大型管式加热炉燃烧传热CFD数值模拟

为了研究大型管式加热炉内部流动、传热和传质情况,采用计算流体力学的方法对石化行业中广泛应用的大型加热炉炉膛内部进行了数值模拟,用标准的k-ε湍流模型描述烟气湍流情况,非绝热的简化PDF燃烧模型计算了燃烧情况,离散坐标辐射传热模型对炉膛内辐射传热状况进行模拟。计算结果和工业运行数据吻合较好,模拟计算结果为大型加热炉优化设计提供了理论指导。     

煤化学链燃烧颗粒流动反应的数值模拟

针对化学链燃烧气固反应速率的影响因素复杂未知的问题,本文建立了碳粒与CaSO4载氧体颗粒在水蒸气气氛下的数理模型,并利用Fluent进行数值计算,从微观上分析了温度和压力的改变,对颗粒间化学链燃烧反应速率、CO2生成速率以及载氧体表面固相生成物沉积速率的影响。分析结果表明,提高反应器内的温度和压力,均加快了CaSO4载氧体颗粒表面CaS的沉积速率,且压力的提高在很大程度上促进了沉积速率的增加,而沉积覆盖在载氧体表面上的CaS导致了反应速率的下降。该研究有利于高纯度CO2气体的捕集,从而达到减排的目的,对化学链反应速率的控制具有重要意义。     

多孔介质内预混合燃烧的二维数值模拟

为了研究预混气在多孔介质内过滤燃烧特性,根据多孔介质燃烧理论,建立了甲烷/空气预混气在堆积床内燃烧的二维双温模型。给出了当量比、入口速度和小球直径等参数对温度分布的影响,分析了燃烧器内氧化铝小球的蓄热特性。结果表明:火焰面的前缘呈抛物线形状,燃烧波波速在0.1 mm/s数量级;随着当量比增加,波速度减小,燃烧区域范围扩大;随着入口流速增大,燃烧最高温度升高,火焰面宽度变窄,燃烧波波速增大;随着氧化铝小球直径增大,火焰面厚度变窄,燃烧波速度增大;氧化铝小球在过滤燃烧中体现出良好的蓄热能力。     

一种多变量自抗扰控制结构的设计研究

自抗扰控制器(active disturbance rejection control,ADRC)不依赖于被控系统的完全模型,采用扩张状态观测器(extended state observer,ESO)对系统的内扰和外扰进行实时估计,因而能取得较为理想的抗干扰效果。对于多变量系统,分散ADRC可以将通道之间的耦合看成扰动,通过各自通道的ESO进行估计。对于强耦合的多变量系统,分散ADRC可能不能及时消除耦合。本文提出一种多变量型ADRC控制结构,将静态解耦引入到ADRC控制器设计中,从而能充分利用系统已知动态特性,实现更好的解耦。采用所提方案对循环硫化床锅炉燃烧系统设计多变量ADRC控制方案,仿真结果表明该控制器具有很好的解耦性和鲁棒性。     

复合钢管混凝土轴压柱承载机理分析

基于混凝土的塑性损伤模型对外方内圆型复合钢管混凝土柱轴压试件的承载机理进行研究,对比了复合钢管混凝土柱和单钢管混凝土柱在加载过程中横截面上混凝土的纵向应力分布规律,揭示了该组合构件的承载机理:复合钢管混凝土柱中核心混凝土受到内外层钢管的双重约束作用,因此,核心混凝土的轴向应力比单钢管混凝土柱的纵向应力大,极限承载力也随之增大;但夹层混凝土的纵向应力与单管混凝土纵向应力两者相差不大;在此基础上分析钢管壁厚及混凝土强度等级等参数对复合柱力学性能的影响.     

生物质锅炉钢材在氯化钾接触条件下腐蚀特性

为了比较不同材料抗腐蚀特性,模拟生物质锅炉过热器区的条件,在550~700℃范围内对生物质锅炉常用的20G、12Cr1MoVG、Super304、SUS316、TP347H、HR3C等钢材进行腐蚀特性对比研究.通过测定试样的增重量,得出腐蚀特性曲线;利用能谱分析仪、扫描电镜和X射线衍射仪对试样腐蚀后的形貌特征、元素质量分数和腐蚀产物的组成进行分析.结果表明,在高温下,常用钢材抗KCl高温腐蚀能力的排序为HR3C>TP347H>Super304>SUS316>12Cr1MoVG>20G;温度和金属表面KCl的附着量对高温腐蚀具有重要影响;KCl高温下可以和合金钢表面镍铬氧化物钝化层反应,直接破坏钝化层的保护作用,从而加速氧化腐蚀的进行.     

1000MW燃煤锅炉富氧燃烧改造及NO_x排放的数值模拟

针对燃煤锅炉富氧燃烧改造的可行性以及NOx排放的问题,提出基于CFD数值模拟方法,开展1 000MW双切圆式燃煤电站锅炉的富氧燃烧改造及其NOx排放的数值模拟研究.结果表明,当氧气体积分数为30%的富氧燃烧条件下模拟的炉膛温度分布、换热结果与改造前空气燃烧时相当.绝热火焰温度一致可以作为改造时氧浓度选择的依据.改造后燃料NOx、热力NOx的生成量均显著降低,总NOx生成量可达改造前的47.3%.大量二氧化碳的存在促进还原区煤焦气化反应和燃料氮的析出,削弱了NOx前驱物的氧化,促进NO还原,从而减少NOx生成量.增大燃烬风风率可降低NOx排放.再循环烟气中的NO的还原使NOx净生成量降低44.6%~71.8%.     

新型PEC柱-钢梁T形件摩擦耗能型连接中节点滞回性能的数值模拟

为研究预拉对穿螺栓的新型PEC柱-钢梁T形件摩擦耗能型连接中节点滞回性能,考虑轴压力、PEC柱截面形式、钢板组合截面布置方式与摩擦力大小等设计参数,采用有限元软件ABAQUS建立了5个有限元分析模型试件并对其进行循环荷载下的数值模拟,得到试件的弯矩-转角滞回曲线。结果表明:摩擦耗能型连接方式不仅满足结构耗能延性性能设计目标,且承压型强度设计还能保证必要的安全冗余度;轴向力影响较小;摩擦力影响连接的耗能能力,但对其承载能力影响不明显;钢结构翼缘卷边措施可增强混凝土的约束作用,更好地满足"强柱弱梁"的抗震要求;预拉对穿螺栓表现部分自复位功效,且较好实现了混凝土斜压带传力机理,相应降低了对节点域腹板的抗剪要求;所有试件破坏模式均由于T形件的加强而使得梁截面的塑性铰出现位置向T形件腹板外排螺栓附近梁截面转移,且达到破坏时对应的节点转角均超过了0.04rad,表明该节点连接能较好满足抗震转动能力的需求。     

汽车车灯起雾机理分析与解决方案研究

车灯起雾是常见现象,其对行车安全有着重要影响,本文主要介绍了车灯灯起雾的机理,起雾条件,起雾接受标准,并提出了优化解决方案。     

燃烧过程中气体辐射特性分析

水蒸气、二氧化碳和一氧化碳是燃烧过程中的气体生成物,对燃烧系统内的辐射换热有重要影响。比较2个窄谱带数据库参数,即SoufianiTaine数据库和RiviereSoufiani数据库,针对参与性气体的非灰辐射特性,采用统计窄谱带模型考察水蒸气、二氧化碳和一氧化碳3种气体的光谱透射率。结果表明,基于RiviereSoufiani数据库的计算结果与逐线法基准解吻合较好,SoufianiTaine数据库偏差较大。引入离散坐标法,利用2个窄谱带数据库和统计窄谱带关联K模型,研究一维、二维和三维火焰的辐射换热情况,比较发现,采用2个数据库所得的辐射热流和辐射密度差别不大,仅在温度跃变处相差较大。