燃煤电站SCR内烟气流场及还原剂浓度场模拟与优化

利用数值方法对燃煤电站SCR内烟气流场与还原剂浓度场的改进进行研究,依次定量研究了喷氨格栅（AIG）、导流板;AIG、导流板、整流栅;AIG、导流板、整流栅、混合器3种方案在氨氮比不均匀性、速度不均匀性、温度不均匀性、压降、入射角5方面性能的变化.结果显示,AIG、导流板的配置中,涡旋与二次流造成催化剂入口界面上速度不均匀性及入射角过大.催化剂上方增加整流栅可抑制涡旋与二次流.AIG 后增加混合器,可在保持流场稳定的基础上,减小氨氮比不均匀性.最后通过冷态模型及电厂现场反馈信息验证了数值模型的正确性与可靠性.     

导流板布置方式对矿用主要通风机扩散器性能的影响

为了研究导流板布置方式对矿用主要通风机扩散器性能的影响,采用RNG k-ε湍流模型对扩散器内部加装导流板前后3种进口速度所对应的内流场分别进行数值模拟,考察了导流板中心角与起始角对扩散器性能的影响规律。结果表明:未安装导流板时,扩散器内部存在较严重的流体积聚现象,制约了其性能的提高;对于所研究的3种进口速度,当安装的导流板中心角较小时,其起始角越大,扩散器的扩散效率越高,但对于部分起始角出现了因导流板头部上下两侧压力不均而形成的二次流,使流动损失增大;随着导流板中心角的增大,扩散器内部的流体积聚现象逐渐得到改善,二次流也逐渐减弱,当中心角达到60°时,扩散效率最高。     

预热催化氧化反应器导流系统的数值模拟与优化

针对反应室入口截面的气体速度分布均匀性对预热催化氧化反应器的氧化效率和运行稳定性的影响,利用CFD软件对预热催化氧化反应器反应室入口的导流分配系统进行模拟计算,确定了扩张段的最佳导流分配方案。结果表明：未加导流板时的原模型在反应室入口处,速度呈现出周围低、中间高的趋势,速度梯度比较大,反应室氧化床入口截面的速度分布不均匀性系数为0.8左右;布置了水平导流板之后,反应室纵向速度分布略微改善,反应室入口处截面的速度分布不均匀性系数降低到0.5左右;增加垂直导流板改装成网格状导流板后,反应室入口处整个截面的速度分布均匀性明显提高,不均匀性系数降低到0.2左右。     

基于FLUENT的静态充填混合器流场分析

针对用高水膨胀材料和浆料管道自流输送设计出静态充填混合器。利用计算流体力学的方法和多相流理论,建立浆料在混合器内的流动控制方程,在三维软件中建立流体模型进行数值计算。通过分析混合器内流场在各个方向的不同截面,得出浆料入口与混合器底部距离为1 m时最有利于浆料均匀混合,其流场涡流数量多且均匀,速度适中,湍流强度高,各截面均有混合效果,出口不容易堵塞。     

导流板对袋式除尘器流场影响的数值分析

袋式除尘器的内部流场是否均匀与气体进入袋室前的分配状况有很大关系,其中导流板对其影响较大。借助Fluent软件对添加导流板前后的流场进行数值模拟,结果表明:导流板对流场有明显的影响,添加导流板后袋室内气流的速度场分布更为均匀,滤袋出口流量的不均幅值大大降低。     

乏风氧化装置进气导流的流动均匀性研究

 运用计算流体力学（CFD）方法对乏风氧化装置内气流流动规律进行数值计算。研究不同导流板安置方式、板形、板长以及导流板数量对流动均匀性的影响。模拟结果表明：末端悬空的导流板对流动均匀性的影响明显好于末段封闭的导流板;弯板对改善氧化床内气流均匀分布的效果最明显,梯形板次之,直板最差;板长也是影响流动均匀性的重要参数之一,全板的流动均匀性最好,导流板相对板长越短,氧化床内气流分布均匀性越差;导流板的数量对流动均匀性也有较大影响,导流板数量越多流动均匀性越好,对应靠近入口处的氧化床内速度也越低。     

滤筒除尘器结构优化与流场研究

针对滤筒除尘器内部流场非均匀性,采用计算流体力学(CFD)软件Fluent提供的标准k-ε湍流模型对滤筒除尘器内部流场进行数值模拟,发现原实验模型存在气流分布不均等问题。因此提出除尘器结构改进优化措施,并应用正交实验方法研究了结构因素对滤筒除尘器内部流动特征的影响。研究结果表明:适当增加灰斗挡风板长度E、增加气流均布板数量C及减小其角度D能够有效提高流场均匀性,并且灰斗挡风板的设置能够有效避免二次扬尘;导流板数A和角度B对气流均匀性影响较小;影响流场均匀性程度各因素的排序为EDCAB。     

浮选柱旋流段入料方式对流场的影响

基于CFD方法,采用RSM湍流模型,对实验室旋流-静态微泡浮选柱进行了单相流数值模拟研究,通过PIV实验验证了数值模拟结果与实验一致,并在此基础上研究了循环流量和旋流段入料方式对流场的影响。结果表明:随着循环流量的增加,旋流倒锥段和柱浮选段内的轴向速度和切向速度均增大,循环量一定时,随着入射角度的增大,旋流倒锥段内轴向速度逐渐由"W"形向"U"形转变,切向速度呈下降趋势,柱浮选段内轴向速度和切向速度均降低,当入射角为90°时降低最明显,切向速度基本降至0m/s,旋流倒锥段内湍流耗散率随着入射角的增大而增大。入射角较低时,增大角度可增加微细粒矿物和粗粒级矿物的浮选概率,其中入射角为60°时最佳,继续增加入射角度,旋流矿化方式转变为管流矿化方式,不利于旋流段按粒度差和密度差分选,从而降低分选效率。     

基于FLUENT的矿用静态混合器内流场模拟

为解决煤矿新型超高水填充浆料的井下400 m混合问题,采用固液两相流理论与计算流体力学(CFD)方法,建立填充浆料在混合器中的流动控制方程;采用三维软件(UG)建立模型,并导入GAMBIT进行混合器的三维网格划分,在FLUENT中的3D单精度解算器中进行数值模拟。通过分析静态混合器中各截面的流动状态,获得静态混合器在既定条件下的最佳长度和浆料的出口速度。     

差速式抽采瓦斯稀释混合器运行特性

针对煤矿抽采瓦斯混兑稀释通入热逆流氧化装置氧化处理的需要,采用漩涡强制混合的思路,设计了差速式抽采瓦斯稀释混合器。采用数值模拟方法研究了混合器后管道内CH4的浓度分布,并针对煤矿现场运行参数波动的实际情况,研究了内外管道速度比、入口CH4浓度等运行参数以及抽采瓦斯与空气流量调节系统对混合效果的影响。研究结果表明,混合器后CH4浓度从管路中心到壁面逐渐降低,CH4分布的均匀性逐渐提高;内外管道速度比越小,混合气体浓度分布就越均匀;抽采瓦斯浓度变大导致不均匀性系数增大,而采用抽采瓦斯及空气流量自动调节系统时抽采瓦斯浓度越高则不均匀性系数越小,采用抽采瓦斯及空气流量自动调节系统可确保差速式抽采瓦斯稀释混合器有效促进CH4均匀分布。     

应力场、温度场、声场作用下煤层气的渗流方程

采用自制的可控声震法煤层气渗流实验系统,研究了不加声场和加声场作用下煤样的渗透特性,研究得出：在不加声场作用下,当矿压、孔隙压力、温度一定时,在煤样应力应变曲线的初始压密阶段和弹性阶段,渗透率随轴向有效应力的增大而减小。在应变硬化阶段,渗透率随轴向有效应力的增大而增大,临近试件破坏时,渗透率骤增;在不加声场作用下,当轴向应力、孔隙压力、温度一定时,煤样渗透率随有效矿压的增大而减小,且呈负指数关系;在声场作用下,当轴向应力、矿压、孔隙压力、温度一定时,声场作用能提高煤样的渗透率,且渗透率随作用时间的增长而增大。在实验研究成果的基础上,建立了应力场、温度场、声场作用下煤层气的渗流方程     

复合力场螺旋溜槽流场特性及应用实验

为了提高细粒级磁性矿物的回收率,在螺旋溜槽上施加磁场,形成重力场与磁力场相结合的复合型设备.该设备的磁系采用柔韧度高、梯度大、磁场强度分布均匀的磁性橡胶板,可实现磁力场的按需分布.应用模拟软件模拟在槽面上添加不同磁场强度下的矿物粒子分布规律,验证了复合力场螺旋溜槽可有效增强磁性颗粒向槽面内缘流动的趋势,从而有效提高磁性颗粒的捕收.相较与普通螺旋溜槽,分选钛铁矿可提高精矿TiO2含量1％,回收率9％.     

浅述场与地球物理勘探

从场的概念及其意义论述了场与地球物理之间的关系,在地学勘探过程中要深入研究场对地学勘探的意义。     

宁正煤田白垩系岩层冻结温度场实测与数值分析

宁正煤田煤层上覆巨厚白垩系富水岩层,井筒多采用冻结法施工。由于对该岩层冻结温度场扩展特性以及冻结壁受水化热影响范围等缺乏研究,导致冻结设计不合理、冻结壁交圈时间预判不准确等问题。针对上述问题,以宁正煤田新庄煤矿风井为背景,通过现场实测和数值模拟,对该矿井白垩系砂岩地层冻结温度场扩展特性、外井壁混凝土水化热对冻结壁的影响开展了研究。实测结果表明:砂岩地层冻结初期温度快速下降,平均降温速率达0.23℃/d,冻结锋面的发展速率达21.08 mm/d;混凝土水化热对冻结壁温度场的影响大,冻结壁的融化深度范围为440~480mm,距离外井壁50 mm的3#测点温度升高了33.6℃,平均升温速率达到了2.6℃/d。通过对数值模拟与实测结果比较发现:砂岩地层冻结壁扩展速度、井帮温度等参数值基本一致,能很好地预测冻结壁温度场变化规律。     

不同冲击倾向煤样表面温度场与变形场演化特征

采用实验手段,研究单轴压缩过程中,冲击倾向性和非冲击倾向性煤样表面变形场和温度场演化特征。运用白光散斑分析方法,对样品表面变形局部化带演化进行数据分析,发现非冲击倾向性煤样局部化出现在加载的弹性阶段,而冲击倾向性煤样出现在塑性阶段,冲击煤样的变形场演化要较非冲击煤样剧烈;冲击煤样与非冲击煤样的变形局部化内部区域温度整体较外部区域高,且变化规律基本相同,而局部化内外温差变化与其相反;冲击煤样的绝对温度变化较非冲击样品变化大;冲击煤样的温度场对应的变形局部化演化较非冲击煤样简单;基于不同煤样的全岩矿物分析及黏土矿物成分分析,对比了冲击煤样与非冲击煤样内部晶体、非晶体及黏土矿物的含量,从而探讨内部组分对宏观温度场和变形场的影响。     

煤炭地下气化覆岩温度场和裂隙场变化机制模拟研究

对我国内蒙古地区某煤炭地下气化研究区的气化煤层顶底板岩石试样进行了热物理参数的测定,并建立了各岩性岩石的比热容和导热系数随温度变化的拟合曲线方程,运用COMSOL Multiphysics软件对气化煤层覆岩的温度场情况进行了模拟,根据温度场的分布情况建立了阶段式的地下气化FLAC3D力学模型,通过调节对应温度的泥岩力学参数,实现了对顶板泥岩的温度反演,并得到了气化研究区的覆岩裂隙发育特征.将相应位置的裂隙高度实测值与模拟值进行对比,在5%的置信区间下R2值达到0.91,验证了所建立的力学模型的可靠性.     

献县地热田地温场特征及控热因素研究

献县地热田位于冀中台陷和沧县台拱2个构造单元之间,热储层自上而下可分为上第三系孔隙型热储层和基岩岩溶裂隙型热储层。分析了献县地热田的地热地质条件和地温场特征,从热源、地下水活动、地热流体成因和演变过程、岩性以及地质构造方面研究该地区地温场的控制因素。研究表明,献县地温场横向分布形态与地质构造单元相对应,纵向上受岩性和地下水活动的影响。地热田的主要水源为大气降水,热流沿断裂或基岩斜坡进行汇集,构造格局制约热流方向,是以热传导类型为主的平原圈闭型地热田。     

巨厚火成岩下采动裂隙场与瓦斯流动场耦合规律研究

为考察巨厚火成岩下远程下保护层开采覆岩采动裂隙场与瓦斯流动场耦合规律,通过采用理论分析、相似模拟试验、数值模拟实验及现场观测的方法,分析了覆岩垮落变形和裂隙发育规律,研究了巨厚火成岩下瓦斯储运规律。结果表明：巨厚火成岩控制着其上覆岩层的全部运动,弯曲带内存在裂隙与离层长期不闭合的区域,即离层区;弯曲带内离层区存在大量离层裂隙和少数穿层裂隙,其中裂隙成为瓦斯运移的通道,离层成为瓦斯的富集区;巨厚火成岩下断裂带与离层区内气体运移与煤岩体变形之间存在着复杂的相互作用,它是渗流场、浓度场和裂隙场（包括离层）之间耦合的一个动态平衡体系。     

阳泉二矿井田地质构造特征及古应力场分析

通过对阳泉矿区二矿井田宏观地质构造特征及小断裂统计分析，得出该井田含煤岩系沉积受古华夏系ＮＥ向沁不坳陷的控制，成煤后又经历了三期构造运动的叠加改造。对应力场演化及结构面改造历程的认识，对煤矿生产具有重要的指导意义。     

湘南黄沙坪—宝山矿田构造应力场控矿规律 及找矿方向分析

黄沙坪—宝山矿田位于湘南千里山—骑田岭矿集区,矿田内构造具多期性,且矿体产出明显受构造控制。在以往对于该区构造的研究中,缺乏针对构造变形过程及其控岩控矿过程的构造应力场数值模拟研究。基于前人研究成果,对矿田典型地质构造点进行详细解析,进一步完善了矿田构造体系和主要构造期次的应力状态,并运用ANSYS有限元数值模拟软件,探讨该矿田成矿前期、成矿期构造应力场分布特征及演化,总结构造变形特征及构造应力场控岩控矿规律,认为成矿前受区域SN向挤压作用形成近SN向压扭性断裂,而EW向断裂表现出明显的应变能低值,为之后岩浆侵位提供有利条件;成矿期最大主应力优势方位转变为NE向,且最大剪应力强度较大,指示该期变形强烈,并对先存构造有较强烈的改造作用,此时EW向应变能低值断裂带为岩浆侵位的有利通道,并受矿区外围NE向应变能高值断裂带的限制,使其能够在低应变能区不断聚集并沉淀成矿。最终通过对已知矿点构造应力场特征对比研究为该区找矿方向提供依据。