基于动态增厚火焰模型三维全可压缩非预混燃烧的大涡摸拟

利用动态增厚火焰模型对斯坦福大学甲烷/空气燃烧器非预混火焰进行了三维全可压缩大涡模拟,其中湍流亚网格模型采用Smagorinsky-WALE 模型,反应机理采用甲烷四步简化机理.将计算结果与层流小火焰模型及实验值进行比较发现:在进口附近的区域,动态增厚火焰模型的预测结果与实验非常吻合,但在远离进口区域,预测的混合作用大于实验值;动态增厚火焰模型的预测效果与层流小火焰模型相当.     

质子交换膜燃料电池动态过程的数值模拟

为描述质子交换膜燃料电池的动态过程,发展了一个基于计算流体动力学的非稳态、非等温的三维两相流数学模型.应用模型对一蛇形流道结构的质子交换膜燃料电池单体进行了数值计算,得到了电池启动过程中电池阴极侧膜表面温度和电流密度等特征参数的动态过程变化曲线.最后,分析了阴极入口速度、湿度和电池电压阶跃变化后电池特性的动态响应特性.结果表明：电池的启动时间和阶跃响应时间均为秒的数量级,与大多数模型模拟的结果相一致.     

质子交换膜燃料电池两相流动和传递现象的三维数值模拟

为更好地模拟质子交换膜燃料电池内的复杂传递过程,发展了一个三维稳态的、非等温的气液两相流模型,模型综合考虑电池内的流动、传热、传质等过程,以及水的相变过程对电池内传质和温度场的影响.本模型的特性是可以详细地模拟和估计电极电化学动力学,考虑电子在扩散层和催化层,以及质子在膜相中的传递规律.通过数值计算得到了详细的组分浓度、电位和温度等在电池内的空间分布.比较了估算的极化性能与文献中的实验数据,结果表明两者较好地相符合.     

不同煤种挥发氮析出过程的数值模拟与试验研究

采用数值模型研究了烟煤、贫煤和无烟煤等不同煤种热解、燃烧过程中挥发分氮的析出、中间含氮产物HCN的生成以及转变为NO的过程。利用有限体积方法对质量、化学组分、动量和热量守恒方程进行离散求解。计算获得了不同煤种的颗粒着火时间、热解过程、孔隙率、HCN和NO生成率等数据,并与沉降炉试验结果进行了比较,分析。     

气固两相圆柱绕流近场特性的实验研究

采用PIV实验技术对气固两相圆柱绕流的近场特性进行了研究。通过对图像进行数据处理，发现Stokes数为0.97的颗粒与涡结构的相互作用最为强烈，在尾迹中心区流向平均速度较低，且变化幅度较大，但脉动速度和湍动能较高。而较大Stokes数的颗粒不易受涡结构的影响，流向平均速度在尾迹中心区的分布也较平缓，但脉动速度和湍动能在两侧的剪切层区较高。各种颗粒在圆柱绕流回流区的脉动速度和湍动能都要高于近尾迹区的相应值，这为颗粒的混合和稳定燃烧等提供了有利的条件。 关键词：；；；     

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。     

太阳能中高温热利用技术及其经济性分析

设计了一种太阳能中高温热利用系统,并对系统的经济性进行了分析。同时,以槽式太阳能热发电成本为依据,对系统的投资成本和投资回收期进行了计算和分析。结果表明,太阳能中高温热利用系统的建设投资成本有望降低到650美元/kW,总投资成本有望降低到750美元/kW。对于年日照时间在2000 h以上地区,随着系统规模的扩大,投资回收期5.6～12.5 a。综合显示,太阳能中高温热利用技术具有较好的经济性。     

炉内高温喷射氨水脱除NOx机理及其影响因素的研究

在一台小型沉降炉上进行了氨水喷射还原模拟烟气中NOx的选择性非催化还原(selective non-catalyticreduction,SNCR)实验研究,同时结合绝热预混模型进行了化学动力学模拟,研究了采用氨水喷射的SNCR技术的诸多影响因素.研究表明:采用该技术最高可以达到82.1%的NOx还原率,氨水喷入点的最佳温度范围为700～950℃,炉内最佳的停留时间为0.8 s,随着NH3/NO摩尔比的增加NOx还原率逐渐升高,但未反应的NH2造成的泄漏也会随之增加,最佳的NH3/NO摩尔比应控制在1.5～3.0.从数值模拟与试验结果的对比情况来看,为达到模拟结果的理论值,试验当中应采取措施强化氨水与烟气的混合过程,同时烟气成分中大量的CO和较低的O2可以促进NO还原率的进一步提高,另外从运行成本的角度来看,同样是经济合算的.     

伴随射流特性数值模似

本文在高Re下,采用标准k-ε模型,用SIMPLE方法,对轴对称伴随射流进行了数值模拟,得到了伴随流与主射流不同速度比λ的平均空气动力特性影响规律。     

数值试验(CAT)在大型电站锅炉设计及调试中应用的前景——(Ⅰ)基础理论

本文提出了计算机辅助数值试验(Computer Aid Testing)方法,并且讨论了数值试验方法在大型电站锅炉中应用的可能性和必然性。本文阐述了数值试验的基本原理和方法,对锅炉炉内流动、燃烧、传热和磨损等领域建立了各自的数值试验子模型,为锅炉设计及调试工程应用打下基础。