燃烧烟气汞反应的量子化学计算方法研究

应用量子化学理论的不同方法和典型ECP基组分别计算含汞燃烧烟气中分子的几何结构和反应的焓变及熵变,并与美国国家标准技术局的实验数据相比较,以验证量子化学计算所用的理论水平和基组的有效性.结果表明QCISD方法/Stevens基组的组合最好,其次为B3PW91方法/Stevens基组、B3LYP方法/Stuttgart RSC1997基组.研究结果为进一步应用量子化学方法计算汞相关反应的动力学参数奠定基础.     

未燃尽炭表面吸附汞的机理研究

本文应用量子化学密度泛函理论B3PW91方法,在lanl2dz基组水平上研究了飞灰中未燃尽炭表面对汞的微观吸附机理.建立了表征未燃尽炭的饱和簇模型,讨论了该簇模型在不同的情况下对汞的吸附作用,计算得出吸附能,并做出了相关的实验解释.结果表明量子化学的理论计算是揭示汞等痕量元素的吸附机理以及筛选合适吸附剂的一种有效方法.     

燃煤黄铁矿迁移转化模拟的研究

基于已有的动力学数据对单颗粒黄铁矿迁移转化进行了全过程模拟,分析讨论了各种因素对黄铁矿氧化过程和S释放率的影响,结果表明:随着颗粒尺寸的减小和炉膛温度的升高,黄铁矿颗粒的分解氧化过程加快,颗粒在炉内停留很短时间内温度即升高到共融点以上,使颗粒呈混熔态,进而导致灰沉积、结渣.颗粒氧化过程中S的释放主要受扩散控制,其释放速率与颗粒粒径成反比,与氧气浓度和炉膛温度成正比.     

湍流场中被动标量的细微结构

本文采用直接数值模拟方法,在具有平均标量梯度的各向同性湍流中,研究被动标量的小尺度结构特性及其与湍流场中应变与涡量的关系.对欧拉统计量及拉格朗日统计量的统计表明:标量耗散的形成主要是由于标量梯度同流场的应变张量压缩主轴耦合的结果,而涡量对标量梯度的形成只有较弱的影响,然而它可以间接影响大强度标量耗散的产生.强标量耗散的细微片状结构的形成时间尺度大约为10倍Kolmogrov时间尺度;在形成强标量梯度的细微片状结构过程中,应变强度随标量梯度同步增大,而涡量则先减小后增大,并在5倍Kolmogorov时间尺度时达到最大.     

过渡金属修饰Fe2O3/Al2O3氧载体的Redox性能研究

采用冷冻干燥法分别制备了经Cu、Co、Mn、Ni修饰的Fe₂O₃/Al₂O₃氧载体。利用化学吸附仪,通过程序升温还原(H₂-TPR)和程序升温氧化(TPO)来研究经不同过渡金属修饰的Fe₂O₃/Al₂O₃与H₂和O₂的反应性能。实验发现,在Fe₂O₃/Al₂O₃中加入Cu、Co、Ni以后,氧载体与H₂的反应性都有提高,但是当在Fe₂O₃/Al₂O₃中加入Mn以后,氧载体的反应性和载氧能力反而下降。经Cu修饰的Fe₂O₃/Al₂O₃与H₂的反应性最高,且具有很好的反应稳定性,适合用于化学链燃烧。     

水滴清除气溶胶过程的随机算法和数值模拟

气溶胶尺度分布的时间演变可量化气溶胶的湿沉降过程,它在数学上可由考虑湿沉降的通用动力学方程来描述．该方程为一典型的部分积分微分方程,与气溶胶尺度分布和雨滴尺度分布均相关,且由于需要考虑Brown扩散、拦截和惯性碰撞等湿沉降机制而使得清除系数模型非常复杂,普通的数值方法难以求解．为此发展了一种新的多重Monte Carlo算法,以求解考虑湿沉降的通用动力学方程,并用于模拟实际环境中气溶胶的湿沉降．对于对数正态分布的气溶胶尺度分布和雨滴尺度分布, 多重Monte Carlo算法进行的数值模拟表明, 雨滴几何平均尺度越小, 雨滴几何标准偏差越小,越有利于小尺度和中等尺度气溶胶的湿去除,而稍微不利于大尺度气溶胶的湿去除．     

用视密度加权平均二阶矩模型模拟旋流两相流动

本文用视密度加权平均代替时平均,建立了视密度加权平均的统一二阶矩两相湍流模型方程组（ＭＵＳＭ）,其中用体积分数代替了数密度,用颗粒驰豫时间作为封闭两相脉动速度关联方程耗散项的时间尺度,并引入了颗粒视在的气体速度脉动的输运方程。用ＭＵＳＭ模型模拟了旋流数为０．４７的气粒两相流动。并和实验结果及时间平均的ＵＳＭ模型的模拟结果进行了对照,两种模型均能较好地预报的两相的轴向和切向速度,轴向和切向脉动速度。此外,ＭＵＳＭ模型可以减少所用方程数,节省计算量。因此视密度加权平均的统一二阶矩两相湍流模型是一种对时间平均的统一二阶矩模型的改进,今后可以进一步扩大应用。     

三维十五点格子Boltzmann模型仿真

格子气和格子Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ方法的迅速发展提供了一类求解流体力学问题的新方法。格子Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ方法在保留了格子气模型优点的同时,克服了它的不足之处。本文讨论了一种三维十五点格子Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ模型,通过选择适当的平衡分布及参数,并用Ｃｈａｐｍａｎ－Ｅｎｓｋｏｇ展开和多尺度技术导出了Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程．在微机上模拟了工程中比较常见的管排绕流问题,并与实验观察到的结果进行了比较,结果表明该模型能较好的模拟复杂流动现象,并具有较好的工程应用背景。     

用Monte-Carlo法计算直接辐射交换面积

提出求解直接辐射交换面积的Monte-Carlo方法,并编制相应的程序对充满均相吸收介质的封闭方腔内各区域间的直接辐射交换面积进行了计算,与分析计算结果进行了比较。     

煤粉炉喷钙脱硫过程的总体模型与模拟

1前言我国燃煤中约有三分之一用于火力发电,减少火电厂SO。排放是治理酸雨和SO。污染的重中之重。炉内喷钙脱硫结合尾部增湿活化技术（LIFAC）因流程简单、投资省、运行费用低而且效率较高,特别适用于燃烧中、低硫煤锅炉的改造,是一种具有广泛应用前景的技术［1］本文?..