不同水位对泵站进水池流态影响的数值模拟

采用Volume of Fluid(VOF)模型对田山泵站进水池进行了三维流场计算,分析了不同水位及开机组合情况下泵站进水池的水流流态.研究发现:泵站低水位运行时,由于淹没深度较小,进水池水面存在较为剧烈的波动;进水池中水流流态发生恶化,出现了水面旋涡和水中旋涡;在附底涡和进水池两侧附壁涡的共同作用下,进水喇叭口正下方存在剧烈的旋涡,对机组的水力性能产生严重的影响.     

温差对辐流式沉淀池水力特性影响的数值模拟

在同时考虑进水与池内水的污泥质量浓度差异及不同季节进水与池内水的温度差异的条件下,对城市污水处理厂中广泛应用的辐流式二沉池内的异重流现象进行数值模拟,重点研究冬夏季温差导致的异重流对池内流场、速度场及浓度场的影响,为提高沉淀池污水处理效率提供理论支持.选取Mixture模型和Realizable k-ε湍流模型,设初始时刻池内充满水,进水为含一定质量浓度污泥的污水(污泥密度为1 051kg/m3,污水密度为1 000.35kg/m3),并通过设置池内水与进水的不同温差,对沉淀池内冬季与夏季不同时刻各工况下异重流的演变规律进行数值模拟.结果表明:由于温度不同导致水流密度变化,使得夏季低温水进入池内产生下异重流,而冬季高温水进入时产生上异重流;冬夏季由温差导致的异重流的存在,均使沉淀池内产生较大的回流区,夏季沉淀池内形成较大的逆时针旋流,而冬季则在池中部形成逆时针旋流,池后部形成较大的顺时针旋流,异重流导致的旋流作用对沉淀池内水流流态及污水处理效率的影响不容忽视.     

一种气浮处理用新型溶气释放器的设计研究

提出并设计了一种新型溶气释放器,采用宽流道的整体布局,并配合创新设计的台阶状上盖板、"弧形分流槽+芯体"、压缩弹簧等局部细节,不仅避免流道堵塞,而且显著提高水流的消能降压效果,进而实现低饱和度溶解气的高效释放。该新型溶气释放器可直接用于低饱和度溶解气原水(如油田采出水)的快速释气,并生成气浮处理用微气泡。借助计算流体动力学(CFD)软件对新型溶气释放器的内部流场进行了数值模拟,并与常规溶气释放器对比分析了流场最大湍动能和压降值,结果表明,新型溶气释放器芯体上端采用弧形分流槽结构,优于采用径向分流槽结构。     

气浮选对含油污水沉降分离流场特性的影响

以溶气气浮沉降工艺为对象,基于多相流混合模型数值模拟描述了含油污水气浮选沉降分离过程中的压力场分布、粒子运动迹线特征及除油、除悬浮物效果,并与普通重力沉降分离特性进行对比,揭示了气浮选对含油污水沉降分离流场特性的影响.结果表明,溶气气浮沉降能够适应处理量变化而获得更为稳定的压力场分布,能够避免涡流而取得相对稳定有序且在...     

垂直管内水合物浆液流动特性的CFD-PBM数值模拟

深海天然气水合物在固态开采过程中,当温度、压力平衡被打破时,开采管路中的水合物浆液由液固(水合物颗粒、海水)两相变为气液固(天然气、水合物颗粒、海水)三相的流动。以水合物浆液的气相为主要研究对象,采用CFD-PBM模型对气泡行为变化进行Fluent模拟,并对该模型进行了验证,模拟结果与实验值吻合度较高。结果表明,PBM模型模拟的浆液流态分布较为均匀,气泡的大小在流动过程中主要从小气泡到大气泡;气泡的初始速度对管道水利提升速度影响较大;在浆液湍动能为0.5 m2/s3、气含率为0.3时,气泡会出现二次聚并破碎。通过CFD-PBM计算得到水合物浆液体系中气泡大小分布能够较好的预测水合物颗粒分解出气相后的浆液流动特性。     

湿气管线积液影响因素及其敏感性分析

利用多相流模拟软件OLGA中的稳态计算功能对稳态工况下的积液影响因素进行研究,分析了湿气管线输送介质的气液比、流量、管线倾角和直径、流体组分、运行温度和压力等条件对积液的影响规律。研究发现,不同流型的物理模型和流动机理差别非常大,流量、倾角等对积液的影响都与流型有关;管线中的积液量随着气液 比增大而减少,在低气液比下其影响更为敏感;积液量随着直径的增大而增多,随着C3~C9₊ 等组分含量的增加管线中的积液量增加,随着压力的升高逐渐增多,随着温度的升高而逐渐减少。     

鼓泡床中电石渣液相碳酸化反应流动特性表征

搭建了气液固鼓泡床实验系统,对碱性固体废弃物电石渣固定CO₂进行实验研究. 流动特性对鼓泡床反应器传质、产率和产品质量都有较大的影响. 通过压力脉动信号采集与分析,对实际反应体系CO₂-H₂O-电石渣的流动特性进行表征,给出重要参数液固比对三相反应流流动特性的影响机制. 结果表明:基于时间域的概率密度函数和自相关函数分析发现,在低气速0.062 m·s^-1下,增大液固比,压力脉动分布变化较小,但自相关分析可进一步揭示液固比的增大加大了气泡运动的不稳定性. 在气速0.102 m·s^-1下,液固比增大会加大压力脉动分布范围,且延迟时间增大,自相关性降低,表征床内流动表现出更多的随机性和混沌特征. 结合流动图像,液固比增大使大气泡容易聚并生成. 基于时频域的Hilbert-Huang变换分析,获得了时间-频率-幅度谱图. 低气速下,三相流运动频率高,幅值低,增大液固比后,三相流运动频率降低,幅值增大,揭示液固比增大后,三相流系统中高频的小气泡运动特性降低,大气泡聚并发生促进能量幅值增大,该结果为进一步研究流动对碳酸化反应影响机理奠定了基础.     

火电厂循环水泵站进水流槽尺寸优化

应用k-ε紊流模型对火电厂循环水泵站进水流槽内的流场进行了三维数值模拟计算,依据吸水管出口断面的流速均匀度、流速偏心距以及观测典型断面的流量、压力、涡量、流线等分布来评价不同尺寸组合对流场的影响.按在保证进水流槽的内部水流流态良好的基础上尽量缩小流槽尺寸以节省工程投资的原则,推荐了主要尺寸优化取值范围.     

垂直平板电极电化学除垢的气-液流动研究

为研究电化学除垢方法中垂直平板电极反应器的气-液流动特性及其对除垢的影响规律，利用粒子图像测速技术分别研究了电解电压和溶液硬度的变化对垂直平板电极间流场的影响。实验结果表明:垂直平板电极间的流动主要分为气泡上浮推动溶液流动形成的气泡驱动对流和电极周围的高空隙率引起溶液向电极流动的自然对流。在0~30 V的电压下产生的气泡驱动对流的速度不超过0.01 m/s，自然对流的最大速度不超过0.001 5 m/s。流场内溶液对流主要受气泡运动的影响，适当增大电极板产生的气泡量可以强化气泡驱动对流，但过量的气泡聚集在极板周围会减弱气泡驱动对流强度，增大溶液电阻，不利于污垢从溶液中分离。这对于探索反应器中的气-液两相流行为以及优化电化学除垢方法有重要意义。     

操作参数对液-液旋流器内部流场及分离性能的影响分析

为了进一步研究液-液旋流器操作参数对其内部流场及分离性能的影响,用FLUENT流体分析软件,采用雷洛应力模型(RSM),对不同的进口流量及底流口压力分别进行了仿真研究,得到不同操作参数下的内部流场情况,并据此分析其对液-液旋流器内部流场及分离性能的影响。     

阳升观台阶溢洪道水流数值模拟研究

采用RNG k-ε紊流模型对阳升观台阶溢洪道水力特性进行数值模拟,分析了台阶面水流流态和流场分布情况,并与模型试验对比,结果表明数值模拟的计算成果是准确可靠的。在此基础上,进一步研究了台阶面的流速分布、压力分布、消能率以及紊动能和紊动能耗散率的分布特点。研究表明,台阶面流速从台阶内部至水面逐渐增大;台阶面最大压力出现在台阶水平面上,最小压力出现在台阶竖直面上,且为负压;台阶面水流消能率与台阶级数存在良好的线性关系;紊动能和紊动能耗散率顺水流方向逐渐增大,直至形成均匀的滑移流,两者达到最大。     

微通道气液柱塞流尾部流场三维实验研究

为研究微通道气液柱塞流尾部流场规律,采用三维Micro-PIV可视化技术对微通道气液柱塞流进行实验研究。通过对实验图像处理,绘制出微通道柱塞流气泡尾部区域的三维速度分布图。证实在气泡尾部附近区域的流场具有较大速度,气泡顶端存在滞止点。在气泡尾部区域存在两个对称的方向相反的环流区,增加了微流道在径向上的质量和动量混合。远离气柱尾部的区域,流场为层流,与单相流有类似的抛物线速度分布,即流道中心区域速度大,两边小。在气液界面和壁面之间的流体,运动较复杂,有可能流向气液界面,也有可能流向壁面或者回流。     

外加声场对气固流化床A类颗粒动力学影响的数值研究

在内径0.14 m,高1.6 m的气固流化床中,以空气和FCC颗粒为气相和固相,运用商业模拟软件Fluent 6.2,通过自编C语言程序,将声场模型与Fluent 6.2中的传统模型结合,研究了径向颗粒浓度分布、轴向压力波动均方根(pRMS)和颗粒温度,分析了声场对床内气固流动状态的影响。结果表明:鼓泡床密相区径向颗粒浓度呈抛物线分布,声场的加入增大了轴向颗粒浓度,减小了气泡尺寸;pRMS随声压级的增大而增大,说明气泡形成与破裂频率加快;颗粒温度也随声压级的增大而增大;模拟结果与实验值吻合较好。     

离心泵气液混输瞬态过渡过程水力特性研究

为研究离心泵进口管路因漏气而出现气液混输瞬态过渡过程的水力特性,采用Pro/E软件完成离心泵内部流道三维造型,利用雷诺时均N-S方程和RNG k-ε两方程及SIMPLEC算法,应用计算流体力学软件CFX对离心泵叶轮流道内的气液混输过渡过程的汽液两相湍流进行值模拟计算,并与试验结果进行对比.结果表明:离心泵发生含气量连续增大的气液混输过渡过程时,在离心力和惯性力共同作用下,叶轮进口的气泡相偏向叶片压力面的运动;叶轮流道内的气泡相的气体体积分数Cvol从零逐渐增加到一定值后急剧增加到最大值,缓慢下降到一定值保持不变;叶轮内部和出口处压力变化规律是先逐渐下降一定值后开始出现大幅度压力波动,而速度变化规律是逐渐变大到一定值后开始剧烈震荡.     

基于多相溶气泵的微细气泡分布特性

为了研究气浮过程中微细气泡的粒径分布特性,在多相溶气泵气浮装置中,通过激光衍射技术对影响气泡粒径分布的因素如压力、矿化度、混凝剂、起泡剂和含油量等参数进行了研究.结果表明:改善气泡的产生条件可减小气泡粒径,增加气泡数量,提高气浮效率.气泡粒径随压力升高而逐渐减小;矿化度升高,气泡变小,当矿化度达到一定值后继续增大无明显作用;低于临界胶束浓度的聚合氯化铝(polyaluminum chloride,PAC)可有效抑制气泡间的聚并,使气泡粒径减小,平均粒径可减小36%;起泡剂可稳定气泡,但对气泡粒径大小无显著影响;含油后水的表面张力减小,气泡粒径减小.     

离心式杂质泵蜗壳内部流场数值模拟

利用计算流体动力学分析软件,对离心式杂质泵的内部流场进行了数值模拟.计算了颗粒直径为0.076mm,固相体积分数为10%的两相流工况下的三维湍流流场,得到了蜗壳内的速度、压力和固相体积分数分布等流动信息.计算结果表明：自进口至最大半径处蜗壳内的速度不断减小,压力逐渐增大,颗粒体积分数随半径增大而增大.     

论微气泡参与絮凝的机理及其数学模式

本文论述了微气泡向固体颗粒粘附的热力学原理,并根据Levich紊流絮凝理论,考虑絮体在水流剪切作用下的破碎,提出了一种适用于气浮系统的有微气泡参与的絮凝动力学数学模式。试验证明这个模式与实测值有较好的吻合性。试验结果证明,在絮凝过程的一开始就加入微气泡可大大缩短反应时间,并省去气浮池中所设置的气泡捕捉区,同时取得良好的处理效果。本文提出了加气絮凝池的设计控制指标。     

旋风筒中磷石膏颗粒浓度分布的数值模拟

采用FLUNT软件对旋风分离器气固两相流进行数值模拟,应用雷诺应力模型和欧拉-欧拉模型对冷态下磷石膏在旋风筒中的浓度分布进行了研究,模拟结果与实验结果对比,有较好的吻合,说明模拟结果有较好的预报精度。模拟分别考察了风速、固气比和排料口直径对分离效率和截面浓度分布影响。模拟结果表明:增大风速,对于分离效率和径向上浓度分布影响较小;固气比增大分离效率提高,且颗粒浓度增大;排料口直径对分离效率和截面2的浓度分布影响明显。优化操作条件为:旋风筒下料口直径为50 mm,风速17 m/s、固气比2.25 kg/m~3,此时分离效率达94.2%。     

低压及欠平衡钻井中注气量对井内压力的影响

以多相瞬变流理论为基础,建立了井筒内气液两相流动模型,并对低压欠平衡钻井中注气量对井内压力的影响关系和规律进行计算和分析。计算分析结果表明,注气量对井内压力的影响除与注气量本身大小有关外,还与井深、井眼与钻柱结构尺寸、井内液相流量和性质等因素密切相关。单纯增大注气量并不一定就必然会导致井内压力的降低,这取决于所给条件下构成井筒内气液两相流体的静液压力和流阻间的平衡关系。介绍的模型及方法对确定低压欠平衡钻井过程中各相关参数、地面压缩机组的配置、以及设计方案等有一定指导意义。     

气液搅拌槽内气泡尺寸与局部气含率的CFD模拟

采用在欧拉-欧拉双流体模型的基础上耦合气泡数密度（BND）函数模型,引入气泡破碎和聚并函数,对双层组合桨气液搅拌槽内的气泡尺寸和局部气含率进行了计算流体力学（CFD）模拟,同时采用双电导电极探针法对搅拌槽内局部气液分散特性进行了实验测量,并和CFD模拟结果进行了对比.结果表明：较高通气量条件下搅拌槽内气泡尺寸和局部气含率分布很不均匀,气泡尺寸在叶轮排出流区较小,且沿着排出流方向逐渐增大;在两桨间区域和上层桨以上区域气泡以聚并为主;局部气含率在循环涡涡心、叶轮和挡板后部较高,叶片后部存在明显气穴.