气—固多相射流的数值模拟

本文运用脉动频谱随机轨迹模型《FSRT模型》对颗粒尺寸非均匀分布的气—固多相射流进行了数值计算。气相场和颗粒相的速度分布及浓度分布的计算结果和实验数据的吻合程度是令人满意的。     

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.     

鼓泡流化床流动特性的直接颗粒模拟

为了考察流化床中颗粒和气泡运动的基本规律，对两维鼓泡流化床进行了数值模拟.在假设气相为无黏不可压的条件下，求解了体积平均后的欧拉方程，并利用离散单元法（DEM）模拟了颗粒间的碰撞及颗粒与壁面间的碰撞过程.模拟中跟踪了约90 000个颗粒，统计了不同床高截面上颗粒及气体纵向平均速度的分布，并对不同表观空气风速和床高下床内压降以及压力波动进行了研究.结果表明，DEM方法能很好地模拟鼓泡床内的流动特性.在床内较低截面上，颗粒及气体的平均速度沿水平方向呈现两个峰，而在较高截面上合并为一个峰.且表观风速越大，气泡运动速度越高.     

新型对流换热面的防磨措施—加翅防磨法的研究

本文对新型对流换热面的防磨措施——加翅防磨法作了试验研究和数值计算,分析了影响加翅管防磨性能的各种因素,并和不加翅管作了对比。结果表明,加翅防磨法是一种简单实用、行之有效的防磨措施。     

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.     

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。     

三维混合层中湍流拟序结构对颗粒扩散的影响

对时间发展模式的三维气固两相混合层湍流拟序结构及其对不同尺寸颗粒扩散的影响进行直接数值模拟，对于气相场，应用拟谱方法（Pseudospectral method）直接求解Navier-Stokes方程组；对于颗粒场，对于Lagrangian方法跟踪半场颗粒，针对不同Stokes数的颗粒，分别模拟颗粒场在展向和流向的分布变化，进而分析流场三维大涡结构对不同颗粒扩散的影响，并引入一系列参数，着重定量描述流场展向大涡结构和流向大涡结构对不同尺寸颗粒分布的不同影响。     

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。     

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。     

流化床内气泡和颗粒运动规律及其爆破模型的研究

本文采用了“微机控制的变色闪频高速摄影系统”成功地测量了气泡爆破前后的粒子运动速度及轨迹等。并提出了气泡尾涡区有二点涡存在的新发现。对气泡爆破引起粒子夹带扬析的机理提出新见解,并获得了不同工况下气泡爆破时的粒子初速度分布。为求解稀相区的粒子运动及夹带扬析量提供了关键的实验依据。在此基础上,进一步测量了悬浮段宽筛分粒子的速度变化。 针对实验中的新发现及实测速度分布。本文建立了一个较有特色的气泡爆破区粒子运动模型并提出关于气泡形状、床面波动、气流场计算等的建设性设想,模型计算与实测值相符合。