摇瓶反应器中流体流动的CFD数值模拟

针对250 ml摇瓶在回转式摇床上的流体流动,基于VOF模型、RNG k-ε湍流模型结合建立了描述摇瓶液体的流体动力学模型,并利用计算流体力学软件FLUENT和动网格技术对其进行了数值模拟。考察了不同转速和不同装液量条件的摇瓶内液体的流动状态,液相形状变化,液面高度,气液接触面积,液体总表面积的变化。模拟计算结果给出不同操作条件对湍流参数（湍流强度、湍动能、湍动能耗散率）和溶氧传质系数的影响,获得了湍动能耗散率与摇瓶转速和装液量之间的关联式。     

新型微涡流混凝器絮凝效果评价及数值模拟分析

针对海上油田返排液处理装置小型化、撬装化及高效化要求,研发设计了由若干特殊构造法兰单元组合构成的新型微涡流混凝器。通过现场试验考察了该装置的絮凝效果,并对混凝器内部流场进行了数值模拟分析。结果表明,污水经微涡流絮凝处理后,COD去除率90%,悬浮物去除率99%,出水COD和悬浮物含量达到《污水综合排放标准》(DB 12/356—2018)的三级排放标准。微涡流混凝器内流体呈现类似于圆管射流的流动特性,法兰构造显著增加了流体的湍流扰动,有效促进了凝聚效率的提升。     

液-液旋流分离器内流动特性的大涡模拟

基于柱坐标系下的瞬态N-S方程,采用标准Smagorinsky-Lilly模型,对旋流分离器内的单相流动特性进行了大涡模拟研究,获得了旋流分离器内的瞬时流场、时均速度与湍动能分布,并将结果与雷诺应力模型(RSM)及实测结果进行了对比。结果表明,大涡模拟方法可以得到旋流分离器内的瞬态流场,且能够反映更多的流场细节;对时均速度的预测与实测数据吻合良好,精度优于RSM模型;对湍动能的模拟与RSM方法差异显著,但其结论更符合以往理论分析与实测的结果。相比采用时均方法的RSM模型,大涡模拟方法对此类旋流湍流具有更好的模拟能力。     

复杂管状构件中流体的CFD数值模拟

以一种带内插件强化传热结构的炉管为例,应用计算流体动力学（CFD）技术,研究管中流体状态参数.使用目前通用的专业CFD数值计算软件CFX-4.3进行了管中流体的速度分布、压力降的计算、结果显示与分析.根据此方法可研究不同结构尺寸、形状、不同流态下管中流体的参数,分析CFD结果,为生产中改善管内流体的传热、改善流体混合状态等提供技术支持.CFD数值模拟方法的使用表明,CFD方法可比实验室实验和工业实验提供更多、更综合的结果,具备更好的应用潜力,可以部分替代恶劣工况和复杂边界条件下的常规实验和工业试验.     

浅谈CFD数值模拟技术在水泥环保设备中的研究与应用

CFD数值模拟技术迅速发展,目前已经深入到各行各业。该技术最大的优势就在于,它能够将设备流场内部真实、形象地表达出来。水泥行业用于废气处理的环保设备主要包括：袋除尘器、 SCR系统、强制风冷冷却器等,设备内部烟气的分布状况是影响设备性能的重要因素。然而在设计阶段却很少会考虑到烟气的流动状况,从而导致在实际工况中设备的运行效率较低,有时甚至会因此导致极其恶劣的后果。在设计或者诊断时,应用CFD数值模拟技术可以有效地解决上述问题,模拟结果能直观地显示设备内部气流的分布状态,同时也能显示设备内部每个点的烟气速度及阻力数据。CFD数值模拟技术在环保设备中应用,对于改善导流装置的作用,增强设备的使用效率,提高设备的性能有非常重大的意义。     

SMX型静态混合器湍流特的数值模拟

以SMX型静态混合器为研究对象,运用计算流体力学软件Fluent对3种结构静态混合器管内湍流流场进行数值模拟.结果表明:SMX型静态混合器的混合元件对流体有切割和分散作用,可使径向速度与周向速度的最大值达到轴向平均表观流速的2～2.5倍;流体流经3、4个混合元件后流动基本达到稳定;混合器前3个混合元件对流体湍动强化作用...     

大型过程装备CFD数值模拟及分析

数值模拟方法在研究大型过程装备的性能中已经得到越来越广泛的应用,但仍有较多问题亟待解决。对于大型过程装备而言,其外形尺寸大且内部结构复杂,分析计算过程将占用巨量计算机资源,使计算时间大大延长。此外,大部分过程装备数值模拟需要附加的物理模型如湍流、燃烧、传热、化学反应、旋转、多相流和多孔介质等,使得CFD（Computational Fluid Dynamics)数值模拟过程中不仅要求解基本控制方程,还要求解相应的附加物理方程。     

采用大涡PIV方法研究搅拌槽内湍流动能耗散率

在槽径为0.476 m的六直叶涡轮桨搅拌槽内,采用粒子图像测速仪(PIV)对桨叶区的流场进行了实验研究,得到了桨叶区的平均流速和湍流动能(k)分布,采用大涡PIV方法对湍流动能耗散率(e)分布进行了估算,计算了e与k的相关系数. 结果表明大涡PIV方法能有效地估算e分布;桨叶区的射流向上倾斜,两尾涡分布于射流两侧,射流的倾角和两尾涡中心间距随射流向壁面运动而变化,射流倾角先增大再减小,相位角q=40o时达到最大值13.2o,两尾涡中心间距先减小再增大,q=20o时达到最小值0.0387(用槽径T无因次化);湍流动能和湍流动能耗散率峰值均位于尾涡靠近射流的区域;湍流动能和湍流动能耗散率的平均相关系数为0.363,射流核心区相关系数小于周边区域.     

CFD软件用于玻璃纤维窑炉数值模拟的研究

介绍了玻璃纤维窑炉空气助燃火焰空间三维数学模型的建立,其中气相流动模型由标准k-ε湍流模型组成,化学反应模型使用有限速率/涡耗散模型,辐射传热模型使用离散坐标模型。以某玻纤厂年产2,万,t玻璃纤维的熔窑为研究对象,用CFD软件模拟燃烧空间内气体的流动、温度分布和压力分布状况。通过模拟结果与现场实测数据进行比较,该数学模型能够比较客观地反映单元玻璃窑炉富氧燃烧空间的温度场、速度场和压力场的分布规律。     

CFD技术对室内热环境的数值模拟

采用CFD技术中的Fluent软件对某建筑物室内冬季采暖热环境进行了数值模拟,通过对不同热源温度下,室内不同高度处温度场的分析,提出了满足规范要求和人体舒适度要求的热源温度.为相关系统的采暖设计提供了参考.     

絮凝反应池中流体的CFD模拟及应用性能

絮凝反应是原水预处理工艺(混合-反应-沉淀)的重要环节,对整个工艺过程的水处理效果影响极大。本文针对絮凝反应过程中絮体颗粒生长所需的水力学条件,采用计算流体力学(CFD)软件分析了所设计搅拌絮凝反应池运行的可行性,通过控制絮体颗粒生长的流场,使絮体在其中可以生长至合适的尺度。研究结果表明,采用优化之后的反应设备,可以节约絮凝剂用量约20%,降低了生产费用,避免过量絮凝剂对水体造成的二次污染,并且提高了出水效果。     

洗涤冷却环内液体冷态流动行为数值模拟

为了研究洗涤冷却环内冷却水流动的情况,借助计算流体力学软件Fluent建立了洗涤冷却环流体冷态流动的数学模型,同时为了验证模型的可靠性,对洗涤冷却环出口处的流动情况进行了实验研究,实验结果与模拟结果基本吻合。结果表明：因为洗涤冷却环的结构限制,其内部存在多处涡旋区域;内室入水口周向位置处的涡旋运动最为剧烈;受其影响,入水口周向位置的射流孔出口平均速度最小,两入水口之间周向位置的射流孔出口平均流速最大;槽缝出口的平均流速在周向上的分布与射流孔出口平均流速分布相同。     

固液搅拌槽内液相湍流特性

采用粒子图像测速系统研究搅拌槽内固液二相湍流运动的流场分布规律,结果表明,液相速度随着颗粒体积分数的增加,先增加后变小,在颗粒体积分数为0.5%时有最大值。湍流动能和耗散率大的区域分布在桨叶尖端右下方,随着加入颗粒后,桨叶下方液相湍流动能和耗散率都比清水时大。湍流动能在颗粒体积分数为0.9%时有最大值,湍流动能耗散率在颗粒体积分数为1.3%时有最大值。     

基于水泥除尘+脱硝流场的CFD数值模拟研究

随着社会环保意识的增强,大气污染物的排放标准也日益严格,这给环保工程带来了极大的潜在市场。脱硝反应器设计作为SCR脱硝工艺中除了催化剂的另一核心,在水泥行业没有更好的催化剂被研发出来之前,想要脱硝设备的性能得到极佳的发挥,在高温高尘区布置除尘+脱硝设备已经是工程上的一个选择,而在高尘区要保证催化剂的稳定、高效运行,流场的优化必不可少。本文针对某水泥行业除尘+脱硝项目,采用CFD软件对其流场进行数值模拟,并给出导流板的优化设计方案。结果表明:在电除尘器上进气口布置合适的导流板,使得进入电场的烟气分布均匀;同时在整流格栅前添加导流板,脱硝反应器内的流场也得到了极大改善。因此,采用CFD软件数值模拟对水泥行业除尘+脱硝有着重要的意义。     

On the simulation of hydrocyclones using CFD

This study reports on the development of a complete solution methodology for the simulation of a hydrocyclone. A commercial software package, Ansys 12 Fluid Dynamics, is used to solve the governing conservation equations. Turbulence is modelled using the large eddy simulation, and the discrete particle model was used to predict the particle separation. Two hydrocyclones of differing geometries are explored, and the results compared with experimental values. It is shown that there are two key factors for obtaining a reliable result. The first is the domain discretisation, and the second is the generation of a consistent initial value, including the establishment of a stable air core. Using the methodology developed, superior agreement was obtained for predicted and experimental values of pressure, velocity distribution, air core profile and separation efficiency. © 2012 Canadian Society for Chemical Engineering     

Effects of particle concentration and size on the dissipation rate and turbulent kinetic energy of oil

The presence of particles in oil can change the quasi-sequence structure of the turbulent flow of the oil, and it is extremely important to explore the turbulent energy dissipation rate of the particulate-containing oil and ensure the safe and stable operation of the oil-using equipment. Thus, the flow field of the oil containing particles in the pipeline was experimentally studied by a particle image velocimeter (PIV); the turbulent kinetic energy of the oil was calculated using the transient velocity vector field measured by the PIV; and the dissipation rate distribution was calculated using the large eddy PIV method. The influence of different particle sizes and particle concentrations on the normal distribution of the turbulent kinetic energy and dissipation rate was analyzed. The results show that the distribution of the turbulent kinetic energy in the normal direction is non-unidirectional and in a parabolic shape. The 25 μm particle size has a great influence on the turbulence kinetic energy and the dissipation rate of the oil; with increasing particle concentration, the flow field distribution of the turbulent kinetic energy increases in the region near the wall, and gradually decreases in the central region. The turbulent kinetic energy distribution of the oil is in the shape of a quasi-cosine; the flow field of the dissipation rate is larger in the near-wall region and the central region and shows an inverted ‘W’ shape. This provides a theoretical basis for improving the efficiency of oil transportation, discussing the monitoring of particulate matter in oil, and reducing oil pollution.     

二维鼓泡床内气泡尺寸分布的实验与CFD模拟

在有机玻璃制成的二维鼓泡床(0.20m×0.02m×2.00m)内,采用摄像法对空气－自来水的气液两相体系的气泡尺寸分布进行了考察。以商业计算流体力学软件ANSYS CFX 10.0为平台,在双流体模型的基础上,采用k-ε湍流模型和GRACE曳力模型对气液鼓泡床内流体动力学行为进行了多相流CFD数值模拟。结果表明 MUSIG(Multiple Size Group)模型实现了对多气泡体系内气泡尺寸分布特性的考察,气泡尺寸分布的模拟结果与实验结果吻合得较好,从而说明了考虑了气泡聚并破碎的MUSIG模型能很好地反映出鼓泡床内气泡尺寸分布特性。     

气体燃烧辐射加热炉的换热效率与CFD数值模拟

采用自行设计的燃烧加热炉模型装置,研究液化石油气直喷燃烧中换热管空间位置、热负荷(燃气流量)及换热介质流量等因素对换热效率的影响规律,并对炉内温度场进行了CFD数值模拟计算.结果表明:在理想的热负荷条件下(0.88 kg/h),距离燃烧中心愈近,辐射换热效率愈大;随着换热介质流量的增加(>40 L/h),换热效率有下降的趋势;CFD数值预测的温度分布规律与实测吻合较好,火焰形状是影响辐射换热的重要因素.     

空化射流流场数值模拟的研究进展

空化射流因具有高效能、无污染等优点而被广泛应用,但是由于其流场结构和水动力学性能过于复杂,使得对其的应用受到限制,为进一步认识和研究空化射流流场特性,对空化射流数值模拟过程中的空化模型、数值计算方法和流场特性影响因素的研究进行了综合论述.阐述了数值模型中不同的空化模型、湍流模型和多相流模型各自的特点、适用条件及存在的问题;对比分析了拉格朗日和欧拉数值计算方法在空化射流模拟中的应用,以及空化射流自身特点对计算方法的要求;对空化射流流场特性的影响因素研究情况进行了综合概述,使复杂的空化射流流场结构有更加清晰的表现,为以后的研究与应用提供了依据.通过以上论述,对目前空化射流数值模拟研究进展中存在的问题进行了分析,并根据所提出的问题,对以后的研究方向提出展望,有助于以后在空化射流流场的数值模拟研究中取得进展.