层流扩散火焰的高度、温度及碳烟含量,研究O2/CO2及O2/N2两种气氛下添加H2对乙炔层流扩散火焰中碳烟生成的影响.结果表明:两种气氛下添加H2对乙炔火焰高度影响微弱,但会升高乙炔火焰温度,温度随H2流量的增加而升高,H2与C2H2的流量比值为0.5时,O2/CO2和O2/N2气氛下火焰最高温度升幅分别为6.1％,3.1％;两种气氛下添加H2对乙炔火焰中的碳烟生成有明显抑制作用,随H2流量的增加火焰碳烟体积分数明显下降,H2与C2H2的流量比值为0.5时,抑制作用最强,O2/CO2和O2/N2气氛下碳烟体积分数降幅分别为24.4％,27.5％.     

湍流分离器中粒子湍流扩散的数值模拟

本文对旋流分离器涡室带粒流进行了数值分析，用拉格朗日法模拟粒子的轨迹及其扩散运动，应用四阶龙科－－库塔方法数值求解粒子的运动平衡方程，通过气体速度随机脉动谱把气相湍流运动对固体粒子运动的影响引入本文的数值模拟中。计算结果表明固体粒子的数值模拟可以较理想地预测分离器的某些性能。     

变负荷下W型火焰锅炉燃烧特性的数值模拟研究

针对W型火焰锅炉在100%,80%,60%负荷下不同过量空气系数的情况进行数值模拟,从而揭示出负荷变化对锅炉内温度场、流场、氧气浓度以及NO浓度的影响。计算与分析的结果表明:在不同过量空气系数下100%负荷与80%负荷的流场与温度场都比较均匀,相差不是很大,而60%负荷时较为明显地偏向后墙,并且炉膛温度较低。在同样降低20%负荷的条件下,改变过量空气系数的情况下,NO浓度变化幅度由100%降低到80%负荷要高于80%负荷降低到60%负荷,氧气浓度变化则相反。     

不同氛围下乙烯火焰温度及辐射特性的光学检测及数值模拟

分别对O2/N2和O2/CO2两种气氛下乙烯层流扩散火焰的温度及辐射特性进行了光学检测和数值模拟。采用高速彩色CCD摄像机的三基色(R、G和B波段)信息进行双色法和辐射多光谱测量。火焰辐射光谱和辐射图像中包含大量与火焰温度和辐射特性参数有关的信息,利用这些信息结合合理的算法可以计算火焰表面温度、黑度、火焰内部温度和辐射介质颗粒浓度等参数。为了验证检测结果的准确性,采用FLUENT对相同实验工况下的乙烯火焰进行数值模拟研究,并将实验结果与数值模拟结果进行对比。结果表明,2种燃烧氛围下的模拟燃烧温度与实验检测结果相吻合,两者之间平均误差为8.06%,在工业生产中这一误差是可以接受的。     

浮法玻璃熔窑火焰空间的数值模拟

以日产400 t的浮法玻璃熔窑的火焰空间为对象进行数值模拟,燃烧纯氧(93%的O2)和天然气(97%的CH4)的混合气体。网格划分采用Gambit软件,数值计算程序采用Fluent软件,建立了非预混燃烧模型、DO模型、湍流模型等模拟玻璃熔窑火焰空间的温度分布。从模拟结果可以看出,窑内高温分布合理,有利于玻璃的熔制;喷枪交错排列,有利于在炉宽方向上温度均匀分布。最后重点分析了火焰空间中水分的含量及其对玻璃质量的影响。     

Numerical Simulation of Methane Leakage Diffusion in the Space with Multi-buildings

Using k-ε turbulent equation and SIMPLE arithmetic, a multi-buildings sp ace model was set up under realistic circumstances. The methane (CH4) leakage diffusions from 3 gas-transporting pipelines with different pressures under 3 d ifferent wind flow conditions in the space with multi-buildings were simulated and the simulation results were contrasted and analyzed. Simulation results indi cate that the leakage diffusion of CH4 could be influenced by surrounding buil dings, besides the effect of the wind flow...     

罐区重质气体泄漏扩散的数值模拟分析

采用Fluent软件对油库罐区危险重质气体不同工况下的泄漏扩散过程进行了数值模拟研究。结果表明:卧式储罐垂直方向发生泄漏时,重气云团在地表附近重力沉降,气体浓度上升明显,整个罐区处于爆炸极限范围内,危险性较大;罐组边缘位置的储罐发生泄漏时,气体扩散速度快,但浓度较低;罐组中间位置的储罐发生泄漏时,气体扩散速度慢,容易达到爆炸浓度极限。当风速为0.95 m/s时,重质气体的扩散速度随着风速的增加而增加,气体浓度上升明显;当风速达到1.7 m/s时,气体浓度达到峰值,然后随着风速的继续增大,气体浓度慢慢降低。     

双层类椭球冠形大跨屋面的表面风压数值模拟

基于计算流体动力学（CFD）数值模拟方法,对拟建双层类椭球冠形大跨屋面进行了表面风压分析,得到了其在不同风向角下的风压分布情况和速度流场分布趋势,并进一步给出了拟建建筑在最不利工况下的风压系数分布等值线。结果表明：双层类椭球冠形大跨屋面的最大正压区出现在迎风面的近地处及上下部交界处,而最大负压区则出现在侧面的上下部交界处和顶面;上下部交界处由于形成了凹角,很容易出现最大局部正负压区块,因此在结构抗风设计时需要进行局部加强。     

山区大气扩散风场及浓度场的数值模拟

本文依据一个同时包括地形,热力以及摩擦等因素在内的,能够较真实地反映复杂地形下,大气运动基本特征的近地层水平流场二维数值模式,将其扩展成三维模式,在此基础上,从平流扩散方程出发,建立了一个与上述流场相应的浓度场予报模式。利用长寿化工厂及附近的地形和污染等有关资料进行了浓度场分布的计算,并与实测资料作了比较得到较好的结果。山区复杂地形条件下,大气污染浓度分布的数值模拟包括两个部份的工作,第一部份是在一定的大尺度大气背景流场下模拟由于地形的热力和动力因素造成的局地流场,以及相应的湍流场,第二部份是在上述流场的基础上模拟污染物的输送规律。显然,第一部份的工作是解决大气污染物浓度分布数值模拟的基础。本文结合长寿化工厂的环境评价工作,对复杂地形下的三维流场的浓度场的数值模拟作了一些研究工作,主要以浓度场的模拟为主。     

共沸物混合气体中收集碳链C_8H_2

为了大批量制备高纯碳链样品并研究利用液相电弧放电法制备碳链的机理,提出了一种新的碳链收集方法.采用乙醇溶液收集电弧放电过程中产生的逸出气体并分析逸出气体的组成成分.利用高效液相色谱仪对逸出气体和乙醇溶液进行分离,并对逸出气体的吸收光谱进行了分析.结果表明,逸出气体中含有大量以C8H2为主的短碳链,且其组成成分和在甲醇溶液的碳链蒸馏过程中得到的共沸物成分一致,表明电弧放电过程中产生的逸出气体是一种含有碳链的共沸物,通过收集放电时产生的逸出气体可以大批量制备短碳链C_8H_2.     

超声热效应促进煤层瓦斯解吸扩散数值模拟

以声场声能转化为热能,提高煤层系统的温度,改善系统的解吸一扩散为基础,将煤样假设为含有大孔隙和微孔隙基质的双重孔隙结构,引入温度对微孔隙扩散系数的影响,提出了利用温度梯度扩散模型建立超声热效应促进煤层瓦斯解吸—扩散的热平衡方程和物质平衡方程,应用Matlab工具实现了声场促进煤层瓦斯解吸扩散的数值模拟。对有无超声作用下,煤层瓦斯解吸一扩散的数值模拟分析得出:超声热效应可以明显地提高煤样的温度,增大微孔隙扩散系数,提高大孔隙游离气的动态百分数,降低微孔隙中吸附气的动态百分数。为超声波促进煤层瓦斯解吸—扩散,提高煤层瓦斯抽采率提供了分析的理论基础。     

不同面积载荷作用下的岩石试件破裂数值模拟

目的研究岩石受拉破裂的方法,探讨岩石拉破坏数值模拟方法的应用.方法采用试验和可模拟拉张破裂的数值模拟相结合的方法,分别选取加载面积直径为5 mm、10 mm、15mm3、0 mm、40 mm5、0 mm进行实验和数值模拟.结果由传统的数值模拟方法得出加载面积越小,应力集中的部分几乎贯通于岩石试件的整个对称轴,越近似于点载荷的情况;随着加载面积的增大应力集中的区域横向扩大,纵向缩短;由考虑拉破坏的对径受压岩石破裂数值模拟方法得出随着载荷作用面积的扩大,裂纹在纵向逐渐变短,横向破裂带越来越宽,这与试验结果相吻合.结论在载荷作用面积较小时,近似于点载荷的作用,岩石破裂近似于巴西劈裂;随着载荷作用面积的增加,拉应力集中范围在纵向变短,横向变宽;裂纹开裂范围也在纵向变小,横向变大.利用裂张单元可以模拟岩石的拉破裂.     

硬质合金刀具切削过程中扩散磨损的数值模拟

针对硬质合金刀具切削奥氏体不锈钢粘刀现象严重的问题,利用热力学软件ThermoCalc中的TCC模块和DICTRA模块,模拟了硬质合金刀具与被切削工件之间发生的原子扩散,主要对Fe—Co,Cr—Co、Ni—Co,Mn—Co元素之间的相互扩散以及C在刀具表面的富集情况进行模拟．证实刀具与工件之间发生的原子间相互扩散是发生粘刀现象的主要原因。     

电性源短偏移距瞬变电磁场扩散规律三维数值模拟

电性源短偏移距瞬变电磁法(SOTEM)采用近源探测形式,极大地提高了信号强度,目前对电性源短偏移距瞬变电磁响应特征的研究主要基于一维模型,且主要讨论电场E_x分量和磁场H_z分量的响应特征和探测能力,不利于复杂目标体的精细探查。基于以上问题,采用三维时域有限差分法,对电性源短偏移距瞬变电磁场在地层中的扩散规律进行了模拟,并研究了三维异常体对电性源短偏移距瞬变电磁场扩散的影响。结果表明:电场E_x分量的正极值区域主要集中在发射源附近,并随着时间的推移逐渐向下扩散; 电场E_y分量正极值区域和负极值区域分别位于发射源两端,并随着时间的推移逐渐向下、向外扩散; 电场E_z分量在地层分界面产生跃变; 磁场H_x分量正极值区域和负极值区域分别位于发射源两端,并随着时间的推移逐渐向下、向外扩散; 磁场H_y分量上部为负值区域,下部为正值区域,说明H_y分量也会受到返回电流影响; 磁场H_z分量极值区域主要位于发射源下方,并随着时间的推移逐渐向下移动; 对于三维异常体,电场E_x分量和磁场H_y分量的灵敏区域位于异常体上方,而电场E_y分量和磁场H_x分量的灵敏区域位于异常体外部,且分布在异常体四周,磁场H_z分量的灵敏区域位于异常体两侧(靠近发射源和远离发射源位置),说明电性源短偏移距瞬变电磁场的5个分量对三维异常体的灵敏区域不同,不同的分量应选择不同的区域进行观测。     

丙三醇溶液液滴形成过程的数值模拟

为了更为精确地研究液滴的形成和下落过程,对不同质量分数丙三醇溶液液滴的形成进行了数值模拟,得到的水滴形成过程与实验结果非常吻合、对不同的溶液液滴的长度、形成时间以及体积进行模拟和比较发现,质量分数对液滴形成有明显影响.结果表明,数值模拟在研究液滴形成和下落问题上具有很好的适用性.