下行床气粒流动行为的Eulerian-Lagrangian模拟

采用计算流体力学和离散单元方法耦合模型（CFD-DEM）对二维下行床内的气粒流动行为进行了全床数值模拟。模拟结果展示了下行床典型操作条件下特有的气固动态流动结构：沿流动方向存在明显的入口控制区、过渡区和（完全）发展区;颗粒聚团并不是出现在浓度相对较高的入口区,而是在过渡区之后的发展过程中逐渐形成较多的、松散的动态聚团结构。下行床发展段呈现典型的近壁浓环结构,这与实验结果基本一致。考察了颗粒之间以及颗粒与壁面之间的碰撞参数对下行床内气固流动结构的影响,发现完全弹性碰撞颗粒体系在入口区呈现最快速的颗粒分散;而对本文研究的操作条件,颗粒碰撞参数对发展段时均流体力学行为只产生轻微的影响。     

费托合成浆态床速度分布和浓度分布的模拟及其影响规律

提出了浆态床速度分布的一维流体力学模型和合成气液相浓度分布的二维扩散模型,用于描述浆态床液相返混对费托合成反应的影响。模型计算结果与示范工厂数据符合良好。计算表明,液相返混状态对合成气转化率有显著影响。利用模型考察了空塔气速对合成气转化率和空时产率的影响规律,随气速增加,合成气转化率单调下降,空时产率先增大后缓慢降低;塔径放大后,中心液速和液相循环流率都增大,浆料返混加剧,费托合成反应转化率降低。     

复合塔板的流体力学特性(Ⅰ) 孔径和开孔率对塔板流体力学特性的影响

基于火力发电厂烟气脱硫工程化项目的需要 ,提出了一种同时具备大孔径和高开孔率条件、由大孔筛板和波纹板填料及其附件构成的复合塔板 ,研究了孔径和开孔率对于该复合塔板流体力学性能的影响 .结果表明 :与其他的塔板相比 ,该塔板在同样的操作条件下压降更低 ,通量更大.     

导流管喷动床流体动力特性的实验研究

对以小米为物料的常规喷动床及导流管喷动床全床压降随表观气速变化规律进行了实验研究．结果表明，与常规喷动床相比，导流管喷动床不仅最小喷动速度、操作压降和最大压降均大幅减小，而且夹带高度较小时会在达到稳定喷动之前发生有利于操作的不稳定喷动现象．此外，导流管喷动床的流体动力特性受料床高度影响不大，但受导流管内径和夹带高度的影响显著．最后，依据实验结果提出了导流管喷动床最小喷动速度的关联式．     

细胞剪切耐受性检测装置的设计、模拟及验证

针对动物细胞培养过程中流场作用力对其的制约作用,文中借助计算流体力学的方法设计了一种新型的微流道装置。在该装置内可以产生分布均一而恒定的流场剪切力,并且大小与装置内液体的流速密切相关;同时本次研究采用了微尺度的粒子图像测速技术(PIV)对实验结果进行了验证。结果表明数值模拟得到的流场结构与PIV拍摄得到的流场非常接近,具有很好的吻合性,建模及计算结果是准确可信的。     

脉动条件下旋流场内气液两相流流型及其转变机理

运用高速摄像技术对流量脉动条件下旋流分离器内气泡动力学行为及气液两相流流型展开研究。研究发现,在完整脉动周期内,流量在3.62~4.18 m³/h范围内波动,流量增大段的气核整体向溢流口方向运移,流量减小段的气核整体向底流口方向运移,气核大小及形态变化呈现周期往复性。通过脉动周期内特殊帧的分析,得出流量脉动条件下旋流场内气液两相流流型主要包括：气泡流、塞状流、弹状流、丝状流及波状流等五种形式。根据实验得出的气液两相折算速度,确定了脉动条件下气液两相流流型转换界限图,而气泡间的聚并破碎行为是产生气液两相流型的主要原因,最终构建了表征截面含气量和分离效率之间关系的评价模型。     

萃取塔设备研究和应用的若干新进展

溶剂萃取是一种重要的化工分离技术,在湿法冶金、原子能化工、石油化工等领域有着广泛的应用。萃取塔优点突出但设计放大困难。本文介绍了国外萃取塔数学模型和设计放大研究概况及其最新进展,并较详细地介绍了我国萃取塔设备的研究、创新和应用。鉴于脉冲筛板塔在核工业中的重要地位,着重介绍了在汪家鼎先生指导下所进行的脉冲筛板塔两相流体力学、纵向返混和传质特性等方面的系统研究工作,指出所形成的以特性速度进行塔径放大和考虑纵向混合的按基本原理进行脉冲筛板萃取塔放大设计的体系具有重要的普遍意义。所创制的"分散-聚并型"脉冲筛板塔性能优越,已在大型工业装置中得到成功的应用。也介绍了在我国广泛应用的转盘萃取塔、填料萃取塔和脉冲填料萃取塔的研究、创新和应用情况。其中在理论研究基础上创制的新型转盘萃取塔(NRDC)、内弯弧形筋片扁环填料(SMR)和挠性梅花扁环填料(PFMR)性能优良,推广应用效果显著。     

圆筒型填料的性能研究

针对一种开有两层相互交错窗孔并带有齿形结构弧片的新型圆筒型填料,在内径为600mm的有机玻璃塔内,采用空气-水物系,研究了它的流体力学性能;在内径为600mm的不锈钢塔内,采用环己烷-正庚烷物系,在常压、全回流的情况下,研究了它的传质性能;在内径为300mm的有机玻璃塔内,研究了分别以圆筒型填料、固定阀塔板和复合塔板为塔内件时脱除工业废水中丙烯腈的效果。实验结果表明,圆筒型填料的齿状结构改善了气液两相在填料层中的微流动和液体分布;与鲍尔环填料相比,当F因子为1.0～3.0kg0.5/(m0.5.s)时,圆筒型填料的干床压降降低了23%～40%;当喷淋密度为20m3/(m2.h)、F因子为1.0kg0.5/(m0.5.s)时,湿床压降降低了约40%;圆筒型填料的液泛点提高;当F因子为1.0～2.5kg0.5/(m0.5.s)时,等板高度比鲍尔环填料降低了11%～20%;当采用圆筒型填料作为塔内件时,丙烯腈脱除率比固定阀塔板高约8%,比复合塔板稳定。     

Processing capabilities of micro ultrasonic machining for hard and brittle materials: SPH analysis and experimental verification

Micro ultrasonic machining (micro-USM) is an unconventional micromachining technology that has capability to fabricate high aspect ratio micro-holes, intricate shapes and features on various hard and brittle materials. The material removal in USM is based on brittle fracture of work materials. The mechanical properties and fracture behaviour are different for varied hard and brittle materials, which would make a big difference in the processing capability of micro-USM. To study the processing capability of USM and exploit its potential, the material removal of work materials, wear of abrasive particles and wear of machining tools in USM of three typical hard and brittle materials including float glass, alumina, and silicon carbide were investigated in this work. Both smoothed particle hydrodynamics (SPH) simulations and verification experiments were conducted. The material removal rate is found to decrease in the order of glass, alumina, and silicon carbide, which can be well explained by the simulation results that cracking of glass is faster and larger compared to the other materials. Correspondingly, the tool wear rate also dropped significantly thanks to the faster material removal, and a formation of concavity on the tool tip center due to intensive wear was prevented. The SPH model is proved useful for studying USM of different hard and brittle materials, and capable of predicting the machining performance.     

双模制导航弹静稳定性数值分析

采用二阶Roe格式求解三维N-S方程,根据航弹雷诺数较高、计算网格不规则的特点,选用Spalart-Allmaras代数模型。首先,对卫星制导航弹绕流流场进行大量数值模拟,与风洞吹风试验数据对比,验证了数值方法的有效性。在此基础上对双模制导航弹在不同的攻角和不同来流速度以及不同舵偏角下的绕流流动进行数值模拟,对航弹的升阻特性、纵向静稳定性进行了详细分析,获取的气动参数分布规律对此类双模制导航弹气动布局设计具有一定的参考价值。