脱硫吸收塔深度除尘气液固三相模拟研究

脱硫吸收塔内部流场较为复杂,涉及到气液固三相介质流动。采用欧拉（Eluer）多相流模型和DPM（discrete phase model）模型,建立惯性撞击、拦截和热泳捕集作用机制的液滴捕集颗粒物模型;利用CFD数值模拟分析了液滴粒径等6种运行参数对脱硫吸收塔除尘效率的影响规律。结果表明:亚微米级颗粒物的除尘效率较低,全塔对其除尘效率只有10%左右,而微米级颗粒在全塔内的除尘效率在99.98%以上;通过减少液滴粒径,增加烟气流速,适当增加液气比,均能有效提升微米级颗粒的脱除效率,尤其是1.30~2.05 μm之间的颗粒物;而通过调节喷淋参数,对颗粒物除尘效率的提升作用并不大。     

湿法脱硫喷淋除尘过程的数值模拟

脱硫塔的协同除尘作用可进一步降低燃煤颗粒物的排放。建立了描述塔内气液固三相运动的数学模型与计算方法,对脱硫塔喷淋浆液的协同除尘过程进行数值模拟。结果表明:颗粒的脱除效率随颗粒粒径增加而升高;亚微米级颗粒主要靠热泳捕集,气液温差大的区域是其主要捕集区域;微米级颗粒主要靠惯性捕集,喷淋层附近单液滴捕集效率最高;入口附近液滴浓度高、气液温差大且原烟气的颗粒物浓度高,是各粒径颗粒被捕集的最主要区域。提高气液两相温差、气液相对速度、塔内液气比可优化脱硫塔的协同除尘性能。     

脱硫浆液泵内部流场的数值模拟及磨损特性分析

以某600MW火电站湿法烟气脱硫系统混流式浆液循环泵为实例,应用计算流体力学(CFD)软件FLUENT6.2,采用Euler多相流模型、扩展的标准k-ε湍流模型与SIMPLEC算法,对脱硫浆液泵内的固液两相三维流场进行了数值模拟,揭示了在不同固相颗粒直径以及固相体积浓度条件下脱硫泵内固液两相浓度分布、速度分布以及磨损特性规律,以期为完善脱硫浆液泵理论和电厂脱硫浆液泵的实际改造与运行提供可行性参考意见.     

水力机械转轮内固液两相流的三维贴体数值模拟研究

本文利用悬浮体固液两相流颗粒群模型的理论研究成果,对在含沙水流中工作的水力机械转轮内部的固液两相流进行了数值模拟研究。首先针对水力机械转轮内部的悬浮体固液两相流的流动特性,通过探讨固液两相间的作用力本构关系式,简化了颗粒群模型中复杂的理论方程,建立了能进行数值模拟的欧拉方程。然后提出了一种新的数值模拟方法,即：在贴体坐标系下采用有限体积法,利用单一网格拟人工压缩技术,解决欧拉方程中的压力－速度关联问题和压力波动问题,并从理论上分析论证了该技术的严密性和有效性。作者利用此技术分别对轴流式水轮机转轮内实际工况下单相流与固液两相流的欧拉方程进行了数值模拟,在计算过程中,该技术能保证数值快速收敛和结果合理。最后对两相流流场的模拟结果进行的分析表明本文提出的数值模拟方法和拟人工压缩技术是成功的     

撞击距离对撞击流吸收器湿法脱硫脱硝特性影响的三维数值模拟

针对撞击流吸收器尿素湿法同时脱硫脱硝实验中,撞击距离对吸收器内的流场和脱硫脱硝效率存在影响的问题,基于颗粒动理学理论,结合双流体模型建立了气液流动反应耦合的三维数学模型,对尿素湿法撞击流吸收器同时脱硫脱硝过程进行了三维数值模拟。模拟结果表明:随着无量纲撞击距离的增加,脱硫效率保持在94%以上,脱硝效率在40%~50%变化,当无量纲撞击距离为2.4~3.1时,脱硝效率最高。     

流化床内沉浸管磨损特性的理论预测

基于气固两相双流体模型和颗粒动力学方法模拟流化床内气体和颗粒流动特性，采用单层能量耗散磨损模型模拟沉浸管的磨损率和亚网格尺度模型(SGS)模拟气相湍流流动，同时应用贴体坐标系使计算网格与沉浸管表面相吻合。模拟计算得到了沉浸管的瞬时磨损率和时均磨损率。数值模拟流化床内气固两相流体动力行为和沉浸管磨损特性。模拟计算结果表明沉浸管磨损受气泡尾涡及颗粒运动的直接影响。分析了沿沉浸管环向时均磨损率的变化规律。当沉浸管横向相对节距为2.0~3.0时磨损率达最大。数值模拟得到的流化床内构件磨损率与前人的实验结果和数值模拟相吻合。     

流化床气化炉气固两相流三维数值模拟

为了研究流化床内气固两相的流动特性,阐述了应用CFD软件Fluent进行流化床内气固两相流数值模拟的计算模型及数值方法,数值模拟选用双流体模型结合颗粒动力学进行流化床内三维的气固两相流模拟,并对数值模拟结果进行了分析.模拟结果表明,该计算模型能够研究流化床初始流化过程,分析某一瞬时颗粒轴向、径向固含率及速度场分布,研究单个气泡周围颗粒速度矢量.     

重力条件对稠密气固两相流动特性影响的数值模拟

基于稠密气体分子运动论和颗粒动力学,考虑颗粒与颗粒之间离散介质特性,应用稠密气固两相流动的欧拉-欧拉双流体数学模型,采用大涡模拟求解气相湍流流动,数值模拟航天环境中部分重力条件和地面重力条件下气-固反应器内稠密气固两相流体的流动行为,得到了颗粒浓度、气相和颗粒相速度以及源于颗粒间碰撞而产生小尺度颗粒脉动强度的详细分布.计算结果表明：重力条件是影响稠密颗粒流体动力特性的重要因素,重力降低有利于在系统中产生非均匀结构和增强小尺度颗粒脉动强度.     

脱硫吸收塔深度除尘气液两相流数值模拟研究

脱硫吸收塔内部流场较为复杂,涉及到气液固三相介质流动。CFD(计算流体动力学)数值模拟采用欧拉多相流模型和DPM(离散相模型),主要用于分析气液两相速度场及温度场的分布情况。研究结果表明:气液两相相对速度越大,液滴对颗粒物的惯性捕集效率就越高,有利于微米颗粒物在塔内的捕集;气液两相温差越大,液滴对颗粒物的热泳捕集效率就越高,有利于亚微米颗粒物在塔内的捕集;但相对速度和温差较大的区域,液滴体积分数较低。     

搅拌罐内气液两相流场的数值研究

利用双流体模型对搅拌罐内气液两相的全三维流场进行了数值模拟。在建模过程中采用多参考坐标系法描述搅拌桨和挡板间的相互作用,并考虑通气引起的搅拌罐内液位的上升。考察了不同的曳力模型对计算结果的影响,研究了搅拌罐内气液两相的流动行为。结果表明:建模方法无需事先估算出气体到液面处的上升速度,方便了建模过程中边界条件的设置。采用这一建模方法不仅可以准确地捕获搅拌罐内气液两相流场的结构特征,而且可以反映出通气对搅拌罐内液位高度的影响。Schiller-Naumann曳力模型比较适合于搅拌罐内气液两相流场的数值模拟。     

水煤浆水平管内流动特性数值模拟

基于颗粒动理学理论,采用Eulerian多相流模型对水平管内水煤浆流动进行模拟,并采用RNG k-e湍流模型描述颗粒间具有强烈作用的两相湍流流动。将具有双峰分布特性的煤粉颗粒看作直径不同的 2 种固相,同时考虑固相与液相、固相与固相之间的动量交换。模型的有效性通过与计算相同条件下的压降试验值验证。在此基础上,通过模拟考察入口流速和浓度等因素对浓度分布、速度分布及压降的影响。结果表明：重力因素及不同颗粒相间的相互作用是影响颗粒相管内浓度分布和速度分布的根本原因。     

气化炉激冷室下降管内气液两相热质同时传递过程数值研究

采用流体体积双流体模型对德士古水煤浆气化炉激冷室下降管内气液两相热质同时传递过程进行数值研究,并建立了水蒸气在气相主体中的组分传输模型。数值预测的下降管内温度分布规律与实验结果吻合较好。据此探讨了相变对下降管内液膜流动形态的影响以及流动对水蒸气分布的影响,研究结果表明,相变对液膜形态有显著影响;气体对水蒸气的携带作用使得下降管内水蒸气沿高度方向上呈大梯度分布,出口处水蒸气浓度最高,下降管内存在气体带液的现象。     

错流移动颗粒床高温除尘模拟和操作特征分析

颗粒层内的沉积粉尘是影响颗粒床过滤器除尘效率和操作压降变化的重要因素，考虑颗粒层内沉积粉尘对除尘过程的影响，基于捕集单元的收缩管模型，建立了二维的气固错流移动颗粒床过滤器除尘过程的数学模型。分析了主要设计和操作参数对颗粒层除尘效果的影响，并对颗粒层内气体流动规律、粉尘沉积特点和气体含尘浓度变化进行了模拟分析。颗粒层内的沉积粉尘在气、固流动方向上具有二维分布的特点，沉积粉尘分布导致局部气体过床的阻力和捕集单元除尘效率的变化。模型计算结果和高温煤气除尘实验数据比较表明，表观过滤气速0.1~0.3 m/s范围内，计算值与实验结果吻合较好，可适用于过程的设计和优化。     

一种燃气轮机轴流压气机通流设计方法研究

随着燃气轮机国产化率的提高,开发具有自主知识产权的燃气轮机轴流压气机通流设计软件成为重要任务。在分析了轴流压气机通流设计方法和流程后,提出以反动度和压比作为压气机整体计算的迭代收敛参数,以平均半径和熵增作为各级计算的迭代收敛参数,算得轴流压气机各级的热力参数和几何尺寸;基于Visual C#开发出燃气轮机轴流压气机通流初步设计程序,可输出基于SolidWorksAPI函数的宏文件,在SolidWorks环境下自动生成所设计压气机的三维参数化模型。程序的计算结果与某型燃气轮机轴流压气机的实际参数对比,轴截面各项几何尺寸的计算值与实际值吻合较好,证明本程序能满足工程应用。     

三维两相流数值模拟改善烟气脱硫吸收效率

以燃煤电厂实际运行的2×135MW机组脱硫系统的喷淋塔为研究对象,利用Fluent软件中的离散相模型,设计不同的运行参数和运行条件对塔内气液两相流场几百个喷嘴的喷淋进行尽可能真实的三维数值模拟,进而发现喷淋塔在主要工况条件下运行时,塔内气速分布不均,塔内气液比延径向中部大周围小的设计缺陷。模拟对喷淋塔的现场运行以及结构优化设计有一定的指导作用,节约时间,降低成本,给实际工程设计以参考借鉴。     

垂直管煤粉高压密相气力输送特性的模拟研究

基于颗粒动力学理论,采用k-e-kp-e p湍流模式,对垂直管内高压密相上升流的三维流动行为进行了数值模拟,其颗粒浓度高达30%,并对部分模拟结果进行了实验验证。模拟过程中考虑了气固两相之间的湍流相互作用,得到了两相速度分布、浓度分布和湍流强度分布,考察了表观气速、输送压力和煤粉粒径对流动行为的影响。模拟结果显示：表观气速的增加导致压降梯度先减小后增加,导致煤粉浓度减小;输送压力的减小导致压降梯度减小;煤粉粒径的增加导致压降梯度增加。通过实验得到了表观气速和输送压力对压降梯度的影响。数值模拟结果与实验结果吻合较好。     

贫燃催化燃烧燃气轮机的燃烧与系统性能分析

介绍了贫燃催化燃烧燃气轮机系统的流程及特点。应用改进一维塞流数学模型,进行催化燃烧数值模拟,并用试验进行验证,分析催化燃烧的影响因素。在Aspen Plus软件中建立了系统模型,选择3个独立设计变量,即压气机压比、回热器回热度以及透平入口温度,进行系统性能分析。得到的主要结论有:在回热度及透平入口温度一定的情况下,随着压比的增加,燃烧室入口温度降低。为保证甲烷转化率,增加了甲烷浓度,从而降低了系统热效率。合理优选透平入口温度,对系统优化设计至关重要。透平入口温度及压比一定的工况下,回热度越低,系统热效率越低;在回热度一定且小于临界值时,压比越大,对催化燃烧的影响越大。     

电站锅炉脱硫出口烟道数值模拟及优化

针对某火力发电厂脱硫出口烟道产生涡流、振动等问题,利用数值模拟和现场测试相结合的方法,对烟道气流分布进行模拟计算。结果表明：脱硫出口多处流场分布不合理是产生涡流、振动的主要原因。通过加装导流板并进行验证计算,改善了烟道气流分布,彻底解决了此问题。     

Thermal resistance network model for heat sinks with serpentine channels

Serpentine channels in liquid cooling have received considerable attention for their high heat transfer coefficient and potential applications in high heat flux electronics. In this paper, a simple thermal resistance network model is proposed to simulate the thermal performance of heat sinks with serpentine channels. The model comprises a series of thermal resistance units connected by flow networks, which display the temperature and pressure distribution between units. By varying the Reynolds number of the fluid and the aspect ratio of the channel, temperature and pressure results of a 10‐channel serpentine heat sink are obtained and subsequently compared with full three‐dimensional computational fluid dynamics simulations. The results demonstrate that the model can predict the heat transfer characteristics of serpentine channels with high accuracy and significantly less computing time. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

移动床过滤除尘的直接数值模拟研究及实验对比

利用格子气和软球模型建立气固两相流数值模拟计算模型，模拟计算了在同一风速下碰撞次数与粉尘粒径之间的关系，初步研究移动过滤层颗粒对粉尘尺寸的过滤选择性。计算统计的结果与实验结果对比发现，二者存在定性上的一致。计算结果表示在移动床过滤中过滤效率对尘粒粒径具有明显的选择性，而且研究结果还表明格子气自动机模型可用于模拟流体在复杂边界条件下多孔介质细微通道内部的流动。