叶片式气液分离内件数值模拟及对比分析

气液分离广泛采用叶片式分离元件,叶片形式、叶片间距、叶片高度、液滴粒径、液滴含量和主体流速等因素均影响元件的分离性能。采用计算流体动力学(CFD)模拟软件ANSYS FLUENT对3种叶片式气液分离元件(NH-TP、NC-TP和TP叶片)进行数值模拟及对比分析,得到各因素对分离效率及压降的影响,并对叶片的工况适应性进行了分析。结果表明：NH-TP的间距应大于20 mm,否则容易导致压差过大,而NC-TP和TP间距可取10 mm;液滴粒径大于20μm时在各种速度下均可获得较高分离效率,而小液滴仅在理想重力分离和理想惯性分离工况下较高;惯性分离速度下的分离效率与叶片高度无关,主体分离速度低时分离效率随着板高增加而降低;不同形式叶片的最差工况速度不同,但NH-TP在最差工况下仍能保持较高分离效率,对工况的适应能力最好,开槽的NC-TP次之,TP叶片适应能力最差。     

PWR蒸汽发生器水滴重力分离研究

用分离流动模型模拟了重力分离空间内的汽水两相流动，对重力分离空间内水滴的运动和分离效率进行了数值计算，讨论了重力分离高度和蒸汽上升速度对重力分离效率的影响以及各种尺寸水滴的跟随性     

气液旋流器的分离性能

旋流器内气液两相的分离过程是液滴离心沉降和碰撞聚结、破碎的复合过程.对液滴的聚结、破碎机制进行分析,试验验证液相物性、流场强度对液滴聚结、破碎以及旋流器分离性能的影响.结果表明:液相黏度对涡流场中液滴的破碎影响很大,黏度增大分离效率上升;湍流强度是导致旋流场液滴破碎的主动力,当流量达到一定值时,高湍流强度导致液滴破碎,分离效率随流量上升开始急剧下降;液滴聚结、破碎过程对分离器压力降影响不大.     

气液旋流器内液滴破碎和碰撞的数值模拟

气液旋流分离器内是一个复杂的强旋湍流场,流场内的液滴受气动力、剪切力和湍流脉动的作用,发生剧烈的相互碰撞、聚合、破碎并撞击筒壁.对旋流器内液滴间的碰撞、聚合、液滴的破碎和碰壁的机制进行分析,在前人研究的基础上,结合旋流器的实际情况,提出适用于气液旋流器强旋气相湍流场内液滴问碰撞、液滴破碎和碰壁过程的计算模型,对新的数学模型进行数值模拟计算.结果表明,本模型能较为准确地预测强旋气相湍流场内液滴间碰撞、液滴破碎和碰壁过程,完善了气液旋流器的分离机制模型,为改善其分离性能及其工程设计提供了理论基础.     

盾构机刀盘掘削动态数值模拟

基于子模型方法与任意拉格朗日～欧拉有限元方法(ALE),建立了盾构机刀盘掘削过程的三维数值模型.在保证计算精度的前提下,实现了模型缩减、ALE网格精细化、地应力场初始化.通过将计算结果与某模型盾构机掘进试验的实测数据对比,验证了该方法的正确性与准确性.研究结果表明:基于ALE方法的盾构机刀盘掘削数值模型可以准确模拟土体破坏、脱离过程;基于子模型方法得到的初始应力场准确反映了原土层的地应力场,得到了地应力场对刀盘受力的影响关系.     

物质输运方程中平流项数值格式的改进

在水平曲线坐标和垂向σ坐标的三维海洋模式下,欧拉 拉格朗日方法的插值如果在σ-面相邻网格之间进行,那么在水深变化剧烈处,由于σ-面相邻网格之间的垂向距离较大,插值依据会显得较不合理.所以把插值改在绝对坐标下进行.数值试验表明,改进后的欧拉-拉格朗日方法在水深变化剧烈处比改进前的数值耗散更小、精度更高和表现更合理.     

喷淋冷却器内液滴撞击液膜的传热数值模拟

液滴撞击液膜是喷淋冷却过程中的常见现象,利用欧拉多相流模型与连续表面力模型模拟了液滴撞击液膜的传热过程,其中液滴撞击液膜的飞溅规律与实验结果一致.分析了液滴撞击液膜飞溅半径与飞溅高度的变化规律,并进一步分析了撞击速度、液滴直径、液膜深度、壁面温度对液滴-液膜撞击传热量的影响,结果表明增加撞击速度、液滴直径、液膜深度有助于提高喷淋冷却的效果.     

双液滴同时垂直撞击液膜数值研究

应用数值法对双液滴垂直撞击液膜的动力学行为进行研究.采用VOF法结合网格局部瞬时加密技术捕捉气液两相界面.主要讨论了液滴韦伯数和液滴间距对碰撞演化过程和飞溅特性的影响,给出演化过程中包括二次液滴数量及尺寸等特性参数的变化规律.结果表明,双液滴撞击液膜,除了会生成皇冠形水花外,还会出现水花相撞形成的中心射流.在研究范围内,中心射流产生的二次液滴尺寸比皇冠形水花处生成的液滴尺寸小,中心射流破碎较早,所以二次液滴平均尺寸初始阶段增长较快,后期变化较慢,近似呈现线性增长.     

爆炸载荷下结构响应的非耦合数值模拟方法研究

提出一种用于研究远场条件下爆炸冲击波毁伤规律的数值方法,即非耦合欧拉-拉格朗日算法。通过分析模型参数敏感性考察算法的适用性与计算精度。结果表明,载荷曲线的形状对于数值模拟中测点的位移-时间曲线起着重要作用,其中载荷应被认为是动态的而不是脉冲的。基于非耦合欧拉-拉格朗日算法的结构响应低于纯拉格朗日算法,其中结构柔性降低了压力负载并因此降低了结构响应。在模拟大流场爆炸问题中,非耦合欧拉-拉格朗日算法的计算精度优于纯拉格朗日算法。     

旋转喷雾塔Ca（OH）2/NaClO2联合脱硫脱硝数值模拟

针对开发低温烟气联合脱硫脱硝技术的需求,采用欧拉-拉格朗日方法,建立了旋转喷雾塔气固流动与脱硫脱硝反应耦合的三维数理模型.气相场采用k-ε湍流模型,SO2,NOx的吸收采用双膜理论模型.以2个180 m2烧结烟气的旋转喷雾塔为模拟对象,采用Ca(OH)2/NaClO2浆液作为吸收剂,考察了NaClO2/Ca(OH)2摩尔比、烟气流速、烟气温度、SO2和NO的浓度等对烟气二氧化硫和氮氧化物脱除效率的影响.研究结果表明:随着溶液中NaClO2/Ca(OH)2摩尔比的增加,氮氧化物的脱除效率显著提高,二氧化硫的脱除效率无明显变化;随烟气流速、温度的增大,二氧化硫以及氮氧化物脱除效率均有所降低;氮氧化物的脱除效率随SO2浓度的增大无显著变化,而二氧化硫的脱除效率明显降低;随NO浓度的增加,氮氧化物脱除效率明显降低,二氧化硫脱除效率无显著变化.     

微重力下气液分离特性的数值模拟

微重力下离心式气液分离技术以分离环境不受重力条件的影响而广泛应用于航天器流体技术、环境控制与生命保障系统等领域.本文对微重力工况下离心式气液分离特性进行了数值模拟研究,通过正交实验法分析在转速、入口速度、含气量、黏度、温度综合作用时,各因素影响的主次关系.结果表明,转速、含气量、温度、黏度对分离效率的影响比较明显,且随转速、含气量、温度的增加,分离效率逐渐增加,而随黏度的增加分离效率逐渐降低,入口速度对分离效率的影响较小,这与美国地面实验的趋势大致相同,分离效率在92％～94％范围内.研究结果可为我国空间站环控生保技术采用蒸汽压缩蒸馏方法进行尿液分离的进一步研究提供基础数据.     

重力坝地震波动的时域数值分析

传统的重力坝地震响应分析模型未考虑地基辐射阻尼的作用以及波动的不均匀输入.为此,将黏-弹性人工边界条件应用于重力坝地震响应分析中,并基于波场分离技术推导了地震波从底面垂直入射时的重力坝波动输入公式,同时探讨了地基弹性模量对地基辐射阻尼的影响.计算结果表明,黏-弹性边界下的动应力值比固定边界无质量地基下的动应力值小20%~40%,并且地基弹性模量越小,峰值动应力降幅就越大.     

重差分相液膜技术提取六价铬的研究

采用重差分相液膜分离技术提取Cr6 ,以三正辛胺为载体,煤油为膜溶剂,NaOH溶液为反萃剂,考察了料液酸度、表面活性剂浓度、反萃液碱度等条件对六价铬的提取率与反萃率的影响,提取过程不需要制乳和破乳,工艺过程比较简单.     

Numerical study of the propagation of small-amplitude atmospheric gravity wave

By using a two-dimensional fully nonlinear compressible atmospheric dynamic numerical model, the propagation of a small amplitude gravity wave packet is simulated. A corresponding linear model is also developed for comparison. In an isothermal atmosphere, the simulations show that the nonlinear effects impacting on the propagation of a small amplitude gravity wave are negligible. In the nonisothermal atmosphere, however, the nonlinear effects are remarkable. They act to slow markedly down the propagation velocity of wave energy and therefore reduce the growth ratio of the wave amplitude with time. But the energy is still conserved. A proof of this is provided by the observations in the middle atmosphere.     

联合收获机惯性分离室内气固两相流数值模拟

利用Fluent软件中K-ε湍流模型和离散相模型对4ZTL-1800气吸式联合收获机惯性分离室气固两相流特征进行数值模拟计算分析．从流体动力学和湍流理论出发建立了气相湍流模型，根据牛顿第二定律建立了固相数学模型．通过建立的模型和边界条件模拟气体流动，利用双向耦合拉格朗日法追踪颗粒运动轨迹．通过数值计算，得到气流场压力分布规律以及颗粒相运动轨迹及其沉降和分离过程．研究结果为进一步改善惯性分离室内流场的分布规律，提高籽粒的沉降效率，减少气流的携带损失提供了依据．     

油气分离器分离特性的数值模拟

为了分析油气分离器在极端工况下(-20℃,0.2 MPa)的分离特性,通过数值模拟研究了筒体长度、出口管径、导流叶片上端与进口的距离以及旋流管件附件设置等参数对分离效果的影响,结果表明:筒体过长时,分离器下方旋流被显著削弱,筒体长度为950 mm时分离效果最佳;出口的管径过小或管内设有螺旋叶片将增大压降,出口气流流速增大导致逃逸的液滴也增多,出口管直径为60 mm时分离效果最佳;导流叶片上端位于进口中心线下方且与之距离等于进口直径时分离效果良好。通过数值模拟分析油气分离器的结构参数与部件设置对分离性能的影响,为开发高效油气分离器提供一定参考。     

湿法电除尘器内喷雾过程雾滴运动特点数值分析

湿法电除尘器运行时,其雾化液滴的运动情况直接影响颗粒物的脱除效率,通过CPFD方法计算了卧式湿法电除尘器入口风速为1 m/s、2 m/s、3.5 m/s时的喷雾过程,研究了液滴运动形态、雾滴浓度分布、速度分布等。发现不同入口烟气速度时雾化液滴在气流出口位置均出现不同程度回流,以及形成的雾滴"空白"区域也存在差异。研究结果为卧式湿法电除尘的优化研究提供有价值的信息。     

旋风分离器内部流场及分离效率的数值仿真

为了研究旋风分离器内部气体和固体的运动状况与其分离机理,采用FLUENT软件对一旋风分离器内部气相流场和颗粒的运动状况进行三维数值仿真模拟.在仿真过程中,采用RNGk-ε方程来模拟其中的气相湍流流动,采用Lagrange方程模拟颗粒的运动.仿真结果表明,分离器内部的流动空间可分为内、外两个流动区域,在不同的流动区域中,气体压力、速度场的分布有较大的差异;固体颗粒的运动较为复杂,且带有一定的随机性;固体颗粒的分离效率与其进入分离器的具体位置有关.