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。     

切向燃烧锅炉炉内NOx生成的数值模拟

应用简化的后处理ＮＯｘ生成机理模型及气固多相流动模型,对大型切向燃烧锅炉在３种不同工况下炉内燃烧过程、ＮＯｘ排放进行了计算机三维数值模拟,同时将计算结果和实验进行了对比,两者吻合程度良好。图５表３参１１     

航空发动机燃烧室环境中非预混旋流火焰的标量特征

参考航空发动机燃烧室典型工况设计了微型模型非预混旋流燃烧室并进行了直接数值模拟,基于火焰因子对火焰标量特征进行了分析．研究发现,在非预混燃烧中,预混燃烧模态广泛存在且是放热的主要贡献者．不同工况中火焰面的分布位置和预混火焰的产生机制均存在显著差异．在贫燃工况中,火焰分布在内剪切层中,氧气优先向燃料侧输运从而在富燃料侧产生预混火焰;而在富燃工况中,火焰主要分布在外剪切层中,由于燃料中间产物优先向空气侧输运,预混火焰主要产生于富氧气侧．对标量通量的研究发现：非守恒标量(如YCO2)通量在各燃烧模态中均基本符合梯度假设;守恒标量(如混合分数Z)通量仅在预混燃烧模态中符合假设,在扩散火焰面附近不遵循这一假设．     

直接液体甲醇燃料电池的数学模型

描述了一个用于模拟直接甲醇燃料电池特性的垂直于流道的二维数学模型。模型同时考虑了电化学动力学、水动力学和多组分传递。计算了电地内反应物浓度的分布、电流密度分布、甲醇窜流以及电压—电流特性曲线等。结果表明：集流板前的催化层内反应物浓度非常低；流道边缘附近电流密度比平均电流密度大许多倍。图5表l参9     

大涡模拟二维气固两相平面射流

首先用大涡模拟对二维平面射流进行了数值模拟，并就断面流向速度分布、速度脉动量分布以及雷诺切应力分布与实验值进行对比分析，得出大涡模拟方法可以较好地模拟二雏平面射流。在此基础上对二维气固两相平面射流中直径为30μm(St=2．5)的颗粒扩散特性进行数值模拟。发现由于大尺度涡团的作用，颗粒分布于大尺度涡团的外缘而不是集中于中线附近。这与过去基于时均雷诺方程的数值模拟结果得到的颗粒主要集中于中线的结论有所不同，但与直接模拟二维平面混合层中颗粒运动扩散情况相吻合。     

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。     

大型电站锅炉四角切圆炉膛中气体煤粉多相流动特性的数值试验研究

本文运用计算机辅助优化数值试验方法对大型电站锅炉四角切圆炉膛中气体和煤粉颗粒在不同运行工况下的流动特性进行了基础性研究．得到了满负荷运行和变工况缺角运行时炉内空气动力场的变化，并了解了实际切圆直径沿炉膛高度变化及截面上最大切向速度沿炉膛变化的规律．对煤粉颗粒的运动轨迹计算表明，颗粒直径对其运动影响较大．另外，对变工况运行时所引起的煤粉火焰偏转情况进行了分析．部分数值试验的计算结果和实际的现场测试结果吻合较好．     

循环流化床内灰粒子冲击管子磨损的研究

本文对循环流化床内飞灰颗粒冲击单根管子的碰撞和磨损问题进行了数值研究.计算出管壁各处受冲蚀的程度,并指出了最大冲蚀的部位,讨论了冲蚀量与烟气速度和颗粒尺寸的关系,并将估计的冲蚀结果与实验结呆做了比较,两者之间能较好的相吻合。     

Numerical simulation of the tube erosion resulted from particles impacts

In this paper,a tube erosion caused by the turbulent flow of a dilute particle-laden gas isstudied numerically.Eulerian equations are used to describe the gas-phase motion with the turbulenceviscosity evaluated from a k-ε model of turbulence.The effect of the turbulence with a stochasticdispersion model has been taken into account for the prediction of impact particle velocity and itstrajectory,The particle impact and rebound model and the erosion model of ductile alloys obtainedby Tabakoff et al.are used to predict the particle rebound phenomena and the erosion suffered bythe tubes.The results obtained in this study include the distributions of particle collision frequencyand erosion of tube surface.     

O3/NOx平面反应射流的直接数值模拟

对于O3/NOx平面反应射流，考虑详细化学反应动力学因素，采用直接数值模拟(DNS)的方法进行了模拟。化学反应采用20物种65步详细化学反应机理由CHEMKIN库函数动态计算获取。计算结果表明射流发展过程中涡结构的卷起以及涡结构彼此之间的相互作用演化是流场物质交换和能量交换的主要方式。O3与NOx之间的化学反应速度较慢，反应主要在旋涡核心区停留时间较长情况下进行， NO2是是主要的反应产物，主要出现在15d以后，NO3和N2O5是更高级别的反应产物，数量更少、出现位置更加靠后，分别出现在20d和25d之后。从O3和NO2的Faver统计平均结果来看，化学反应在15d左右开始引发，25d~30d左右最强，根据伴流速度计算对应时间在9.74~11.7ms。