开孔率对导流型防风网防风抑尘性能影响的数值模拟

应用CFD模拟软件Fluent 6.2对不同开孔率下导流型防风网的流场进行了研究,分析了网后料堆表面速度、料堆表面压力、料堆表面湍流强度等参数的分布规律,研究了开孔率对导流型防风网抑尘性能的影响。模拟结果表明:不同开孔率的防风网后存在两个速度回流区,随着开孔率的增大,速度回流区范围逐渐减小;来流风经过防风网后速度沿料堆表面逐渐增大,在料堆顶部达到最大后逐渐减小,开孔率为30%时料堆表面速度最小,降至来流风的7.1%;防风网后,由于速度回流区与渗流风上扬区相互作用,使得料堆表面湍流强度逐渐增大,在料堆顶端时湍流强度达到最大;综合分析网后料堆表面速度、压力、湍流强度的变化等因素,导流型防风网开孔率为30%时抑尘效果最佳。     

加料速度对分级机内部流场的影响

用Fluent软件模拟仿真分析了FTW型涡轮空气分级机内部流场的动态压力、湍动能、流动速度的分布, 对比分析不同加料速度对分级机内部流场的影响。结果表明:加料速度增加, 动态压力降低, 但分布曲线的对称性更好;湍动能降低, 但分布更为均匀;径向速度增加, 切向速度和轴向速度都降低, 且分布更为均匀, 其中轴向速度较大, 对流场影响更大;有利于流场稳定, 更有利于物料分级。实验测试了分级粒径分布部分支持这些效果。     

陶瓷膜过滤器管束末端板开孔数量对流场影响的数值模拟

使用Fluent软件，模拟陶瓷膜管管束末端板上是否开孔以及开孔数量对膜过滤器内流场的影响。结果表明：膜管管束末端板上开孔可以增加流体流动空间，使末端板上、下表面处的流动死区减小，流体流速更加均匀；随着开孔数量的增加，流体位于末端板周围的最大流动速度得到有效降低，膜过滤器进、出口压降降低，膜过滤器内部流场的流动阻力减小，当开孔数量为12个时，膜过滤器内的流动效果最佳。     

双锥导流式进气分布器内流场的数值模拟

双锥导流式进气分布器是针对大型反应器开发的进气均布装置,今利用FLUENT软件采用κ-ε 湍流模型,对其在不同结构参数下的流场分布进行了数值模拟.考察了分布器外锥对分布器性能的影响,通过改变外锥上导流槽的尺寸和方位,得出了在既定的床径下达到沿分布器内锥外表面压力均布要求时的外锥最优尺寸.通过模拟分布器内锥在不同的开孔率及四个不同锥角时床内的流场分布,考察了气体分布随内锥开孔率及锥角的变化趋势,分析得出使分布器压降低,流场分布最优时的内锥开孔率及锥角分别为0.89%、60°.并与实验测试结果进行了比较,模拟结果与实验结果基本吻合.     

基于阶跃射流的撞击流反应器流场动态特性分析

利用实验与数值模拟方法对动态阶跃型撞击流反应器流场特性进行研究,分析不同入口速度条件下流体流动规律、湍流特性以及能量水平。结果表明,动态阶跃型入口条件下,撞击面在两喷嘴之间周期性移动,流动参数也会发生周期性变化。随着入口平均速率的增大,驻点速度逐渐增大;随着两喷嘴入口速率差的增加,撞击面移动速度加快,撞击区流体湍流强度逐渐增加;随着入口平均速率与入口速率差的增大,XOZ平面在一个周期内的平均湍动能逐渐减小。对比动态撞击流反应器与稳态撞击流反应器内流场特性,探究动态入口条件对撞击流反应器流场特性的影响。结果表明,动态阶跃撞击流反应器湍流黏度、湍流强度和湍动能等参数均明显高于稳态撞击流反应器,撞击轴线上的湍动能梯度分布大于稳态撞击流反应器。动态入口条件下撞击流反应器流体湍动更剧烈,能量水平更高,有利于增加流场内流体扰动与促进混合。     

单螺杆挤出机熔融输送段冲蚀磨损特性研究

采用离散相位法(DPM),建立单螺杆挤出机熔融输送段熔体输送模型,分析流场特性并预测螺杆易发生冲蚀的区域,研究螺杆转速、填料粒径和填料质量分数对螺杆冲蚀的影响.结果表明,流场压力从入口向出口逐渐升高,且螺棱推力面处的压力大于螺棱背面的压力;流场速度分布沿着径向从机筒向螺杆表面逐渐增加;螺棱推力面顶部、螺棱背面顶部和螺棱...     

高粘度流质下管壳式折流板开孔换热器换热性能的数值模拟

通过数值模拟计算研究了4块弓形折流板管壳式折流板开孔换热器在高粘度流质下的强化换热性能。模拟结果表明,在高粘度流质中折流板开后换热器压力分布比未开孔前分布均匀些,温度分布同样遵循相似规律,未开孔折流板背根部会产生滞留区,并且滞留区随着速度的增大而增大,折流板开孔后会对流体产生扰动作用,从而改善滞留区,有助于强化传热。     

分层填料旋转床气相流场的CFD模拟研究

分层填料旋转床(SP-RPB)是一种新型高效的化工过程强化设备,对气相阻力控制的吸收、精馏等传质过程有明显的强化作用。文中采用计算流体力学方法(CFD)对该结构旋转床内的气相流场进行了模拟研究,分析了流体流速、转子转速及填料转动形式对SP-RPB内部压力场、速度场和湍动能分布的影响规律。计算使用RNG k-ε湍流模型和SIMPLE算法,填料层用多孔介质(Porous Media)模型,模拟结果与实验数据吻合良好。结果表明:SP-RPB内气相压降主要产生在填料区,切向速度远大于径向速度,流场以旋转场为主,湍动程度高于普通的旋转填料床,且湍动能沿径向的分布更为均匀,表明分层填料旋转床在强化气相传质方面比普通旋转填料床更具优势。     

捷流式高剪切混合器的数值模拟

借助计算流体力学(CFD)模拟的方法对中试规模的捷流式高剪切混合器的水力学特性进行了研究。首先,通过对比捷流式高剪切混合器的功耗对CFD模拟方法进行了验证,功耗的计算结果与实验结果吻合良好,误差小于20%。其次,考察了转子桨叶倾角、定转子剪切间隙宽度和定子底面开孔直径等混合器结构参数的变化对高剪切混合器混合头附近的流场、剪切速率分布和湍动能耗散率分布的影响。由结果可知:定子侧面射流区的平均速度分布、平均剪切速率分布、平均湍动能耗散率分布与径向外排流体流量的变化趋势相同,均随定子底面开孔直径减小或转子桨叶倾角增加而逐渐增大。此外,随着转子桨叶倾角的增加定子下方区域流体的流型逐渐由下排变为上吸,这预示着相应区域内流体产生的卷吸效果可能会发生改变。     

网状孔板纵向流换热器壳程流体流动及换热的三维数值模拟

利用Fluent软件对网状孔板纵向流换热器壳程流体流动及换热进行了三维数值模拟,得到了壳程流体温度场、速度场及压力场等细观信息。根据模拟的结果,揭示了网状孔板强化壳程流体换热的机理,分析了壳程流体沿轴向流动及换热的性能,总结了近壁区流场及温度场的特点。     

浆体管道三通后的单孔消能孔板流场研究

为了研究浆体管道三通后的单孔消能孔板流场，使用Fluent对不同流量和孔板安装位置(孔板与三通相连或在三通下游0.5 m的流场进行了数值模拟。首先，工况1孔板后管道北侧出现回流，将对管壁造成冲蚀，工况2孔板后流动未出现明显回流。其次，工况1管道水平段中轴线上的压力沿流向先减小后增大，在三通前取得最小值，在关闭的阀门处取得最大值，但压力波动幅度较小。工况2的压力变化趋势与工况1的类似。最后，安装孔板的管道竖直段中轴线上的压力沿流向先减小后增大。工况2较工况1的消能能力有小幅提升，但压力恢复平稳的位置也往下游移动了约0.5 m。     

滚筒端面对颗粒物料轴向流动特性影响的离散模拟研究

针对碎渣工艺中仅一个端面可随侧壁转动的短滚筒体系，采用离散单元法模拟研究了滚筒轴径比和转动速度对颗粒物料轴向流动特性的影响。模拟结果表明，系统内形成了显著的轴向对流结构：物料层顶部处颗粒物料会朝向滚筒固定端面一侧运动，而物料层趾部区域颗粒则朝向滚筒转动端面一侧运动。低转速条件下，沿物料自由表面由顶部到趾部，颗粒轴向速度呈非对称分布，顶部区域颗粒轴向速度绝对值显著小于趾部区域颗粒轴向速度绝对值；两部分区域颗粒轴向速度绝对值分别在y/R=±0.725处达到极大值，且轴向速度为0的位置并不出现在切向的中间位置。改变滚筒的轴长对这种非对称分布的影响近似可忽略，但是增大滚筒转速会增大颗粒轴向运动速度并逐步减弱这种非对称性。改变滚筒转速，对物料顶部区域颗粒的轴向流动的影响要大于对趾部区域颗粒轴向流动的影响。当滚筒轴径比达到1.2后，滚筒转动端面对物料轴向流动的影响区域不会随滚筒转速的增大而呈现显著变化。这些结果为实际滚筒碎渣工艺的结构优化提供了理论指导。     

双转子连续混炼机转子混炼段流场的数值研究

采用有限元分析软件POLYFLOW对非牛顿聚合物熔体在ECM30双转子连续混炼机转子混炼段的三维等温流动进行了数值模拟，得到了转子混炼段流场的压力、各速度分量、剪切速率的分布。通过对这些流场参数分布的分析。发现在该类混炼机的轴向存在着一定的反向流动。使得该设备具有较强的轴向分布混合特性；另一方面，转子螺棱顶部与机筒内壁的问隙处存在较大的剪切速率，保证了对物料进行有效的分散。     

基于逆向挤出的七孔发射药口模设计

为了探究七孔发射药挤出后偏孔的原因和寻求一种改善发射药的挤出偏孔的解决思路，通过模拟研究发射药挤出时在模具内的流动性掌握偏孔规律使其朝着理想的方向偏孔；根据几何模型建立发射药的内流道模型，以Bird-carreau law模型进行模拟分析，通过正向挤出模拟对挤出形状和尺寸进行了数值预测；然后对挤出过程进行逆向数值模拟设计了口模形状，重点分析了挤出过程的流场分布与压力分布，用设计后的口模模拟正向挤出，从理论上验证了逆向设计口模的可行性。结果表明，相较于压力和剪切速率，流速分布不均是导致发射药挤出偏孔的关键因素之一；发射药在模具挤出时，根据模具入口处截面的速度分布可以看到药料入口处的流速分布是不同的，靠近壁面处流速低，模针与模针之间流速高，最大流速约为最小流速的1.5倍；离开模具后大部分区域流速变小，其中流速快的部分因为流速降低导致面积增加，流速慢的区域因为流速增大导致面积减小，速度的重新分配引起自由表面的挤出变形；逆向挤出模拟可以对发射药的挤出偏孔提供补偿作用，并对逆向设计的口模形状进行了挤出验证，其挤出物的孔形与之前相比更为规整。因此通过逆向挤出设计口模形状有望提高发射药挤出的良品率。     

增强反应注射成型机混合头内流体高压高速对撞过程模拟与分析

以型号为MK?8/12UL?2K的L 形混合头为模型，运用了CFD数值模拟软件对混合头腔内两相物料流体的高压高速对撞进行了模拟分析。通过控制变量法分别探究了流量和黏度对混合结果的影响，同时为了更好地表征玻璃微珠在混合过程中的运动情况，还对整个流场进行了粒子示踪分析。结果表明，增加质量流量会导致混合腔内速度压力的提升，也就是对撞程度变高，对撞的位置会更加偏向于黏度高的物料出口侧；增加黏度会导致混合腔内物料的压力提升速度降低，同时对撞的位置会明显更加偏向于黏度高的物料出口侧，且摩擦力显著增加；粒子停留时间则随质量流量的提高而减短，随物料黏度的提高而增加；通过模拟获得的这些结果为混合头设计及工艺优化工作提供了一定的参考价值。     

快速流化床内气固两相流动态压力的实验研究

对快速流化床内轴向动态压力进行了测量,分别通过标准偏差、功率谱以及多尺度小波分析研究了流化床内的动态特性。研究结果表明:压力脉动的强度沿轴向由下至上逐渐衰减,且在循环速率较高时,底部压力脉动标准偏差与顶部之间存在着明显的转折;压力信号的主频随着颗粒质量流率的增加,其所对应的峰值(即脉动强度)有所增加,而主频的频率逐渐降低。通过压力脉动的小波多尺度分析表明:流化床内压力脉动中,小尺度信号主要体现在由于气体与颗粒的湍动、颗粒碰撞、颗粒团聚物的形成与破裂等高频部分的信号;中尺度信号主要捕获来自于不稳定进料所引起的较大的压力脉动;大尺度信号与床层的宏观稳定性相关。研究结果表明,通过对动态信号的微观分析可以深入认识气固两相流的瞬态参数特性以及气固间的相互作用机制。     

压力旋流式喷嘴喷淋液膜区换热过程的数值模拟

利用Fluent软件对压力旋流式喷嘴的内外流场进行了数值模拟，以等效的二维网格模型模拟圆周对称的三维流动，多相流和湍流模型分别采用VOF和雷诺应力模型。在两种条件下，对喷嘴流场进行模拟：①气相为空气，不发生相间热质传递；②气相为饱和水蒸气，发生相间热质传递。相变模型采取Fluent中内嵌的Lee模型。将数值模拟结果同实验结果进行对比，并以数值模拟的数据对喷嘴内外流场展开分析。模拟结果显示，由于液相在喷嘴旋流室内的螺旋运动，导致喷嘴内部形成“空气芯”，液相速度在喷嘴旋流室与收缩段的连接处变化剧烈；另外，发生相间热质传递条件下，流场的压力要整体稍低且速度场的速度最大值更大；液膜的传热系数沿液膜流动方向不断减小；因气相冷凝使得液膜厚度更大，液膜破碎长度也因蒸气冷凝而变得更长。     

相结构对PBE/EVA共混物CO2釜压发泡材料结构的影响

以熔融共混的方法制备了具有不同相结构的丙烯基弹性体/乙烯?醋酸乙烯共聚物（PBE/EVA）共混物，并进行了CO₂釜压发泡。通过差示扫描量热法（DSC）、动态热力学分析（DMA）、扫描电子显微镜（SEM）等方法研究了PBE/EVA共混物相结构对其发泡后材料泡孔结构的影响。结果表明，当共混物相结构为海岛相结构时得到常规的蜂窝状泡沫；而当相结构为双连续相结构时，获得了一种网状的开孔结构，这主要归因于两相组分黏度的差异。     

基于有限元渗透分析的高压自紧式快开人孔密封性评估

高压自紧式快开人孔的密封性分析是结构工程设计的重要组成部分。通过对该结构进行塑性计算和接触计算，利用有限元分析技术中的流体渗透压力，物理真实地模拟密封过程，追踪分析密封结构在加压过程中的接触状态，量化确定密封面的渗透程度，并据此判定密封结构的密封可靠性。     

环形分布器内变质量流动的CFD模拟研究

环形分布器是实现导热介质在列管式固定床反应器壳程均匀流动的关键部件,文中采用计算流体力学方法(CFD)对环形分布器内的变质量流动进行了模拟研究。首先计算了环形通道内的速度和静压力分布,在此基础上研究了穿孔阻力系数随开孔几何结构以及入口流体流速的变化规律。模拟结果表明:环形通道内存在较明显的速度梯度和压力梯度;随着流体不断分流,在流道内的流动速度不断减小,静压力逐渐增大。因此,需要沿流动方向将开孔直径逐渐减小,以增大穿孔阻力,从而实现流体的均布。对穿孔阻力系数变化规律的研究结果表明:穿孔阻力系数ξ与出口和主流道的流速比ui/u、厚径比δ/di和入口雷诺数Re0有关。在模拟范围内,ξ先随ui/u的增大而减小,到达一个临界值后,ξ不再随ui/u的增大而变化;δ/di对ξ影响不太明显;当Re0属于湍流范围时,ξ随Re0的变化不太明显,但是总体随Re0的增大而减小。