燃气轮机燃料轴向分级燃烧室的数值分析

为改善燃气轮机燃烧室的火焰筒壁温较高以及污染物排放等问题,提出了在火焰筒的壁面增加二次燃料喷口的轴向分级燃烧模式。利用ANSYS CFX软件并根据化学反应机理计算和分析了燃气轮机轴向分级燃烧室的流场和温度场,并与非分级燃烧室的结果进行了比较。结果表明:增大二次燃料比例可以使火焰筒壁面温度降低、出口污染物质量分数及出口不均匀系数减小,但出口平均温度会随之降低,导致做功能力减小。过量空气系数会影响火焰筒壁温、出口平均温度与NO质量分数。合理的二次燃料比例区间取决于多个条件。     

水平布置水下排气管倒流界限试验及分析

为防止水下排气柴油机发生海水倒灌事故,对水下排气管内发生水倒流的条件及影响因素进行了试验和分析。由水平管内气液逆向流动特性研究现状分析,指出气相惯性力与液相重力的相对大小是排气管内水倒流发生的主要物理机制。由内径90mm水平管在3m水深下排气的试验结果发现:防止水下排气管内水倒流发生的界限气速存在一个与管内滞留水长相关的范围,随管内滞留水长由0.3m增至1.8m,界限表观气速由13.0m/s降至7.8m/s,界限气相Wallis数由0.72降至0.55。最后以某柴油机排气参数为基础,按界限气相Wallis数等于0.60计算分析了排气管管径、排气口水位深度及排气温度等因素对管内倒流界限气速的影响,结果表明:水平管的倒流界限气速随管径增大而增大;排气口水位深度和排气温度的变化影响排气密度大小,也对排气管倒流界限气速有影响。     

球床反应堆面心立方单元局部流动与传热的数值分析

球床反应堆燃料球表面局部热点的存在影响到反应堆的安全,其形成与燃料球尺度的冷却剂局部流动密切相关。为保证计算结果的准确性和物理真实性,采用大涡模拟(LES)方法和全结构网格对面心立方(FCC)单元面接触排列方式的局部流动和传热进行了数值分析。研究分析了非定常流动的特点及其对对流换热的影响。燃料球表面的时均温度分布表明燃料球表面存在稳定的热点或热斑,也发现瞬时温度波动较大,存在明显高于时均值的瞬时热点。     

化学链过程铁基载氧体的研究进展

在化学链过程中,载氧体通过晶格氧的生成和释放避免了燃料和氧气的直接接触,降低了分离的成本,故其在化学链反应中起到重要的作用。铁基载氧体因成本低、环境友好的特性成为一种有吸引力的选择。总结了铁基载氧体在化学链过程中的相关研究。活性氧化铁因其较低的还原能力通常需要掺杂其他金属,目前主要采用碱性金属（Na、K、Ca）和过渡金属（Cu、Co、Ni等）来进行改性。研究的重点是复合金属载氧体（钙钛矿、铁酸盐、六铝酸盐、CeO₂型载氧体等）,其中钙钛矿型载氧体传氧能力优异,热稳定性和机械强度高,因此以不同的A/B位离子取代,或将钙钛矿与其他材料复合成为近年来的研究热点。     

特大暴雨城市地下空间防灾体系构建的思考

地下空间灾害防控是建设防灾型城市的基础。通过分析河南罕见暴雨诱发地下空间内涝特点,研究城市地下空间致灾因素,提出了相关防控体系构想。首先总结河南特大暴雨和灾情特征,从水文地质条件、地形地貌及城市地下空间排水防涝系统等方面探讨罕见汛期城市地下空间的主要致灾因素;随后从极端天气下地下空间致灾风险评估、灾害防控规划及灾后城市恢复规划等方面提出特大暴雨下城市地下空间灾害防控体系构建方略;最后针对城市地下空间面临的复杂多样性挑战,从生态型城市地下空间规划、科学地下空间防控体系构建及完善地下空间灾害应急救援措施方面阐述构建未来城市地下空间的思考。     

基于混合热格子玻尔兹曼模型的液滴蒸发数值模拟

采用格子玻尔兹曼方法(LBM)的单组分伪势模型与有限差分耦合的混合热格子玻尔兹曼模型(TLBM)对液滴蒸发过程进行了研究。首先,通过对液滴在方腔内蒸发过程进行模拟,验证了所采用计算方法及程序的有效性。随后,模拟了液滴撞击高温壁面后的蒸发过程,研究了壁面温度、液滴邦德数和液滴雷诺数对蒸发过程的影响。结果表明,壁面温度、液滴邦德数和液滴雷诺数的增加均会造成液滴撞击高温壁面后蒸发速率的增大。     

填充床流动求解与基于Chimera网格的分布式并行计算

填充床是一种常见的化学和生化反应器。由于内部结构的复杂性,填充床的局部流动求解一直是个颇有挑战性的问题。传统的填充床数值模拟是在CFD软件Fluent的平台上,采用非结构化网格求解。采用非结构网格求解存在网格生成困难,网格数目过多以及计算时间长等问题。Chimera网格的应用大大减少了填充床网格的数目及网格生成的难度。PVM分布式并行计算与Chimera网格的结合,使填充床的求解效率得到很大的提高。通过对两种方法在计算使用时间、内存使用量及计算结果的具体比较,阐述了Chimera网格结合PVM分布式并行计算在填充床流动求解中的优势。     

水平圆管内气液两相逆向流动特性的管径尺度效应实验

水平管内气液两相逆向流动过程与水下舰船动力系统及核能发电系统的安全可靠工作密切相关。利用水下排气可视化实验系统,以空气和水为两相介质,对4个不同管径水平圆管进行气液两相逆向流动实验。研究管径变化对水平管内气液逆流特性及无量纲模型适用性的影响。主要结论有:1)管径对水平管内气液逆流流量关系具有显著影响,减小管径能有效防止水下排气柴油机发生水倒灌事故,增大管径则有利于强化核堆热段内冷凝水回流。2)Wallis模型在较大管径时对水平管气液逆流特性的关联性较好,但管径小于100mm时关联性能变差,表现出特殊的管径尺度效应。3)探讨Wallis模型在小管径范围关联性变差的原因,并提出预测大管径水平管内气液逆流特性的实验关联式。     

活性物质分布对镍基载氧体固定床化学链燃烧的影响

采用实验的方法,以空气和甲烷为反应气体,研究了活性物质分布对镍基载氧体固定床化学链燃烧的影响.实验结果表明:气体流量会同时对温升和反应速率产生影响,其中对反应速率影响更大,流量越大,反应速率越大,温升越大;半活性颗粒对应的反应器轴心处各点最大温升大于全活性颗粒对应的轴心处各点最大温升;相同条件下全活性颗粒的反应速率略大于半活性颗粒.研究结果表明,半活性颗粒更有利于活性物质反应完全,其反应特性更优.     

库岸危岩剪切带—基岩界面宏细观剪切贯通机制及力学特性研究

以三峡库区“板壁岩”危岩为研究背景,在总结岸坡危岩内部剪切带形成过程及基本特征的基础上,通过室内剪切试验和数值模拟手段,从宏细观的角度研究该岸坡危岩内部剪切带–基岩界面的剪切贯通机制及其力学特性。研究表明：(1)剪切带为危岩体失稳的主控因素,内部充填物质具有层状无胶结特征;(2)在常法向应力作用下,界面的破坏模式可以总结为台阶根部张裂–台阶爬坡,岩板损伤–台阶剪断,岩板裂纹贯通–台阶剪碎;(3)界面剪切应力–剪切位移曲线分为压密阶段、近加载端台阶根部斜裂缝出现阶段、近似弹性变形及微裂隙扩展阶段、近加载端台阶剪断阶段、剩余台阶剪断阶段及残余阶段6个阶段;(4)界面的峰值剪切强度和残余强度随法向应力、层厚和台阶高度的增加而增加,竖向累积位移随法向应力的增加而减小、随层厚和台阶高度的增加而增加;(5)界面裂纹数量变化曲线呈“S”型,共经历裂纹缓慢增加(岩板表面磨损)–裂纹迅速扩展(台阶剪断)–裂纹数量稳定(残余摩擦)3个发展阶段,试样内部颗粒应变能和胶结应变能变化趋势与剪切应力–剪切位移曲线变化相近,总能量、摩擦能及阻尼能随剪切位移的增加而增加。研究成果对剪切带整体力学性质及含剪切带危岩稳定...