颗粒在脉动气流场中受力和分选的数值模拟

运用网格模型理论和计算流体力学方法研究了气流脉动频率、脉动速度振幅以及固体体积分数对颗粒绕流阻力系数的影响.结果表明:固体体积分数小于0.1%时,阻力系数与单颗粒无限绕流时基本一致;体积分数大于1%时,阻力系数显著增大;脉动速度振幅增大,阻力系数近似线性增加,而脉动频率对阻力系数影响不大.在此基础上,建立了脉动气流场中颗粒阻力系数的修正关联式.基于湍流模型和离散相模型相耦合的方法,结合阻力系数修正公式与随机轨道模型,数值模拟了变径脉动气流场中6~3mm细粒煤的分选过程,各密度级重产物分配率均方根误差为4.87%.     

颗粒在水轮机转轮内的运动轨迹研究

根据颗粒在流场中的受力公式．推导出了低Ｒｅ下颗粒在水轮机导水机构至转轮进口绝对运动的运动轨迹通解方程及高Ｒｅ下轨迹计算方程。在采用相对坐标的基础上，推导出了颗粒在水轮机转轮内的运动轨迹方程。最后，计算了不同颗粒在水轮机转轮内的运动轨迹含砂水中的转轮抗磨蚀设计提供了理论依据，具有重要意义。     

煤粉气流着火存在最佳煤粉浓度的机理分析

对煤粉气流的着火过程进行了比较深入的理论分析。采用煤粉气流着火热量供需平衡的原理对存在最佳煤粉浓度的机理进行了讨论，并根据简单模型进行了近似计算。结果表明，煤粉气流所需热量与着火区供热量相等、火焰温度水平最高时的煤粉浓度为最佳浓度。分析计算的结论与试验结果是一致的。     

颗粒在水轮机转轮内的运动轨迹研究

根据颗粒在流场中的受力公式，推导出了低Ｒｅ下颗粒在水轮机导水机构至转轮进口绝对运动的运动轨迹通解方程及高Ｒｅ下轨迹计算方程。在采用相对坐标的基础上，推导出了颗粒在水轮机转轮内的运动轨迹方程。最后，计算了不同颗粒在水轮机转轮内的运动轨迹含砂水中的转轮抗磨蚀设计提供了理认依据，具有重要意义。     

在脉动气流中煤粉颗粒群运动时阻力系数的数值计算

本文利用流函数方程和涡量方程值求解了周期性脉动气流绕单个球形颗粒和颗粒群的运动。流函数方程用逐个超松驰迭代法求解,而涡量方程则采用迎风交替方向隐式求解。计算范围是:Re=5、10、20、40、100,St=10~(-4)、10~(-3)、10~(-2),相对脉动振幅ε=10％,20％,颗粒群容积浓度C_V=5％、10％、20％、30％,根据数值计算结果得到了形式简便的阻力系数计算公式。用本文的方法计算稳定气流绕单个颗粒流动所得的结果和实验数据吻合得很好。     

导热油换热器预热煤粉气流的试验研究

提出在煤粉进入燃烧室之前对煤粉气流进行预热处理的新型工艺,减轻一次风对炉膛的冷却效应,加速煤粉燃烧. 设计采用导热油预热煤粉气流的带翅板管壳式换热器,搭建中试规模试验台,通过实验研究油温、油质量流量、风温、风速、煤风质量比对系统换热特性及试验台阻力特性的影响. 试验结果验证了该换热器采用导热油来预热一次风煤粉气流的技术可行性,提出的新型预热工艺具有环保节能的现实意义. 试验结果表明,当煤风质量比为0.15时,190 ℃的导热油可以将煤粉气流从58.4 ℃预热到113 ℃以上. 提出的预热工艺有利于改善煤粉气流的着火性能,促进煤粉锅炉的低负荷稳燃.     

煤粉颗粒的光散射特性分析

本文应用Mie散射理论,对煤粉颗粒的光散射特性进行了数值计算,求得了散射光强度函数i_1与散射系数Ks等随复折射率m,散射角θ和无因次尺寸参数α的变化规律,着重分析了复折射率的实部和虚部随煤种而变的煤粉颗粒的光散射特性,并对结果进行了分析。本文所得结论对煤粉颗粒尺寸的光学测量系统的设计有一定的指导意义。     

直流煤粉气流的火炬点火模型

本文对煤粉气流的火炬点火机理进行了探讨，并建立了直流煤粉气流火炬点火的近似数学模型，该模型的理论计算值与试验结果基本吻合，可用于煤粉气流点火参数的确定和点火装置的设计。     

Chin-Shifrin变换反演算法在煤粉颗粒粒径在线测量中的应用研究

研究了颗粒的光散射现象,提出用于煤粉颗粒粒径测量的Chin-Shifrin变换反演算法．该算法采用线阵CCD为光电探测器,基于Fraunhofer衍射原理对小粒径颗粒的散射光强进行反演计算．在分析算法原理的基础上,给出了反演计算相应积分角度区间的计算公式．通过数值模拟,用Chin-Shifrin变换反演平均粒径为90μm煤粉颗粒,仿真结果表明,粒度分布测量的相对误差小于4%.     

桨前自由状态冰的受力和运动轨迹

为了更加真实地模拟冰的运动,本文构建了一种冰桨干扰模型,利用重叠网格技术结合DFBI运动模型,计算了无约束状态下冰桨的相互干扰情况,分析了水下冰在螺旋桨抽吸作用下的受力大小,在此基础上得出了冰块的运动轨迹。计算时,通过控制桨的转速和冰的相对位置来达到多工况下的求解。根据计算结果分析得出:由于螺旋桨的抽吸作用,冰块在各个方向上的受力改变量峰值均出现在桨盘面处;同时冰在相同前进速度下,进速系数越大,冰桨发生碰撞的概率越高。     

桨前自由状态冰的受力和运动轨迹

为了更加真实地模拟冰的运动,本文构建了一种冰桨干扰模型,利用重叠网格技术结合DFBI运动模型,计算了无约束状态下冰桨的相互干扰情况,分析了水下冰在螺旋桨抽吸作用下的受力大小,在此基础上得出了冰块的运动轨迹。计算时,通过控制桨的转速和冰的相对位置来达到多工况下的求解。根据计算结果分析得出:由于螺旋桨的抽吸作用,冰块在各个方向上的受力改变量峰值均出现在桨盘面处;同时冰在相同前进速度下,进速系数越大,冰桨发生碰撞的概率越高。     

桨前自由状态冰的受力和运动轨迹

为了更加真实地模拟冰的运动,本文构建了一种冰桨干扰模型,利用重叠网格技术结合DFBI运动模型,计算了无约束状态下冰桨的相互干扰情况,分析了水下冰在螺旋桨抽吸作用下的受力大小,在此基础上得出了冰块的运动轨迹。计算时,通过控制桨的转速和冰的相对位置来达到多工况下的求解。根据计算结果分析得出:由于螺旋桨的抽吸作用,冰块在各个方向上的受力改变量峰值均出现在桨盘面处;同时冰在相同前进速度下,进速系数越大,冰桨发生碰撞的概率越高。     

桨前自由状态冰的受力和运动轨迹

为了模拟冰桨相互作用下的冰桨碰撞情况,本文构建了一种冰桨干扰模型。通过利用重叠网格技术结合DFBI运动模型,计算无约束状态下冰桨的相互干扰情况,分析了水下冰在螺旋桨抽吸作用下的受力大小,并得出了冰块的运动轨迹。在计算过程中,通过控制桨的转速和冰的相对位置来达到多工况下的求解。根据结果分析得出:由于螺旋桨的抽吸作用,冰块在各个方向上的受力改变量峰值均出现在桨盘面处;同时冰在相同前进速度下,进速系数越大,冰桨发生碰撞的概率越高。本文结论可为冰区螺旋桨设计及校核提供一定参考。     

颗粒在横向紊动射流中运动轨迹的数值模拟

采用RNGk-ε模型与SIMPLEC算法,在不同射流比R与不同射流孔径D的横向紊动射流中,对不同粒径dp的颗粒运动进行了数值模拟。计算结果表明:①流场对射流孔外附近区域的颗粒的作用在以XZ为对称面Y方向上基本是对称分布的,随着|Y/D|的增加,射流引起的吸力作用是先增大后减小;②射流孔径增大,射流孔区域外的颗粒受到吸力作用增大,区域内的颗粒的加速行程变长,轨迹变化明显;③在射流孔区域内,R值越大,射流对颗粒的升力作用越大;④小粒径的颗粒跟随性好,其轨迹能更好地反映流场的变化趋势。     

气流床煤粉气化过程有害微量元素迁移转化的模拟研究

利用Factsage软件、基于Gibbs自由能最小化原则,以干河煤气流床气化试验数据为依据,通过解耦气化反应历程、引入碳转化率修正系数,研究建立小型气流床煤粉气化炉模型,用于模拟研究气流床气化过程煤中有害微量元素Hg,F,Be,U的赋存形态及迁移规律,探讨微量元素在气流床气化过程中可能的释放历程.结果表明:经过碳转化率修正的气化炉模型模拟结果与试验数据吻合较好;还原性气氛下,干河煤中Hg(g)为Hg的主要存在形态,F,Be主要以HF(g)以及Be(OH)_2(g)赋存,U主要以UO_2(s)形式存在;干河煤中Hg属于易挥发性元素,其迁移主要取决于元素及其化合物本身的物理性质,受原煤中的赋存状态影响较小;F,Be属于较易挥发性元素,其迁移不仅与元素在煤中赋存状态有关,同时受气化温度、气化气氛的影响.温度的升高有利于F,Be的析出,还原气氛促进了相应氢化物的生成;U属于难挥发性元素,受其在原煤中的赋存状态影响最为显著.     

透平流道内颗粒运动轨迹的数值模拟及冲蚀分析

应用透平机械流道内固体颗粒三维运动轨迹迹的数值分析方法,对江苏州贾汪增压流化床联合循环中试电电燃气轮机叶片流道内煤飞灰颗粒运动轨迹进行数值计算,给出了计算结果的数据图象资料,就叶片流道内的冲蚀问题进行了分析讨论。     

超细煤粉颗粒的升温速率及其对再燃还原NO的影响

建立了基于柱塞流的一维数学模型,对不同细度煤粉作再燃燃料时管式携带炉内的煤粉颗粒和气相温度变化进行了数值模拟。320目筛下混煤煤粉在1300℃的携带炉内再燃还原NO过程中气相温度的数值模拟结果与测试结果基本一致,表明所建立的数学模型是可靠的。320目筛下煤粉和100目筛下煤粉颗粒的最大升温速率都超过了105K/s,且煤粉粒度越细小其升温速率越高。以超细煤粉作为再燃燃料较常规煤粉更有利。