烟气流速和装置元件角度对细颗粒湍流聚并的影响

颗粒物湍流聚并技术是促进细颗粒物脱除的有效手段。通过数值模拟研究在一种装置内颗粒物在湍流作用下的聚并特性,考察气流速度和装置元件角度的影响。模拟结果表明:聚并的效果随着流速的增大而提高,也随着元件迎流角度接近90?而提高。原因是:上述装置结构和流速的变化提高了元件的尾涡强度,使湍动能耗散率增大,也使颗粒之间的碰撞概率增大。     

装置元件排列间距和颗粒浓度对细颗粒湍流聚并的影响

通过数值模拟研究锯齿形元件组成的细颗粒聚并装置的湍流聚并特性,考察元件的排列间距和气流中颗粒物浓度对湍流聚并的影响。计算采用RANS模型,并获得了实验的验证。模拟结果表明,元件阵列的排列既不能过于紧密也不能过于稀疏,需要兼顾空间利用率、元件产涡的耦合作用和流动阻力三方面的考虑。实际应用也需要考虑颗粒浓度的影响,模拟发现:浓度越高,颗粒的湍流聚并效果越好;当浓度足够高时,Z形锯齿元件组成的聚并装置能聚并近50%的小颗粒,具有实用价值。     

采用粒子图像测速技术测量的预混式双流体静电雾化流场特性

为实现高湿环境下稳定的荷电喷雾,采用空气电离与液雾混合的荷电方法,设计了一种基于预混式双流体静电雾化喷嘴的喷雾系统,借助粒子图像测速技术(PIV)对喷嘴在不同气液比和不同电压下的喷雾流场进行了测量分析,获得了不同工况下喷雾速度场与喷嘴内部旋流场的变化规律。实验结果表明:随着气液比的增加喷雾核心区的雾滴最大速度没有明显变化,但核心区内雾滴群的高速运动区域增大,并由流场中上游向下游延伸;此时喷雾流场的湍流程度显著增强,喷雾集束性逐渐减弱,并衍生出较多尺度小且分散度高的涡。随着电压的升高,喷雾流场不同区域的扰动程度存在差异性,电场对荷电喷雾核心区的流场影响不大,但对液束边缘处扰动程度较为明显,表现为流线变得杂乱,产生较多小尺度涡。     

生物质与煤混烧灰湍流团聚相互作用的模拟研究

研究生物质与煤混烧灰的湍流团聚相互作用对于生物质混烧发电锅炉电除尘器入口前构建湍流聚并器具有十分重要的指导意义。针对生物质燃料玉米秸与无烟煤不同掺混比例的混烧灰,基于Fluent软件,利用颗粒群平衡模型(PBM),通过自定义函数(UDF)功能导入湍流团聚核函数,分析不同生物质掺比下混烧灰样细颗粒的湍流团聚效果。研究结果表明,湍流团聚对于微米级颗粒效果较亚微米级颗粒效果显著,湍流团聚效率随着粒径的增大而增大。同时,在不同生物质与煤混烧比下,当流场流速为1.5 m/s,生物质掺混比例越高,湍流团聚效果越佳。因此,对于燃煤锅炉掺杂生物质混烧可提高灰样的湍流团聚效率,在电除尘器入口前构建湍流聚并器是可行的。     

不同物性对椭球形颗粒在移动床中流动特性影响的模拟研究

采用多元颗粒模型对椭球形颗粒在移动床内的流动进行了离散单元法直接数值模拟。椭球形颗粒由3个叠加在一起的球元构成,建立了椭球形颗粒的碰撞机制,详细分析了其运动过程中的受力情况,主要是碰撞力和重力,并通过实验验证了模型的正确性。探讨不同物性颗粒在移动床内的流动特性,分析颗粒物性对流型、空隙率分布以及颗粒分离情况的影响。结果表明,滑动摩擦系数越小,颗粒流动越接近整体流,滑动摩擦系数越大,颗粒流动越接近漏斗流,且滑动摩擦系数越大,空隙率的波动范围越大,滑动摩擦系数越小,空隙率分布越均匀。滚动摩擦系数和弹性恢复系数对流型和空隙率的影响都很小。在二元混合物中,颗粒直径比越大,空隙率越小。不同尺寸颗粒混合物会导致颗粒分离,在下料时,颗粒直径比越大,细颗粒含量越少,但在物料卸出90%以后,细颗粒含量反而变大。滑动摩擦系数增大,在下料初始和最终阶段,细颗粒含量变大,而在下料中间阶段,细颗粒含量变少。     

相变凝聚器内蒸汽凝结与细颗粒团聚规律研究

湿法脱硫后增加相变凝聚器,是基于多场团聚机制控制PM_(2.5)的重要技术之一,同时可以促进蒸汽凝结,有效改善烟囱后"大白烟"现象。文中以燃煤湿法脱硫含尘烟气为研究对象,基于蒸汽成核和颗粒碰撞聚并理论,分析了相变凝聚器入口烟气状态。通过建立群平衡方程,研究了相变凝聚器内蒸汽凝结与细颗粒物团聚规律。结果表明,增设相变凝聚器后,烟气温度降低,水蒸气在烟尘颗粒物表面快速凝结,并伴随团聚长大,直径1.0?m以上的颗粒/液滴数浓度增加,穿透窗口区0.1~1.0?m颗粒/液滴数浓度减少。相变凝聚器表现出良好的蒸汽凝结与细颗粒团聚脱除作用,尤其烟气温度降低较大时效果明显。此外,由于硫酸细液滴团聚作用,有效改善颗粒/液滴特性,将有利于后续电除尘中的荷电、迁移和脱除。     

LES和k-ε湍流模型对斜向淹没射流的数值模拟研究

采用k-ε和LES大涡模拟两种湍流模型对斜向射流入水垫塘的流场进行了三维数值模拟研究,得到了射流的流速、涡量、压力等水力特性,并与粒子成像测速仪(PIV)得到的结果进行对比。结果表明,射流入水垫塘后其流态为典型的三维流态,受射流上下游紊流涡的影响,射流轴线、速度及压力分布呈现时空随机性的特征。k-ε湍流模型因对涡的各向同性假设,其计算结果不能反映斜向淹没射流流场结构的随机性特征,而LES大涡模型则可获得斜向淹没射流流场的时空随机性流场结构,如射流轴线、流速矢量分布、涡量场和压力场,准确揭示斜向淹没射流入水垫塘的流场演变过程和消能的剪切、混掺机理,并与PIV测试结果吻合良好。     

气固两相圆柱绕流转捩两种模式的三维直接数值模拟

该文对随空间发展模式的三维气固两相圆柱绕流中颗粒与流体的单相耦合作用进行了直接数值模拟。气相流场采用高精度紧致差分方法的数值方法对N-S方程组进行直接求解,计算颗粒场时,选取Stokes数等于0．01、1、10的颗粒,采用Lagarangian方法跟踪其运动。颗粒与壁面采用了弹性碰撞的方法来模拟。重点考察了颗粒相受两种模式下拟序结构的作用,分析了不同Stokes数的颗粒扩散受其相应流场特性的影响。数值结果表明,颗粒扩散受两种模式的影响很大。在相同的Stokes数下,B模式下的颗粒场纵向和横向扩散要高于受A模式影响的颗粒场；而在相同雷诺数下,Stokes数越大,横向扩散越小,纵向扩散越大。     

超细颗粒聚团模型及湍流聚并器聚团研究

研究颗粒不同聚团机理模型对湍流聚并器颗粒聚团过程的影响。基于FLUENT软件UDF功能自定义聚团核,考虑颗粒间排斥势能Umax对聚并率的影响,引入捕集效率f(α)对聚团核进行修正,得到修正湍流聚并模型并将该模型与传统湍流聚并模型进行比较。通过群体平衡模型耦合CFD对颗粒聚团过程进行数值模拟。结果表明:通过对理想湍流聚并模型和修正湍流聚并模型与实验结果的对比,理想湍流聚并模型的误差在8%左右,而修正湍流聚并模型误差仅有3%,修正湍流聚并模型与实验结果吻合。布朗聚并对粒径小于2μm颗粒有明显减少作用,布朗聚并在湍流聚并中不可以忽略,修正湍流聚并耦合布朗聚并模型基本与实验结果吻合。     

典型悬式绝缘子风洞直流积污特性与分析

直流输电线路绝缘子表面的污秽颗粒运动沉积过程受其周围电场的影响明显。目前对于绝缘子带电积污规律及电场影响机制方面的研究仍不全面。以典型悬式绝缘子XP-160为对象,开展其在不同风速及污秽颗粒粒径下的风洞直流积污试验,分析绝缘子的直流带电积污特性,得到绝缘子带直流电和不带电情况下的积污差异。并结合场致荷电理论,计算分析污秽颗粒在绝缘子周围直流电场中受到的作用力,研究直流电场中污秽颗粒的运动过程及运动速度变化规律,分析绝缘子周围直流电场对积污的影响。     

燃煤PM10湍流聚并GDE方程算法及算例分析

颗粒群平衡方程（GDE）是模拟计算超细颗粒物的聚并情况有效方法,针对GDE方程的特点分别探讨了分区法、矩方法、MC方法等主要算法,运用激光粒度分析仪和ANDERSON测量PM10初始尺度分布,为超细颗粒物聚并的数值模拟计算提供了理论借鉴.利用CFD软件编程功能,编写湍流聚并计算程序,计算结果同文献、实验结果吻合较好,有效说明了湍流聚并模型及计算方法的合理性.     

基于电湍耦合凝并机制的PM2.5捕集增效装置的开发及应用

常规电除尘器存在PM_2.5荷电困难的技术瓶颈,电湍耦合凝并技术可经济高效实现PM_2.5凝并,帮助电除尘器对PM_2.5高效脱除,在众多颗粒凝并技术中工程应用价值最高。对烟道PM_2.5捕集增效装置进行结构优化,确定双极荷电区、湍流聚合区关键部件结构及主要参数,总烟尘可减排20.3%,PM_2.5减排30.1%;研发出封头PM_2.5捕集增效装置,确定双极异性荷电颗粒最佳掺混方案,总尘可减排17.3%;与旋转电极+低低温电除尘器耦合后,PM_2.5可减排37%;多种布置及组合方式,可灵活适应工程实际条件的不同需求,满足燃煤电厂PM_2.5治理的环保急需。     

圆环式静电传感器的动态灵敏度分析

粉体气力输送过程中,颗粒的速度是描述气固两相流动特性的一个重要参数,实现颗粒速度的实时检测对于了解流体内部流动状态、节能与控制具有重要的意义。圆环状静电传感器是一种非侵入式的传感器,具有较高的综合灵敏度,结构简单,适应于恶劣工业现场的环境。文中在对内嵌式圆环静电传感器的灵敏场进行三维有限元分析的基础上定义了动态灵敏度,用于描述传感器上检测信号与运动荷电粉体之间的关系。理论分析表明,传感器的动态灵敏度主要取决于传感机理、荷电粉体的空间位置及其速度(包括轴向和径向分量)。传送带实验结果表明,当传送带的径向位置保持不变时,测量信号的有效值ī 随速度单调递增;当传送带速度保持不变时,减小其距离管壁的距离d,测量信号的有效值ī关于d非线性递减,体现了核函数K(r, x)的非线性。实验结果验证了理论分析的合理性。     

Numerical Simulation of the 2-D Gas Flow Modified by the Action of Charged Fine Particles in a Single-Wire ESP

A numerical model for simulating precipitation of submicrometer particles in a singlewire electrostatic precipitator is discussed in this paper. It includes all important phenomena affecting the process: electric field, space charge density, gas flow, including the secondary electrohydrodynamic flow caused by the corona discharge and charged particles, and particle transport. A simplified corona model assumes just one ionic species and neglects the ionization zone. The fully coupled model for the secondary EHD flow, considering the ion convection, has been implemented. The dust particles are charged by ionic bombardment and diffusion. The gas flow pattern is significantly modified by the secondary EHD flow, which depends on the particle concentration. As for fine particles the drift velocity is small and particles practically follow the gas streamlines, the particle concentration has a very strong effect on the precipitation efficiency.     

水流强度对推移质三维运动规律的影响

利用粒子示踪技术对恒定均匀明渠流中的推移质颗粒运动进行了测量,采用了三种比重的试验沙,通过改变沙样粒径及水力比降,得到了10组不同水流强度下粒子的三维运动轨迹,计算了粒子三个方向上的速度分量并对大量颗粒的计算结果进行了统计分析。试验结果表明,推移质颗粒运动的平均纵向速度与颗粒雷诺数成幂函数关系,垂向和横向上则基本为随机运动,没有明显的平均运动趋势;颗粒纵向紊动强度及紊动能量均随Shields数增大而增强,由于比重及粒径尺寸的约束,颗粒纵向和垂向紊动强度在数值上大约为清水的一半。     

气固两相圆柱绕流近场特性的实验研究

采用PIV实验技术对气固两相圆柱绕流的近场特性进行了研究。通过对图像进行数据处理，发现Stokes数为0.97的颗粒与涡结构的相互作用最为强烈，在尾迹中心区流向平均速度较低，且变化幅度较大，但脉动速度和湍动能较高。而较大Stokes数的颗粒不易受涡结构的影响，流向平均速度在尾迹中心区的分布也较平缓，但脉动速度和湍动能在两侧的剪切层区较高。各种颗粒在圆柱绕流回流区的脉动速度和湍动能都要高于近尾迹区的相应值，这为颗粒的混合和稳定燃烧等提供了有利的条件。 关键词：；；；     

新型介质阻挡放电等离子体激励器的放电与诱导流动特性实验

等离子体流动控制扩大压气机稳定性对等离子体激励器的诱导气流速度提出了更高的要求。进行了新型布局介质阻挡放电等离子体激励器的放电特性与诱导流动特性研究,实验研究不同放电电压和占空比对激励器诱导气流速度的影响,并与传统布局激励器进行了对比分析,探讨其在压气机扩稳实验上应用的可能性。结果表明:相对于传统布局等离子体激励器一个放电周期内有一次"强"放电和一次"弱"放电,新型布局等离子体激励器有两次"强"放电;放电频率为15k Hz时,新型布局激励器的诱导气流速度在较低电压下比传统布局激励器小,在较高电压下比传统布局激励器大,最大速度能达到4.7m/s,因此在高电压下能够更好地抑制压气机叶顶泄露流或泄露涡的流动;两种激励器产生的射流都为紊流,随电压增高诱导气流紊流度增大,且新型布局激励器在高电压下紊流度更大,能更好地促进压气机主流与附面层之间的掺混;固定放电电压和放电频率,两种激励器的诱导气流速度均随着占空比增大而线性增大。     

宽粒径分布流化床的微观尺度模拟与分析

采用计算流体力学-离散单元(CFD-DEM)耦合方法对三维宽粒径分布流化床进行数值模拟研究，对比了两种不同表观气速下流化床内颗粒的分离和混合情况，并对计算结果进行了详细分析。在宽粒径分布流化床内，存在不同程度的颗粒分层现象。当表观气速较低，处于最小颗粒的最小流化速度与最大颗粒的最小流化速度之间时，会出现明显的分层，整体上为大颗粒在下、小颗粒在上的分层结构，而当表观气速较高，大于最大颗粒的最小流化速度时，床内不再出现明显的分层现象。最后对两种不同表观气速下床内颗粒的分层和混合的详细运动行为进行了分析和讨论。     

电力系统经济负荷分配的量子粒子群算法

本文首次将量子粒子群算法用于电力系统经济负荷分配中。该算法是以粒子群中粒子的收敛特性为基础,依据量子物理理论提出的,改变了传统粒子群算法的搜索策略,可使粒子在整个可行解空间中搜索寻求全局最优解。同时该算法的进化方程中不需要速度向量,而且进化方程的形式更简单,参数较少且容易控制。对两个算例进行仿真测试,证实该算法可有效解决经济负荷分配问题;性能对比显示,该算法求得的解优于已有的改进粒子群算法及其它优化算法所求得的解。本文为量子粒子群算法用于经济负荷分配的实用化研究奠定了必要的理论基础。     

The Behavior of Charged Particles in the Scanning Electron Microscope

Charging phenomena of small particles have been observed in the scanning electron microscope (SEM). Polystyrene particles, mounted on gold coated hologram grating substrates, are negatively charged by the primary beam in the SEM, and a significant distortion of the grating is seen. Computer generated images have been matched to the experimental images of gratings. Parameters related to the microscope, specimen and specimen-microscope geometry such as electron beam accelerating voltage, magnification, grating spacing, grating type, specimen tilt angles, charge location and magnitude are used to generate the calculated images. It has been found that gratings tilted at large angles to the optic axis of the microscope increase the effect of charge on electron trajectories and hence the accuracy to which charge can be measured. Typical charge values in the SEM are ~10-12C/particle. A second part of the investigation involves dynamic motion of small charged particles using television scanning rates in the SEM. Several effects were observed including uphill rolling motion towards the electron beam at low incident beam energy (10 kV), downhill motion at higher energy (20 kV), charge transfer, field lines between charged particles, and electrical contrast. It is possible to describe mathematically the motion of these particles.