紊流中悬移质沿垂线的浓度分布

本文通过对紊流场中悬移质质量在垂直方向上传递机理的分析,建立起一个与实验资料较吻合的质量传递系数的表达式,进而由扩散方程推导出指数形式的紊流中悬移质沿垂线的浓度分布解析式,该式较目前通用的Rouse公式的精度更好,在整个紊流场中与实验资料甚为一致。     

静电除尘器中浓度分布现象及其与除尘效率的关系

Deutsch公式推导的一个基本假设就是除尘器极间断面上粒子浓度分布是均一的.一些研究者如Weber和Wiggers用长管中紊流扩散的量级来研究实验除尘器中的浓度分布现象,认为符合Deutsch假设.笔者基于紊流弥散数学模型,利用实验与计算机研究了除尘器中粒子的浓度分布现象,并对Weber和Wiggers所观察到的现象加以解释并给予澄清.的确,静电除尘器中粒子的浓度分布是一非Deutsch现象.同时,简要地阐述了浓度分布与除尘效率的关系.     

槽流场中被动粒子运动的格子Boltzmann数值模拟

建立了槽流层流场中被动粒子作对流扩散运动的格子Boltzmann模型;数值模拟了被动粒子的纯扩散运动以及在Poiseulle流中的对流扩散运动;给出了粒子纯扩散运动的浓度分布以及对流扩散运动时的扩散系数;说明了扩散系数与流体平均速度的平方成正比,该结果与Taylor扩散理论相一致。文中给出了Pe数与浓度分布的关系,所得结论对工程应用有指导意义。     

烟羽扩散SO2气体相变粒子过程

讨论了烟羽在定常流动场中扩散时的ＳＯ２气体相变粒子过程，利用高斯烟羽模型对相变粒子进行了推导及计算，并介绍了当前烟羽扩散研究的成果。     

槽流场中被动粒子运动的格子Boltzmann数值模拟

建立了槽流层流场中被动粒子作对流扩散运动的格子Boltzmann模型；数值模拟了被动粒子的纯扩散运动以及在Pojseulle流中的对流扩散运动；给出了粒子纯扩散运动的浓度分布以及对流扩散运动时的扩散系数；说明了扩散系数与流体平均速度的平方成正比，该结果与Taylor扩散理论相一致。文中给出了Pe数与浓度分布的关系，所得结论对工程应用有指导意义。     

基于PIV的明渠紊流压强场测量技术研究

基于粒子图像测速（PIV）的压强场测量技术可实现流动内部瞬时压强的非接触式、高时空分辨率、全场测量。本文采用欧拉法根据时间解析的速度场重构压强梯度场,再采用虚拟边界全向积分法结合边界条件得到压强场,实现了基于PIV的明渠紊流压强场测量技术。为了使用基于PIV的压强场测量技术准确测量明渠紊流压强场,利用时间解析的明渠紊流直接数值模拟数据和PIV速度场对该测量技术的精度、误差来源及主要影响因素进行了分析。基于本文数据,发现该测量技术的测量结果几乎无平均偏差,但均方根误差相对较大约为25%;通过分析由速度场重构压强梯度场及由压强梯度场积分得到压强场两个阶段的测量误差表明,压强场测量误差主要发生在由速度场重构压强梯度场这一阶段,主要受流场测量参数和边界条件给定方法的影响。进一步分析了上述主要影响因素对压强测量误差的影响规律,发现压强场测量误差随流场采样间隔的增加而增大,随流场测点间距的增加先减小后增大;基于本文数据得到在内尺度无量纲测点间距约为7时误差最小,但该测点间距最优值的普适性尚待更多数据支撑;在矩形测量区域边界4个角点布置压强边界点时,压强场测量误差会显著降低。将该压强场测量技术初步应用于明渠均匀紊流,发现时均压强测量结果较为准确,压强紊动强度测量结果误差相对较大,但垂向分布趋势接近。研究结论为明渠紊流压强场的实验测量提供理论依据和实践参考。     

紊流脉动对生物膜理化性质的影响

在实际紊流中同时存在时均流速和脉动流速,为仅研究紊流脉动流速对生物膜理化性质的影响,设计时均流速为零、仅存在脉动流速的振动格栅生物膜反应器;采用粒子图像测速(PIV)技术测定反应器在5个格栅振动频率下的二维紊流流速场,并计算载片处的有效紊流强度;针对不同的紊流脉动速度,对振动格栅反应器中生物膜的生物量、厚度、密度和其胞外聚合物(EPS)的组成成分进行测定与分析。结果表明:改变紊流脉动流速会使生物膜的理化性质发生变化,随着紊流脉动流速的增大,生物膜生物量和厚度先增加后减小,且均在有效紊流强度为1.92 cm/s时达到最大值;生物膜密度和EPS中蛋白质、多糖的质量分数却随紊流脉动流速的增大而增大,且蛋白质和多糖在紧密结合型EPS(TB-EPS)中的质量分数多于在松散结合型EPS(LB-EPS)中,而无论在LB-EPS、TB-EPS还是总-EPS中蛋白质的质量分数均多于多糖。研究成果可为生物膜反应器的设计与运行优化提供理论参考。     

壁湍流中喷发和扫掠对颗粒离散的影响

近壁湍流中的拟序结构：喷发（ejection）和扫掠（sweep）,对壁附近颗粒的扩散输运起着重要作用。本文首先采用直接数值模拟（DNS）方法得到槽道湍流（雷诺数Rer=Uδ／v＝80）的速度场,然后追踪颗粒群中每个颗粒的轨迹,最后详细分析喷发／扫掠事件对颗粒群离散行为的统计特征。模拟结果表明,流向和展向的粒子离散,在扩散初期来自于扫掠事件中的粒子离散大于来自于喷发事件中的粒子离散。当扩散时间超过数倍拉格朗日积分尺度后,开始时刻处于喷发或扫掠的粒子运动规律没有明显的不同,也就是说这些粒子几乎已经失去初始记忆。     

非正交同位网格在波壁紊流数值模拟中的应用

生成了非正交同位网格系统。采用标准k-ε紊流模型结合壁面函数法,对二维具有单、双正弦波壁形状紊流场进行了数值模拟。压力与速度的耦合求解采用基于非正交同位网格的SIMPLE算法,模拟二维正弦波壁附近的紊流场,计算结果与实验结果较好符合。     

静压式条缝送风口紊流系数及扩散角的测定

对所研制的新型静压均匀送风道条缝送风口的紊流系数及扩散角度进行了试验研究,测试结果表明：本实验所测定的无导叶具有加工磨圆边口的风道纵条缝送风口具有比较好的紊流扩散性能。而且其紊流系数及扩散角度随出口气流速度的改变很小,即二者之间的关系表现为随机的不确定变化规律;同时通过试验发现丝线测定法具有简单可靠、操作方便、容易实现等优点,与断面速度法相结可以合进一步提高测试效率和测试结果的准确度．     

变尺寸粒子紊动扩散试验研究

本文采用一种先进的测定浓度的光学方法,在环境风洞中对不同尺寸的粒子进行二维紊动扩散试验,得出了几种尺寸规格的粒子浓度分布图和粒子尺寸与垂向扩散系数之间的关系,结果令人满意。     

污染物迁移扩散的质点追踪随机模拟

采用分2步走办法拉格朗日质点追踪法,来解决对流扩散现象的质点运动问题.用质点追踪法分别对静止流体中的中缝射流污染排放问题、紊流流体的中缝射流污染排放问题以及侧排污问题进行了模拟,先用有限差分法给出流场分布,再用质点追踪法模拟对流扩散现象,从模拟结果可以看出,质点追踪法产生的数据比较合理,稳定性较好,可以将此方法应用到污染物对流扩散实际问题的计算中.将质点追踪法推广,可以应用在解决其他物质扩散的问题中去.     

Three-Dimensional Simulation of Plasma Jet and Particle Groups in Plasma Spraying

The temperature field,velocity field,as well as species distribution in three-dimensional space are successfully calculated by establishing three-dimensional geometry model and solving plasma jet-substrate interaction equations,optimized particle trajecory models,as well as particle-particle heat transfer equations in three-dimensionalal space.Under typical working conditions,the flying trajectories and distribution of ZrO2 ceramic particles and Ni metal particles are also simulated.Results show that,the plasma jet becomes wider near the substrate,and the stochastic trajectory model is preferable to simulate the turbulent diffusion effect of particles.In addition,Ni metal particles penetrate relatively more deeply than ZrO2 ceramic particles due to larger density.     

Three-Dimensional Simulation of Plasma Jet and Particle Groups in Plasma Spraying

The temperature field, velocity field, as well as species distribution in three-dimensional space are successfully calculated by establishing three-dimensional geometry model and solving plasma jet-substrate interaction equations, optimized particle trajecory models, as well as particle-particle heat transfer equations in three-dimensionalal space. Under typical working conditions, the flying trajectories and distribution of ZrO2 ceramic particles and Ni metal particles are also simulated. Results show that, the plasma jet becomes wider near the substrate, and the stochastic trajectory model is preferable to simulate the turbulent diffusion effect of particles. In addition, Ni metal particles penetrate relatively more deeply than ZrO2 ceramic particles due to larger density.     

Numerical investigation of particle saltation in the bed-load regime

This paper numerically investigates particle saltation in a turbulent channel flow having a rough bed consisting of 2–3 layers of densely packed spheres.In this study,we combined three the state-of-the-art technologies,i.e.,the direct numerical simulation of turbulent flow,the combined finite-discrete element modelling of the deformation,movement and collision of the particles,and the immersed boundary method for the fluid-solid interaction.Here we verify our code by comparing the flow and particle statistical features with the published data and then present the hydrodynamic forces acting on a particle together with the particle coordinates and velocities,during a typical saltation.We found strong correlation between the abruptly decreasing particle stream-wise velocity and the increasing vertical velocity at collision,which indicates that the continuous saltation of large grain-size particles is controlled by collision parameters such as particle incident angle,local rough bed packing arrangement,and particle density,etc.This physical process is different from that of particle entrainment in which turbulence coherence structures play an important role.Probability distribution functions of several important saltation parameters and the relationships between them are presented.The results show that the saltating particles hitting the windward side of the bed particles are more likely to bounce off the rough bed than those hitting the leeside.Based on the above findings,saltation mechanisms of large grain-size particles in turbulent channel flow are presented.     

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     

柴油机湍流扩散燃烧火焰面分形特性的研究

利用分形几何学的基本原理对柴油机湍流扩散燃烧火焰的表现特性进行了研究,对火焰前锋轮廓线进行了测量和分析,所得结果表明：柴油机中的湍流扩散燃烧火焰面也具有分形特性,从而实现了对扩散燃烧火焰面的定量描述     

磷尾矿酸解过程介微观反应机理

随着世界磷矿资源的稀缺和贫化程度的加深,磷尾矿的回收利用越来越受到重视.采用扫描电镜、X射线衍射、表面能谱、透射电子图像分析等现代测试方法,对磷尾矿的酸解动力学过程介微观现象进行了研究.研究结果表明,尾矿颗粒处于湍流状态、被一定浓度的液相主体包围着,反应从外表面到内部逐步深入;随着反应的进行,反应界面不再是一个面,而是逐渐形成一些硅骨架孔洞,随后扩散过程和化学反应过程同时存在,液相一边沿孔隙扩散,一边与孔壁上的物质进行反应,反应后的液相产物扩散至液相主体,固相产物沉积、阻塞孔洞、随局部过饱和度的变化发生CaSO4.0.5H2O到CaSO4.2H2O、CaSO4的转化,阻碍了物流的进一步扩散,直至反应完全,最后剩下充满复杂孔洞的硅质残骸及钙质覆盖膜.     

含颗粒的幂律流体两相湍流研究

建立了含颗粒的幂律流体两相流动控制方程，首次对泵离心叶轮内含颗粒的幂律流体两相流动进行了计算研究，计算结果表明：从进口到出口，幂律流体的速度减小，压力随半径增大逐渐升高，且压力面上的压力大于吸力面上的压力；吸力面上的颗粒拟温度小于压力面上的颗粒拟温度，且靠近壁面处的大于叶道中的；最后比较了液固两相流与含颗粒的幂律流体的两相流的流动，流体相的紊动能有一定的差别，而且颗粒拟温度也有较大差别。