气固两相流中一种抗磨新方法的数值验证

The present paper intends to introduce a new method for reducing bends erosion from particles impacts:the ribbed bend erosion protection method. Ribs are evenly fixed in the range of 20°-80° on the inner-wall of inside 90° bend and the bend (including ribs) is made of medium carbon steel. Three-dimensional numerical work is performed and the result shows satisfactory agreement with the experimental measurement. Numerical simulation studies the characteristics of axial gas flow along the bend and secondary flow at cross section. Detailed analyses involving the impact velocity and incidence angle of particle- metal (either particle-rib or particle-duct) impact unveil the mechanism of the anti- erosion effect. As a result, predications achieve that the average erosion rate of the ribbed bends is only a third of the bare bend under test conditions and rectangle ribs possess higher anti-erosion effect than square ribs, while the wear distribution pattern remains unchanged after adding ribs onto the bend. All results confirm that the ribbed bend erosion protection method is a simple and effective method for reducing bends erosion from particles impacts.     

coarse-grained CFD-DEM方法在不同流态流化床中的模拟验证

传统CFD-DEM方法的计算量随着系统内颗粒数目的增加而显著增加，coarse-grained CFD-DEM（粗颗粒）方法将若干个真实颗粒打包成虚拟颗粒从而显著减小系统计算量。在coarse-grained CFD-DEM方法进行应用之前，对其进行广泛的验证是有必要的。采用coarse-grained CFD-DEM方法模拟得到不同流态流化床的气固流动特征（固含率、压降、颗粒速度等），与传统CFD-DEM和实验测量吻合较好。另外，系统的计算效率随着粗颗粒放大系数的增加显著提升。研究表明，粗颗粒方法能够以较小的计算精度损失而使计算速度大幅提升，能够适用于大尺度稠密气固流动系统的模拟。     

气—固多相同轴射流的数值模拟和试验

本文提出了一个新的气-固多相湍流运动的模型(脉动频谱随机颗粒轨道模型),它计及了湍流涡团对颗粒扩散作用,并通过体平均方法求出颗粒的速度场和浓度场。同时建立了气-固多相射流试验台,采用激光衍射仪、高速变色频闪摄影法等对气-固多相同轴射流进行了实验研究。实验和上述模型模拟的结果吻合较好。     

电站锅炉燃烧器加挡板防止炉内结渣的数值试验研究

用计算机辅助优化数值试验（ＣＡＴ）方法对某电厂６７０ｔ／ｈ锅炉进行了ＣＡＴ优化设计改造,对燃烧器喷嘴装折向挡权前后炉内切圆直径,气流充满度,炉膛出口扭转残余的变化进行了ＣＡＴ研究,探讨用燃烧器喷嘴加装折向挡板以及解决严重结焦问题。     

水平浓淡燃烧器出口气固浓淡射流的混合特性研究

水平浓淡燃烧器出口射流在水平方向上分为浓淡两股，浓煤粉射流位于向火侧而淡煤粉射流位于背火侧，以实现稳定着火，防止炉内结渣和高温腐蚀，并起到降低氮氧化物(N0，)排放的作用，但由于浓淡两股煤粉空气射流之间仅有较薄的隔板加以分隔，因此往往存在浓淡煤粉射流是否在出口后不久即发生混合，导致浓淡分离效果丧失的疑虑。该文通过气固两相模化实验，采用基于光学波动法的激光光纤探针对水平浓淡气固两相射流在燃烧器出口外浓淡两股射流的混合特性进行了试验研究，结果表明水平浓淡燃烧器出口气固两相射流的浓淡分离效果能在较长的射程内得以维持，从而保证了浓淡燃烧的优点。     

多通道蛇形流场PEMFC内传递现象的数值模拟

电极板上的流场构型对质子交换膜燃料电池的流动特性和电池效率有重要的影响。为研究多通道蛇形流场设计质子交换膜燃料电池的局部流场、电流密度和组分浓度等的空间分布,应用作者前期发展的基于计算流体力学的三维稳态数学模型,对一个小型电池单体(电极面积大小为5.9cm×6.1cm)进行了详细的数值模拟,讨论和分析了该设计的流动特性和传输机理。结果表明:电池的电流密度分布比较均匀,阴极的压力损失要比阳极大得多,阳极氢的质量分数从流动入口到出口基本呈现增大趋势。     

物料粒径对半自磨机衬板磨损的影响

采用数值计算方法分析粒径对半自磨（SAG）机衬板磨损的影响。采用离散单元法（DEM）描述物料运动,采用切向碰撞能量磨损模型（SIEM）预测壁面磨损. 结果表明,粒径大小对衬板磨损存在显著影响. 粒径增大,衬板磨损亦随之增大;当粒径较小时（如：d=30 mm）,磨损增幅尤为明显. 提升条的磨损主要在经过底脚区与颗粒发生剧烈碰撞时产生,不同粒径大小下均如此. 大颗粒获得的动能要远远大于小颗粒,且相比于小颗粒,大颗粒改变运动状态需要更长的时间,导致剧烈磨损的持续时间亦明显增加. 粒径大小对磨损在提升条上的分布无明显影响.     

直接数值模拟中三对角方程组并行算法研究

为了提高大规模直接数值模拟（DNS）中三对角方程组的并行求解效率，提出了一种并行分裂算法.
该算法基于Wang的分裂算法，采用平均分配策略划分三对角方程组，利用非阻塞通信模式取代阻塞通信模
式，以原有空间存储新的计算结果.在Linux集群服务器上进行了两种不同规模三对角方程组的实现，并研
究了不同节点数目与计算规模下的计算时间和加速比.结果表明，该算法的计算与通信重叠度高，计算步
骤和存储开销小，具有较高的并行计算效率.在百兆网络条件下，从1×105规模矩阵开始具有明显并行优
势，并且随矩阵规模增大，加速比不断提高.该算法适用于大规模三对角矩阵的并行计算.     

熔融碳酸盐燃料电池的计算流体力学模拟

为研究熔融碳酸盐燃料电池内发生的传热传质和电化学反应等物理化学过程，建立了一个三维数学模型.模型综 合考虑了电池内的流体流动、传热、多组分传递、电化学反应及电压-电流关系等.利用计算流体动力学（CFD）技术对数 学模型进行了数值模拟计算，得到了不同流动形式（顺流、逆流和叉流）电池内的温度和组分的体积分数等的详细的空 间分布，分析和讨论了相应的传递机理.结果表明阴极的出口温度大于阳极，且逆流方式有利于降低出口温度；化学反应 速度主要取决于阳极燃料气体的体积分数.     

新型煤气化燃烧集成制氢系统的热力学研究

对于以CaO为CO2接受体的无氧气化法为基础的新型煤气化燃烧集成制氢系统进行了化学热力学分析，以化学热力学平衡为基础研究了温度、压力、煤种、H2O／C比对制氢过程的影响。计算结果表明CaO的加入在一定条件下可以大大提高H2产量，气化过程的温度过高会引起CaCO3的重新分解，而温度过低则降低H2产量，合适的温度为850℃左右，合适的压力范围为2-3MPa。以纯碳为原料、气化炉中碳转化率为69％时，半焦燃烧的热量可以满足CaCO3的分解。当H2O／C在3．0-3．5之间时，气化效率达到79％左右，制氢效率为65％左右，产品气中H2含量为85％左右。与烟煤、褐煤相比，无烟煤为原料时产品气中H2含量最高，接近于以纯碳为原料的工况，而褐煤由于挥发份中CH4的含量多导致H2含量降低。