高炉风口多股流喷吹粉煤与空气流动数值模拟

为了揭示多股流喷煤枪喷吹粉煤－空气两相湍流流动过程流场分布情况,根据质量守恒、动量守恒、混合组平衡的基本规律建立了高炉粉煤喷吹三维气－粒湍流流动过程数学模型,采用K－ε-g方程描述风口风气－粒两相的湍流流动,并基于SIMPLE思想,通过对Euler坐标下节点离散化方程的耦合关系分析求解,对喷枪改型前后高炉风口内气－粒两相湍流流动进行了数值计算。结果表明：多股流喷煤枪能使粉煤颗粒流在风口内混合得更好。     

多股流喷吹粉煤时高炉风口内粉煤浓度场分布

为了揭示改型前，后2种喷煤枪喷吹粉煤气－粒两相湍流流动过程的浓度场的分布，根据质量守恒，动量守恒，混合组分平衡的基本规律建立了高炉粉煤喷吹三维气－粒两相湍流流动过程数学模型，采用k-ε方程描述风口内气－粒两相的湍流动，通过对Euler正交坐标下节点离散化方程的耦合关系分析求解，采有3组粒度不同的粉煤颗粒对喷枪改型前，后高炉风口湍流流动进行数值计算，计算结果表明：随着粉煤颗粒粒度的增加，多股流喷枪对风口底面的低浓度特性明显，当粒度为100μm，喷枪对风口底面的浓度为单股流时浓度的1／20；当粒度为75μm时，为1／10，当粒度为50μm时，为1／5，这与实验结果相吻合。     

高炉风口回旋区煤粉燃烧过程三维数值模拟

为更好地了解回旋区内气体、煤粉的各种经历效应，本文基于欧拉气相方程组、欧拉颗粒连续方程和动量方程以及拉氏颗粒能量和质量变化的方程，建立了高炉风口回旋区湍流气固两相流动和煤粉燃烧的三维数学模型。将所建模型分别对冷态模型内气粒两相流动和某企业750m^3高炉风口回旋区内的气固两相三维流动和煤粉燃烧进行了数值模拟，并采用PDA对冷态模型内气粒两相流场进行了测量，结果表明，实验结果与冷态两相流动的模拟结果基本一致，平均相对误差为11．6％；热态模拟的模拟结果与国外实验测量结果较吻合，平均相对误差约为15．8％。该模型能够较准确地预测风口回旋区内的燃烧情况，可以减少高炉操作费用，正确指导生产实践。     

穿层固粒在湍流边界层内的运动特性

本文对稀固相气固两相湍流边界层流动，在平均场的意义和在固粒不影响边界层特性与忽略固粒相互作用的假定下，分析了穿层团粒所受作用力及其它因素对固粒运动特性的影响，研究了固粒穿越边界层后碰撞壁面时的不同现象，提出了湍流边界层内固粒运动特性分类准则，并且从磨损的角度探讨了气固两相边界展流动研究的前景。     

高炉粉煤喷吹风口磨损模型及应用

分析了高炉喷吹粉煤颗粒流造成高炉风口壁面底侧的磨损情况,建立了预测高炉风口磨损量的数学模型：δm=ρp/ρcHs/Hce(D-dp)dp/2πD^2Cp|r=RωmE′cosθ。研究结果表明：高炉风口磨损主要与粉煤喷吹量、风口材质、风口几何尺寸、风口半收缩角以及热风速度和粉煤颗粒粒径等因素有关;当粉煤喷吹量相同时,减少粉煤颗粒在高炉风口壁面附近的浓度,改变风口壁面材质和使用较小粒径的粉煤,可减少高炉风口壁面磨损,由该数学模型算出的苛钢铁厂高炉风口平均寿命与其实际平均寿命基本吻合,这证明了此模型的可靠性和通用性。     

正交射流尾迹气固两相流动的数值模拟

运用气相ｋ－ｅ湍流模型和颗粒相代数方程模型对正交射流（垂直的交叉射流）尾迹气固两相流动进行了数值模拟，获得了该流动尾迹的气、固相速度分布，颗粒质量流分布，计算结果与实验值定性符合，文中探讨了一次风口（主流入口）粉气质量比对颗粒混合的影响以及颗粒对气相流场的影响，并得到了一些有价值的结论。     

正交射流尾迹气固两相流动的数值模拟

运用气相ｋ－ε湍流模型和颗粒相代数方程模型对正交射流（垂直的交叉射流）尾迹气固两相流动进行了数值模拟，获得了该流动尾迹的气、固相速度分布，颗粒质量流分布，计算结果与实验值定性符合．文中探讨了一次风口（主流入口）粉气质量比对颗粒混合的影响以及颗粒对气相流场的影响，并得到了一些有价值的结论．     

气力输送系统中加速区气固两相流动特性的研究

对气力输送系统中具有不同初始状态的固粒群在加速区的气固两相流动进行了数值模拟.气流场采用修正的k-ε湍流模型进行计算,利用相间滑移数值方法(IPSA)求解全流场的Navier-Stokes方程,并推导求解了在时间模式和空间模式下具有不同初始速度的固粒群的运动解析关系.通过分析解析关系和数值模拟结果发现,初始气固速度比与固粒加速区的运动高度相关,但与稳定运动无关;最终运动速度取决于摩擦条件和悬浮运动速度;加速区固粒作变加速运动;初始速度比决定了中心区加速度;近壁区变速运动与初始速度比和壁面摩擦相双因素有关.     

气固多相双通道同轴射流湍流场的数值模拟（1）

以气体湍流运动方程组,ｋ－ε双方程湍流模型及颗粒群运动的轨道模型为基础,气体湍流场的计算采用ＳＩＭＰＬＥ数值计算方法,颗粒群的运动方程采用Ｒｕｎｇｅ－Ｋｕｔｔａ方法求解,开发研制出相应的通用计算软件,可以理论模拟预测工程气固流动中的气体湍流场的速度分布,颗粒运动速度场及颗粒的空间运动轨迹等。     

有射流冲击的短扰流柱排内流场的数值模拟

采用隐式有限体积法术解三维Navier-Stokes雷诺时均湍流方程，对涡轮叶片尾缘区内有射流冲击的短扰流柱排通道内流场进行了数值模拟。湍流模型采用RNG k-ε双方程模型，近壁处湍流利用双层非平衡壁面函数法处理，采用SIMPLE算法求解速度与压力的耦合。数值计算详细的揭示了有射流冲击的短扰流柱排内的流动发展过程以及射流冲击对流场分布和压力分布的影响，并与实验结果进行了对比研究，计算结果和实验数据符合较好。     

陶瓷过滤管内外流场的数值模拟

将陶瓷过滤管内流场假设为二维、轴对称、可压缩、非稳态的湍流流场 ,采用k -ε模型 ,并将能量方程与流动控制方程联立计算 ,模拟脉冲反吹过程中滤管内速度场和温度场。通过对湍流控制方程无量纲化和坐标变换后 ,用隐式格式求解 ,并对每次的迭代结果进行附加的光滑化处理。数值模拟结果证明了滤管内外存在着严重的回流现象 ,滤管外回流峰值可以达到正常过滤气速的数倍。管外壁面附近的径向速度随着离开壁面距离的增加而逐渐减小 ,所得结论为陶瓷过滤器的优化设计提供了理论依据     

三种湍流模型模拟能力的对比

采用中心有限体积，Runge-Kutta方法显式求解三维Reynolds平均Navier-Stokes方程，使用三种湍流模型数值模拟跨声速及超声速流动。着重介绍半方程J－K模型的两个改进版本：J－K90A模型和J－K92模型，该模型对分离流动有较好的模型能力。J－K模型92年版本具有更好的模拟大攻角，大分离流动的能力，它能较准确地模拟背风面涡的结构与强度，同时能更好地模拟壁面压力分布，当流动存在较强激波时，平衡态的Baldwin-Lomax模型模拟的激波位置明显地靠后。对于附体或中等分离的流动，三种湍流模型都能得到与实验结果吻合良好的结果。     

大空间建筑空调置换通风有限元分析

用FIDAP软件模拟了一典型大空间建筑空调采用置换通风的室内空气流动的速度场和温度扬.分析了回风口高度对室内空气流动的速度场和温度场的影响.空气流动物理模型是以不可压缩、雷诺平均的纳维尔-斯托克斯方程为基础的.紊流模型使用K-ε两方程模型.结果表明置换通风在大空间建筑空调中有好的应用价值,回风口高度对室内气流动的速度场和温度场的影响不大.     

气泡羽流的双流体两方程湍流模型

从双流体概念出发,结合气－液两相流的特点,建立了描述两相湍流流动两方程模型,两方程为液相湍动能方程和湍动能耗散率方程,通过对各时均运动方程和两方向中三阶以下湍流相关项作模型化处理,完成了上流基本方程组的封闭,并将模型用于均匀环境中菜气泡羽流的数值计算,初步证辽产其正确有效性。     

固粒穿过液体湍流边界层的运动

重力选矿中的分选过程多在近壁面进行，由于近壁面的湍流边界层存在着很大的速度梯度和浓度梯度；固粒在穿过湍流边界层时的运动和穿过主流区域，在运动机理上存在着根本性的不同，应该分别加以考虑此外，固粒在液体湍流边界层中的受力分析与在气体边界层中也大不同，须另加研究本文讨论液体湍流边界层的速度分布，对固粒穿过液体湍流边界层的受力进行分析，最后计算固粒穿过液体湍流边界层的轨迹分析中略去固粒间相互作用的影响及固粒对湍流边界层的影响，即只考虑稀相的液固两相湍流边界层的特性     

激波卷扬附壁煤尘的湍流模型

本文建立了激波卷扬煤尘的气固湍流边界层方程，其中考虑了气固两相间的耦合效应和气固相湍流效应。模型认为颗粒上扬是激波后气固流动的剪切升力和湍流效应的结果。数值计算结果与文献^[1-3]实验结果较一致。     

固液两相流中D—ε双方程湍流模式及在水涡轮机械流场中的应用

基于两流体模型，建立了固液两相流中Ｋ－ε的双方程湍流模式。模化了连续方程、动量方程、Ｋ方程及ε方程，在这些模化方程中，考虑了固液两相间速度滑移，颗粒同的作用及相间作用。使用本文所发展的湍流模型和颗粒磨损模型，可预测固液两相湍流中的流动特性和颗粒对过流部件的磨损率。数值模拟了一水轮机蜗壳含沙水流中的流动特性及磨损分布。其预测结果与实验结果较为一致。     

回转体微沟槽面湍流边界层流动实验测量

为了揭示具有减阻功能的沟槽面湍流边界层与光滑面湍流边界层流动的差异,结合粒子图像测速技术对流场无干扰及高精度全场测量的技术优势,在拖曳水池中,采用随车式PIV测量系统,开展了水下回转体分别粘贴微沟槽薄膜和光滑薄膜时的壁面湍流边界层流动显示及速度测量试验,对比分析了微沟槽薄膜湍流边界层和光滑薄膜湍流边界层的速度、速度梯度和流线分布图,说明了微沟槽对湍流边界层流动特征的影响规律:微沟槽薄膜有利于保持回转体壁面边界层流动的稳定,能够减少壁面涡的强度和发生频率,并降低近壁面区的速度梯度.     

管内气固多相流动数值模拟方法的研究与实践(Ⅰ)

对气固多相流动的数值模拟的方法和描述气固多相流动特性的数学模型进行了较为详细的综合分析．通过分析发现：采用K－ε双方程模型描述气相湍流模型,应用SIMPLE算法计算气相速度场．然后采用FSRT模型、Lagrange法计算颗粒场特性,是一种行之有效的数值模拟管内气固多相流动的方法．     

四角燃烧锅炉水平烟道的冷态流场的数值模拟

直接将Ｋ－ε双方程湍流模型应用于大型锅炉水平烟道的三维冷态场计算，给出了流场计算的模型方程，且用壁面函数法来处理水平烟道的各受热面。用作者编制的计算机程序对某厂ＨＧ６７０／１４０型锅炉的水平烟道的冷态流场的进行了计算并与已有的试验结果进行了对比，结果较好，计算表明：Ｋ－ε双方程湍流模型能用于锅炉水平烟道的流场计算，其结果的在工程上具有重要的参考价值。