“多相流体力学”课程教学改革的探索

对"多相流体力学"课程教学改革进行了总结,分析了通过改变教学主体位置与教学方法,将理论教学与工程应用相结合,理论教学与科研相结合的教学改革思路。实践表明,这种课程教学改革思路,符合以提高质量为核心的内涵式发展道路的方针,有利于培养适应新世纪我国现代化建设需要的具有创新精神、实践能力和自我学习能力的高素质人才。     

大液气质量流量比双通道气流式喷嘴雾化滴径

在气流式雾化过程的有限随机分裂模型基础上,结合液滴分裂时间和液滴运动规律,分析了大液气质量流量比同轴双通道气流式喷嘴的雾化过程,得到了Sauter平均直径（SMD）的一般表达式.实验结果表明,得到的SMD的关系式的形式是合理的,通过实验确定相关模型参数后,可以用来预测大液气质量流量比条件下同轴双通道气流式喷嘴的雾化性能.     

不对称撞击流的实验研究与数值模拟

采用恒温式热线风速仪(CTA)测量不对称撞击流流场.用CFD软件对流场进行数值模拟,得到了和实验相吻合的结果.结果表明,不对称撞击流轴线上轴向速度除撞击面附近外,基本符合圆射流衰减规律.当喷嘴间距一定时,轴线撞击面驻点偏移量随气速比和喷嘴直径的增大而增大.当气速比一定时,轴线撞击面驻点偏移量随喷嘴间距增大而增大.     

气态烃自热转化炉冷态实验研究与数值模拟

采用恒温式热线风速仪测自热转化炉内速度分布,用Realizable κ-ε湍流模型对流场进行模拟,其模拟结果和实验结果比较吻合.轴距小于21d0(喷嘴直径)时,轴线速度的衰减规律不受催化剂床层高度和气速的影响.转化炉内回流量随着轴距的增加,先增大后减小;随着催化剂床层高度的增高,回流比分布曲线变窄,回流量最大值为进口流量的6～7倍;轴距小于20d0,催化剂床层高度对回流比大小的影响不大.在实验条件范围内,改变气速,回流比的大小不变.     

水煤浆气流雾化的初次破裂特性

以水煤浆和空气作为实验介质,利用高速摄像仪对同轴双通道喷嘴水煤浆气流雾化的初次破裂过程进行了实验研究,重点考察了在喷嘴出口附近水煤浆的射流核心长度和振荡频率等特征。研究结果显示,实验中水煤浆的破裂模式为非轴对称雷利破裂模式,根据实验结果,得到了浆体的量纲1射流核心长度与气速和液速之间的关系式。雾化过程中浆滴的产生与水煤浆射流振荡有关,研究了其Strouhal数与Weber数和液体Reynolds数之间的关系。     

辐射废锅内熔渣传热过程动态分析

气流床煤气化技术是煤炭高效清洁利用的技术之一。工业上常采用辐射废锅对出气化炉的高温合成气和熔渣进行余热回收。在辐射废锅内,高温合成气冷却降温过程常伴随熔渣的冷却和固化,其对废锅的排渣和安全运行有重要的影响。今以工业运行水煤浆气化装置中的辐射废锅为对象,采用数值数模方法对废锅内的复杂气固两相流动与传热过程进行研究,重点分析了熔渣半径对熔渣内部传热及相变的影响,结果表明:在辐射废锅内,部分熔渣因降温发生固化,熔渣直径是影响熔渣传热与相变的重要参数;熔渣尺寸越大,其传热速率越慢,固化程度越小;半径大于3 cm的熔渣在辐射废锅出口仍为液态,而半径小于0.4 cm的小尺寸熔渣在辐射废锅出口已全部凝固。     

基于分子动力学模拟的Fe2O3纳米颗粒烧结机制研究

氧化铁是化工、冶金和能源等领域重要的原料,其在高温下的烧结性对产品性能至关重要。通过分子动力学模拟(MDS)研究了不同温度、粒径与空位缺陷浓度条件下Fe₂O₃纳米颗粒的烧结机制。结果表明,Fe₂O₃纳米颗粒粒径由3 nm增加至5 nm,烧结后收缩率由25.0%降低至10.8%,相对颈部宽度由96.6%降低至49.5%。当温度由900 K升高至1300 K,烧结过程原子扩散系数由1.758×10^-3 nm²/ps增至4.303×10^-3 nm²/ps,增大1.45倍。高温下(1300 K)原子迁移使颗粒部分结构由HCP和BCC结构转变为非晶结构,非晶原子比例为66.7%。含10.0%初始空位缺陷浓度纳米颗粒烧结过程的扩散活化能相比完美晶体(0空位浓度)降低约63.5%,原子迁移性及烧结致密化程度增强。研究结果对氧化铁颗粒高温热处理工艺优化具有指导意义。     

GSP气化炉内多相湍流反应流动模拟研究

采用涡耗散概念(EDC)模型,对某化工厂的GSP气化炉内多相反应流场进行了数值模拟研究.计算中采用Realizable k-ε湍流模型对雷诺平均后的N-S方程进行封闭;采用离散相随机轨道模型来模拟气化炉内煤颗粒的弥散运动;采用P1模型对燃烧的辐射传热进行模拟.计算结果表明:气化炉内为强旋射流流场,颗粒在气化炉顶部回流区...     

多喷嘴对置式气化炉内颗粒停留时间分布数学模拟研究

气流床气化炉中,颗粒停留时间分布是反映物料混合的重要特性,研究其规律对于改进炉内流场结构,优化运行参数和气化炉的宏观建模都具有重要的意义.通过建立三维CFD模型,研究了进口气速、颗粒粒径和密度等因素对颗粒停留时间分布规律的影响.模拟结果显示出与实验结果相同的规律.结果表明,在研究范围内,颗粒平均停留时间随着气速的增加,...     

炭黑纳米流体对火管式废热锅炉传热的影响

沥青气化生产合成气过程中有大量炭黑颗粒生成,炭黑颗粒对流体的流动和传热有较大影响。文章将含有炭黑纳米粒子的合成气定义为炭黑纳米流体,建立了炭黑纳米流体的单相流体模型,并用数值模拟的方法,分析了合成气中炭黑颗粒在传热中的作用。结果表明:炭黑粒子的直径、粒子流量对传热有很大影响。适当增加炭黑粒子的流量,可以增进传热,降低流动阻力。而炭黑粒子对火管废锅的产汽量影响很小。