以沼气为纽带的中部地区生态果园能量平衡研究

我国中部地区出现的以沼气为纽带的生态果园模式能将微生物(沼气)、动物(猪)、植物(苹果树)紧密结合,在果品生产过程中淘汰了化肥和农药,可以生产出质量较高的生态型无公害果品,形成新的生态农业良性循环体系,经济效益、环境效益和社会效益显著。该文提出的中部地区生态果园系统能量平衡模型及其测算分析方法,对中部地区生态果园系统中的生态型猪舍、沼气及果园等分系统进行了能量平衡研究,结果表明该系统的总输出能为238964MJ/a,其中苹果生物能占79 43%;猪肉生物能占14 12%;沼气能占6 36%。而其总输入能为60197 1MJ/a(太阳辐射能除外),其中输入的工业辅助能占4 55%;饲料生物能占92 91%;其余为人力能输入。该系统的太阳能总输入能为12 76×106MJ/a,其太阳能转化率为0 14%。该文还探讨了以沼气为纽带的中部地区生态果园系统的能量构成、分布、流向和利用水平,并从能源技术经济方面分析评价了以沼气为纽带的中部地区生态果园模式的可行性,对指导中部地区农村能源生态系统建设和发展农村经济具有重要的现实意义。     

中部地区生态果园的沼气系统

针对中部地区生态果园内的沼气系统，即沼气、太阳能日光温室、微型沼气地炕及猪舍等关键技术进行了试验研究，并从技术经济方面分析评价了以沼气为纽带的中部地区生态果园模式的可行性，结果表明本文研究开发的沼气、太阳能日光温室、微型地炕及猪舍等关键技术能将微生物(沼气)、动物(猪)、植物(苹果树)紧密地结合起来，果品生产过程中淘汰了化肥和农药，可以生产出质量较高的生态型无公害果品，形成生态农业良性循环体系，经济效益、环境效益和社会效益明显，对合理调整农业产业结构和发展农村经济有重要的参考价值。     

调节阀内部流场数值模拟及能量损失分析

针对小流量单座调节阀,首先应用三维建模软件对其该阀进行宾体建模与造型,其次基于计算流体力学技术对阀门内部三维粘性流场进行数值模拟,从而获得了调节阀的流动特性参数,并对数值模拟计算结果进行了分析,得到了调节阀流道内能量损失的原因,最后以降低流动损失为目的,对能量损失严重的部位进行流道优化,并对优化后流道进行模拟计算.计算结果表明,与优化前的流道相比较,在满足原有调节性能的同时流动得到改善,能量损失明显降低.     

柴油机两级涡轮增压系统不稳定流动模拟计算的研究

对柴油机两级涡轮增压系统不稳定流动过程，采用一维不稳定流动的特征线方法进行模拟计算，主要对串联涡轮所遇到的压气机变入口压力边界条件和串联压气机所遇到的压气机变入口压力边界条件的确定进行了讨论；并完成了柴油机两级涡轮增压不稳定流动过程模拟计算程序的编制，实现了对过程的模拟计算。     

采用并行计算和简化机理的HCCI发动机多维模拟

HCCI燃烧过程多维数值模拟十分耗时.采用并行计算和简化机理对HCCI燃烧过程多维CFD模拟计算进行了加速对比.研究基于16-CPU计算机集群系统,采用消息传递的并行算法(Message-Passing Interface,MPI)方式计算.结果表明,内燃机HCCI燃烧多维燃烧模拟,采用8个CPU能获得最大收益:纯流动计算加速5倍,耦合化学反应流动计算加速4倍,简化反应机理又可加速9倍.通过优化选择并行计算CPU数量和反应机理,使得HCCI发动机单个循环模拟时间由一个月缩短到一天,大大提高了汽车发动机燃烧模拟计算的效率.而且采用三维CFD耦合化学反应的模拟计算,可以解析HCCI发动机着火燃烧过程,提供详细的流动、燃烧和排放物生成的瞬态信息.     

相变贮能球堆积床结合夜间自然风蓄冷的理论研究

本文对相变贮能球堆积床结合夜间自然风的蓄冷过程建立了数学物理模型,并进行了数值计算.分析了该系统的换热效果和充冷过程的特点及某些流动参数的变化对堆积床换热特性的影响.计算结果合理,所得结论对该类贮能系统的设计和性能优化有一定指导作用.     

配备不同启动系统的660 MW超临界锅炉启动过程数值模拟

通过建立及求解直流锅炉启动过程中炉膛燃烧计算以及流动换热计算的数学模型,开发了能够模拟计算配备再循环泵以及大气扩容器启动系统的超临界直流锅炉,由点火至负荷达最小直流负荷这一过程的计算机程序,针对配有不同启动系统的660 MW超临界对冲燃烧锅炉的冷态启动过程进行了数值模拟,比较了配备再循环泵启动系统以及配备扩容器启动系统的冷态启动过程:考虑再循环泵增加的额外能耗后,配备了再循环泵启动系统的超临界直流锅炉,单位时间内的能量损失和工质损失分别约为配备扩容器启动系统的95.8%和16.4%。     

循环热流体路面融雪化冰过程传热及其应用分析

道路集热蓄能融雪化冰实现夏季太阳能集热的季节性蓄能.在分析路面集热、地下蓄能和融雪化冰复合系统过程基础上,系统研究了道路融雪化冰过程传热现象、传热状态和分析方法.对路面融雪化冰的基本传热过程进行分析,建立了基本的数学模型和传热关系,提出了基于热流体循环流动的路面融雪化冰的基本传热过程控制方程,为进一步的模拟计算分析奠定理论基础.     

两级和三级相继涡轮增压系统比较研究

首先根据内燃机进排气系统一雏非定常流动模拟计算"有限体积法-总变差减少"程序,建立柴油机两级和三级大小相继涡轮增压系统模拟计算程序.然后利用模拟计算程序对两级和三级大小相继增压系统进行研究.研究表明:采用三级大小相继涡轮增压系统优于两级相继涡轮增压系统.     

带有透明蜂窝太阳房的模拟计算

对一种新型带有透明蜂窝府能墙式太阳房进行了模拟计算。该房在透明隔热系统与储能墙之间高有一层薄金属吸热板，室内空气借助风机在吸热板与储能墙夹层中流动，空气受热后，将一部份能量加热储能墙，另一总份由它自身传入室内。模拟计算表明，该太阳房具有良好的热性能，且克服了传统Ｔｒｏｍｂｅ墙的积灰，热惯性大及热损大等缺点。     

CA6DL柴油机性能预测研究

主要介绍了计算模型的选取 ,计算边界条件的确定以及相关的试验验证结果。在柴油机方案设计时 ,对涡轮增压系统进行了一维流动计算 ,优化了气门正时 ,并预选了增压器方案。采用已知的同类机型的放热率进行了缸内过程的计算。并对柴油机的性能模拟结果进行了讨论。样机试验后 ,再根据实测示功图来计算放热率 ,从而完善了计算。最终的试验结果表明 ,预测的性能曲线能够反映柴油机性能变化的基本趋势 ,对试验有指导意义。     

基于改进模糊有色Petri网的综合能源系统能耗动态过程模型及应用

针对综合能源系统在供能过程中的能耗动态特点,通过改进的Petri网方法,根据特定的建模规则,建立了一种基于改进模糊有色Petri网的综合能源系统能耗动态过程模型,并在Stateflow平台上利用实际算例进行了仿真分析。结果表明,所建模型合理、有效,有一定的分析计算特性和图形化表现能力,为进一步对系统需求侧规划和多能设备的合理匹配提供了理论基础和技术支持。     

多流体模型在燃气轮机燃烧室三维反应流中的应用

对一种模型燃气轮机燃烧室中的三维反应流进行了数值模拟，模型燃烧室的燃料是CH4，燃烧类型是预混燃烧，在数值模拟过程中，采用了Spalding于1995年提出来的多流体模型来对燃烧室中的湍流预混燃烧进行了数值模拟，在数值模拟过程中考虑了辐射问题，采用了六通量辐射模型。通过数值模拟给出了速度，压力，湍流脉动动能，湍流动能耗散率，焓值，湍流粘度，温度，密度，燃烧产物质量分数，氧的质量分数，燃料/空气混合比，燃料质量分数，空间三个方向的辐射热通量以及各种流体的质量分数等变量的分布情况，此外，还采用传统的旋涡破碎模型对此燃烧室进行了数值模拟，并对两种方法的结果进行了分析比较，由分析可以看出多流体模型的结果接近于实际情况，对模型燃烧室进行三维反应流数值模拟的工作为今后对实际燃烧室反应流的数值模拟打下了一定的基础。     

MVC蒸发装置自平衡运行条件下的热力参数计算模型

针对用于海水淡化和高盐废水处理的机械蒸汽压缩(mechanical vapor compression,MVC)蒸发装置,基于系统和设备的质量平衡、组分平衡、能量平衡和系统自平衡循环的约束条件,建立了计算顺流、并流和逆流三种基本进料流程的MVC蒸发系统自平衡循环运行状态下的热力性能和换热性能计算通用模型。计算结果与实际工程测量结果比较显示,模型计算结果可以准确地模拟实际系统的运行结果。模型可用于各种MVC蒸发系统热力过程的分析和设计。     

一维—二维耦合的水库下游地区洪水演进数学模型及应用

针对水库下游地区河道洪水与漫堤洪水模拟需求,建立了一维—二维耦合的洪水演进数学模型。一维模型采用Pressimann格式离散求解,二维模型采用能够适应复杂几何形状和多种流态的Osher格式求解,一维—二维连接处采用堰流公式实现水流交互。应用该模型模拟白溪流域2015年"苏迪罗"台风实际洪水,可得到洪水在计算区域的演进过程和淹没情况。对比模拟结果与实际情况可知,该模型计算合理、准确,计算结果可为防汛部门防洪预案制定、防汛调度决策提供技术支撑。     

流程模拟技术在济南炼化聚丙烯装置上的应用

Aspen Plus软件是生产装置设计、稳态模拟和优化的大型通用流程模拟系统,该软件经过20多年的不断改进、扩充和提高,已先后推出了10多个版本,成为公认的标准大型流程模拟软件,近年来逐步应用于中国各炼油、石化等过程工业生产装置中来。应用流程模拟技术建立的聚丙烯模型,可用于研究聚合物产量和聚合物密度、熔体流动速率、等规度等聚合物属性与各操作条件之间的关系,从而优化装置操作,提高产品产量和质量;同时可优化丙烯回收单元的操作,最大程度节能降耗。应用该模拟软件,对济南炼化10×104t/a Spheripol工艺聚丙烯装置的部分操作参数进行灵敏度分析,在提高产量、降低原料消耗、减少丙烯排放等方面取得了实效,全年可实现装置挖潜增效264万元,济南炼化聚丙烯装置流程模拟优化项目取得成功。     

450t/h循环流化床锅炉燃烧系统数学仿真模型开发

建立了循环流化床锅炉燃烧系统的数学仿真模型 ,该模型采用集中参数法 ,考虑了循环流化床的流体动力、燃烧和传热特性 ,模型沿气体和固体的主要流动方向将流化床炉膛划分为若干小室 ,在每个小室中分别建立质量平衡和能量平衡的动态方程。对国内单机容量最大的 45 0t/h流化床锅炉进行仿真 ,结果表明该模型能准确反映锅炉的动态特性 ,不仅可以用于仿真培训 ,也可用于系统设计优化计算 ,适用性强     

本源微生物菌剂治理河流污染的数值模拟研究

为研究在本源微生物菌剂治理污染河流的过程中DO、COD和氨氮随时间的变化规律,以河流自净原理为理论基础,从反映微生物增殖的Monod模型、着重于生物处理过程基本原理的活性污泥1号模型(ASM1)和水质模型Streeter-Phelps三方面对微生物在污染水体中的降解活动进行数学描述,利用耦合模型模拟甘坑河治理过程中DO、COD和氨氮的浓度变化。结果表明,DO、COD和氨氮的模拟值与实测值较吻合,耦合模型对本源微生物菌剂治理污染河流的过程的模拟较为理想。     

闸坝地基岩土体各向异性渗流边界条件的影响分析

渗流运动数值模拟计算结果的精度与边界条件的处理关系密切,在各向异性渗流情况下分析了边界条件选取对计算结果的影响程度,将水利工程中各向异性渗流常见的边界情况概化为四类数学模型并进行了数值模拟计算。结果表明,边界附近区域的水头分布受边界条件的影响最为明显,呈很强的非线性,边界条件的不同也会影响各向异性区域内部流速分布和渗流量。     

甲烷泄漏的可压缩流动分析与应用

煤层气生产过程中的甲烷(CH4)泄漏属于非定常流动,其计算过程复杂,往往受压力、温度等多种因素的综合影响。为了定量掌握煤层气井口位置的泄漏情况,推导了可压缩定常流动的N-S方程,结合相关假设得到了用于煤层气泄漏计算的小孔模型,考虑现实情况总结出适用于煤层气泄漏计算的经验系数。对多个煤层气区块的实际案例进行计算,并开展对比分析。结果表明,小孔模型的计算平均误差相对较小,将该模型应用于煤层气井口泄漏的计算中是可行的。