振动流化床中颗粒分离的适宜操作条件

在振动流化床中研究等密度和非等密度双组份体系的颗粒的分离／混合情况，考察振动参数、气速以及床高对颗粒分离的影响，指出在小振幅和小振动强度条件下混合物的分离趋势最大，同时床高略微影响颗粒的分离。根据实验结果，得出振动条件下适宜的操作气速，并在此气速范围内，修正了ＺｈａｎｇａｎｄＰｅｎｇ所定义混合／分离操作判据。     

多孔介质随机堆积填充床内流体流动的数值模拟研究

采用离散单元法（DEM）构建了多孔介质填充床内颗粒随机堆积结构,运用计算流体力学（CFD）对填充床内部的流体流动进行数值模拟,探究不同入口速度下床层内部流体流动的分布规律。结果表明：在小管径-粒径比填充床的床层中心截面处,流速分布存在局部不均匀性,颗粒表面和床层末端出现了明显的漩涡,床层末端处的漩涡几乎占满了整个流道;随着进口速度的增加,床层颗粒表面的漩涡个数增加,床层内部速度变化剧烈,有利于不同流体的互相掺混。     

跳汰过程中25和13mm颗粒运动的数学模型

在模型跳汰实验系统上,利用高速摄像机和动态分析软件,以100帧/s的速度拍摄了跳汰过程的颗粒运动图像,研究了两个密度、两个粒度颗粒在60余组实验条件下的运动过程,得到多组颗粒运动曲线,其中位移曲线的特性符合阻尼强迫振动规律;建立了颗粒运动的振动微分方程,并给出了解的表达式.颗粒运动的位移、速度、加速度、受力、动能等参数与跳汰机风压有直接的线性关系,与跳汰周期、床层松散度、颗粒的质量、密度、粒度等参数有明确的非线性关系.     

双组分颗粒混合下气液固鼓泡床流动特性研究

对气液固鼓泡床中两种颗粒的气相、液相和固相各相流动进行数学建模,对相同密度不同颗粒尺寸的两组分颗粒混合,以及相同尺寸不同颗粒密度的两组分颗粒混合进行了数值模拟研究. 结果表明,不同颗粒尺寸双组分颗粒混合,加入的颗粒尺寸越大,靠近床层底部的颗粒更易被流化,同时颗粒尺寸较小的颗粒更易被流化. 不同颗粒密度双组分颗粒混合,更轻的颗粒的加入能够促进原颗粒的流化. 密度较大颗粒的加入对床内中下部气含率值的影响较大,颗粒密度越大,气含率值越低.     

振动流化床床层压降理论分析与实验研究

从振动流化床床层压降的物理意义出发,得出了振动流化床床层压降模型。提出振动流化床床层压降-流速曲线上存在第一、第二流化段,相应速度为第一、第二临界流化速度。并在二维振动流化床内,以不同粒径的玻璃珠为床料进行了实验研究,分析了振动及其它操作条件对床层压降的影响,并将模型计算得到的压降与实验结果进行了比较,结果表明模型预测与实验结果有较好的一致性。实验关联了振动能量传递系数的数学表达式,得到第一、第二临界流化速度时床层压降,并与其他研究者的结果进行了对比分析,结果显示本文的模型能得到更为可靠的预测结果。     

浆态床低压甲醇合成反应器的数模分析与设计(Ⅰ)催化剂颗粒床层轴向分布

本文对热模条件下的浆态床低压甲醇合成反应器进行了数模分析,通过模拟计算,重点讨论了温度、表观气速、颗粒直径、床层高度、催化剂浓度等主要参数与反应器内催化剂颗粒轴向分布的相互关系以及颗粒轴向分布对甲醇合成过程的影响.模拟结果表明,颗粒直径、床层高度、催化剂浓度对催化剂的轴向分布影响较为显著;改善催化剂的轴向分布可明显提高甲醇合成速率.     

浆态床低压甲醇合成反应器的数模分析与设计(I)——催化剂颗粒床层轴向分布

本文对热模条件下的浆态床低压甲醇合成反应器进行了数模分析 ,通过模拟计算 ,重点讨论了温度、表观气速、颗粒直径、床层高度、催化剂浓度等主要参数与反应器内催化剂颗粒轴向分布的相互关系以及颗粒轴向分布对甲醇合成过程的影响 .模拟结果表明 ,颗粒直径、床层高度、催化剂浓度对催化剂的轴向分布影响较为显著 ;改善催化剂的轴向分布可明显提高甲醇合成速率     

振动流化床中流体力学的研究

在振动流化床冷模试验装置上,以陶瓷球、柠檬酸、尼龙1010、聚氧化乙烯等为试料,研究了一定振幅和较低开孔率下振动频率、床层高度、气速等参数对振动流化床床层压力降的影响,得出了振动使床层最小流化压力降降低的程度。还考察了振动对难以流化物料的流化性能的影响。     

鼓泡流化床内颗粒速度分布的研究

在内径0.185m 的鼓泡床内,采用PV-5A型速度仪考察不同表观气速下两种粒径GeldartB类物料 (玻璃微珠)在不同轴向位置颗粒速度径向分布规律。结果表明,在床层底部颗粒速度分布与分布器设计密切相关, 而远离分布器的上部区颗粒速度主要受气泡行为影响,表现为中心区域大而边壁附近小,且随着表观气速的增大这 种趋势变的更加明显;同时在这两个区域之间存在一个过渡区,该区域内分布器的影响明显减弱,导致颗粒速度的 径向分布逐渐趋于一定的规律;而在相同轴向位置处颗粒速度变化幅值的影响会随着表观气速的增大变得剧烈。     

浆态床低压甲醇合成反应器的数模分析与设计（Ⅰ）—催化剂颗粒床层轴向分布

本文对热模条件下的浆态床低压甲醇合成反应器进行了数模分析,通过模拟计算,重点讨论了温度,表观气速,颗粒直径,床层高度,催化剂浓度等主要参数与反应器内催化剂颗粒轴向分布的相互关系以及颗粒轴向分布对甲醇合成过程的影响,模拟结果表明,颗粒直径,床层高度,催化剂浓度对催化剂的轴向分布影响较为显著,改善催化剂的轴向分布可明显提高甲醇合成速率。     

颗粒破碎对岩土体宏观力学性能影响的细观机理分析

采用离散元法建立了岩土颗粒的刚性簇与柔性簇的三轴试验数值模型,分析了两种颗粒模型在加载过程中的宏观力学响应规律,通过对颗粒配位数、孔隙率、颗粒旋转及能量变化的分析,从细观角度对岩土颗粒破碎的机理进行探讨。结果表明,柔性簇颗粒模型在加载破碎后,试样的体积缩小明显,颗粒更容易发生旋转,且颗粒破碎生成的动能、耗散的阻尼能均比颗粒未破碎时大。研究对比发现刚性簇颗粒没有体力能的消耗,这表明颗粒破碎是一个细观变化过程,破碎的颗粒运动更剧烈,产生能量更多,更容易填充试样内部孔隙;相比于刚性簇颗粒,柔性簇颗粒的配位数更低,试样强度较不破碎时更低,说明颗粒破碎会影响岩土的宏观力学性能,增加土体自身受力的不确定性。     

锥形流化床内碳纳米管膨胀特性的数值模拟

基于欧拉-欧拉双流体模型,对无分布板式锥形鼓泡流化床内碳纳米管的膨胀行为进行了数值模拟。考察了不同的颗粒当量直径计算方法及不同种类碳纳米管对床层膨胀能力的影响、不同表观风速下床内两相结构的体积分数分布及膨胀特性。模拟结果显示：碳纳米管的当量直径计算结果对床高有至关重要的影响,其当量直径越大,膨胀率越小,垂直阵列管床层膨胀高度大于聚团管,在低入口气速的情况下存在“局部流化”的特性,气泡在上升过程中逐渐变小甚至消失,随着入口气速的增加,气泡大小逐渐增加,床层膨胀率也逐渐增加。模拟与实验结果对比良好。     

气液固三相逆流湍动床流体动力学特性的三维数值模拟

基于多相流欧拉模型,应用计算流体动力学(CFD)软件Fluent 6.3,数值模拟了轻颗粒流、液体间歇方式进料的三维气液固逆流三相湍动床的流体动力学特性,考察了床内颗粒的轴径向速度和固含率分布规律。模拟发现:床内颗粒流化时存在颗粒的汇集行为;颗粒由床中心向壁面运动,中心附近颗粒径向速度大,壁面附近颗粒径向速度小;颗粒轴向速度分布不均匀,呈"两头小中间大"的趋势;固含率壁面附近高,中心附近低,并随轴向高度增加而减小;床内平均固含率随表观气速或液体黏度的增加而减小。     

双频合成振动压实机动态特性仿真研究

为了探讨双频合成振动压实过程的动态响应,建立了"双频合成振动压实机-土壤"2自由度动力学模型,采取仿真研究的方法,分析了双频合成振动压实过程某工况上车和下车的位移、加速度及激振力和压实机对土壤作用力随激振器频率的变化规律.研究结果表明:双频合成振动压实机-土壤2自由度动力学模型具有2个固有频率;随激振器频率的变化,上车和下车位移和加速度出现一阶和二阶共振峰;与激振力不同,压实机对土壤的作用力除受振动参数影响外,还与土壤参数有关;振幅和频率是影响压实机对土壤作用力的重要参数,振幅比频率的影响更显著,振幅的取值应考虑被压实对象,频率的取值应使低频频率比二阶固有频率稍高.     

对称轨道型单侧碰撞非线性能量阱的振动抑制

针对轨道型单侧碰撞非线性能量阱的振动抑制性能受载荷方向影响较大的问题,本文提出一种对称轨道型单侧碰撞非线性能量阱。利用质量块沿着一侧放置有碰撞表面的特定轨道运动时产生的光滑与非光滑非线性回复力与主结构进行动力学耦合,实现系统中能量的耗散,进而降低结构的动力学响应。建立带有对称轨道型单侧碰撞非线性能量阱系统的动力学模型,通过数值仿真的方法分析了对称轨道型单侧碰撞非线性能量阱参数变化(质量,轨道形状)对振动抑制性能的影响。在选取最优的质量和轨道形状参数之后,通过时域和小波变换分析了系统中能量耗散及能量从低频振动向高频振动转移现象,分析了对称轨道型单侧碰撞非线性能量阱设计参数差异对其性能的影响。结果表明:对称轨道型单侧碰撞非线性能量阱能够有效抑制冲击载荷作用下结构动力学响应,且其对设计参数的差异具有较强的鲁棒性。     

水平三向撞击流反应(混合)器内湍流数值模拟研究

采用CFD软件FLUENT,对新型的水平三向撞击流反应(混合)器内部流场进行数值模拟研究.以4种工况作为研究对象,将模拟结果与PDA实验测试结果进行比较,具有良好的一致性.结果表明:水平三向撞击流的水平中心面湍流强度分布呈"单峰"分布,峰值位置即为湍流最为剧烈位置,即撞击中心处.水平三向撞击流反应器中,撞击中心区湍动能分布形状呈"正三角型"分布,三角形内部呈"靶式"分布,形状较为规则.湍流耗散率分布与湍动能在反应器内的分布规律非常相似,湍流动能分布较大的区域,湍流耗散率分布亦较大,反之亦然.     

跳汰过程中水流运动的数学模拟

跳汰分选过程是水和颗粒两相流在交变力场作用下，实现颗粒按密度分层的运动过程．研究水流运动特性，对控制和改善颗粒分层状况有重要作用．针对模型跳汰实验系统中水流运动特性，利用高速动态分析系统，研究了跳汰过程中水流的运动参数方程．在对实时采集的大量数据观察分析的基础上，提出了一整套水流运动方程．结果表明，水流运动的位移曲线特性符合阻尼强迫振动规律，水流运动的位移、速度、加速度、受力、动能等运动参数与跳汰机风压有直接的线性关系，与跳汰周期、阻力、床层松散度等跳汰参数有明确的非线性关系．     

多孔材料固定床内温度场的数值模拟研究

针对多孔介质固定床内三维温度场测量困难的问题,本文以微小反应器固定床为背景,采用Fluent数值模拟软件,研究了孔隙率、流动速度、长径比和内热源对阳离子交换树脂固定床内部温度分布的影响,分析了固定床内树脂颗粒的传热特性。研究结果表明,在恒壁温条件下,流速一定时,轴线温度随床高呈对数分布,且多孔材料孔隙率越小,各床层轴线温度越低;在相同孔隙率下,流速越低,床层轴线温度达到壁温越快;由径向温度分布得知存在"入口效应",这是因为入口段流动不稳定,温度分布不均匀;长径比变化对固定床温度变化影响较小。固定床内置热源,恒热流对固定床温度的影响明显弱于恒壁温,模拟结果与现有文献实验结果基本吻合。该研究为测量三维温度分布实验提供了参数依据。     

鼓泡床颗粒内循环动力特性研究

内循环鼓泡床是沸腾燃烧技术的重要发展方向之一。介绍一种新型内循环鼓泡床——V型布风装置鼓泡床(简称V型鼓泡床)。对V型鼓泡床颗粒内循环运动的形成过程、床层内压力分布特性、以及最小流态化速度(临界流态化速度)等进行了试验研究。结果表明,在V型鼓泡床内,颗粒进行着两个大的循环运动,增强了颗粒的横向混合强度;床层内的等压线是一组斜率与布风装置倾角成正比的平行线。回归计算结果表明,可以用幂指数函数方程U_(mf)=(0.6～0.8)d_p~(0.35)和U_(mf)=(0.3～0.5)θ~(0.2)来描述颗粒直径d_p和布风装置倾角θ对最小流态化速度U_(mf)的影响。     

鼓泡床密相区多组分床料扩散的CPFD模拟

鼓泡床密相区颗粒的混合和扩散对炉内反应速率影响巨大,研究冷态鼓泡床密相区的混合情况,对热态锅炉研究提供参考。采用计算颗粒流体力学(CPFD)方法,对158 mm (长)×158 mm (宽)×400 mm(高)的长方体模型进行模拟。主要研究不同流速下,不同质量分数的压缩木屑、稻壳的颗粒体积分数和横向扩散系数。模拟结果表明,与稻壳相比,压缩木屑颗粒体积分数更大,床层膨胀程度更小;生物质的质量分数越大,密相区颗粒体积分数越大,床层膨胀程度越小,床层整体流化不均匀性越小;扩散系数随流化风速、生物质的质量分数的增加而增大;相同质量分数下,压缩木屑的扩散系数略小于稻壳。