湍动流化床内气固两相流动特性的数值模拟

采用欧拉-欧拉双流体模型,颗粒动理学方法模拟颗粒脉动流动和κ-ε双方程模型模拟气相湍流流动,考虑气固两相间耦合作用,数值模拟湍动流化床内气固两相流动行为,获得颗粒浓度和颗粒速度分布.计算结果表明湍动流化床呈现下部密相区、上部稀相区的颗粒分布特性.在密相区,沿床径向方向颗粒浓度在床中心处低、壁面逐渐增高;在稀相区颗粒浓度分布较均匀.沿轴向方向颗粒浓度呈底部浓度高、顶部浓度低的"S"型分布.     

CFB不同密相区形状对固态医疗垃圾颗粒运动特性的影响

提出了不同密相区结构形状(球形、椭球形、方形体)的固态医疗垃圾循环流化床(SMW-CFB),并针对SMW-CFB各段特征,对循环流化床不同密相区形状对固态医疗垃圾颗粒运动特性的影响进行了数值研究,结果表明:密相区为球形体结构比其它结构形状密相区更易出现回流.密相区不同形状时,颗粒运动进入分离器的时间不一样.固态医疗垃圾颗粒在循环流化床内,直径在大于3.5 mm的垃圾颗粒,随烟气上升到一定高度后,落回密相区,而直径小于3.5 mm的颗粒随烟气一同进入分离器,分离器可以捕集直径大于0.025 mm的颗粒,直径小于0.025 mm的颗粒由排气管排出.球形和椭球形密相区有助于垃圾颗粒与风充分混合接触,有利于垃圾颗粒的燃烧.     

不同管排方式下三维鼓泡床内气固流型及埋管磨损的LES-DEM研究

埋管具有限制气泡大小和改变床内气固流动特性而被广泛用于密相流化床内,但不同管排方式对改善气固流型特性的作用不同。本文基于LES-DEM耦合方法,在颗粒尺度层面研究了不同管排方式下鼓泡床内颗粒流动特性以及埋管磨损分布特性。发现埋管的存在使得在管束的上部和下部区域存在四个明显的局部颗粒循环.另外,错列管排对颗粒的轴向迁移的限定更为明显,使得颗粒浓度在水平方向上分布更为均匀。由于不同的管排方式导致不同的气固流动特性,管束周围磨损特性差异明显.     

两种按比例混合颗粒系的多次散射模拟

一种颗粒与其他种类的颗粒混合后, 会使其散射特性发生变化, 本文研究了水云中混有黑炭气溶胶后的散射特性变化. 根据Mie理论计算了水云和黑炭气溶胶散射相函数、单次散射反照率和不对称因子. 给出了混合颗粒系的蒙特卡罗模拟方法, 给出了颗粒碰撞类型抽样、自由程抽样和根据Mie相函数进行散射方向抽样的方法. 计算了光垂直入射时, 水云和黑炭气溶胶混合颗粒系的反射光强随观测角的变化, 并计算了平面反照率随入射角的变化, 讨论了黑炭气溶胶的有效半径、混合比例对整个混合颗粒系散射特性的影响. 计算结果表明, 水云中混合黑炭会加强其吸收, 且黑炭的比例和尺寸不同其散射特性差异较大.     

混合气流布置方式对循环流化床气固流动特性的影响

煤层气和煤矸石CFB混烧中,由于喷入的是可燃气体,燃烧所需的空气量及配风方式需要改变,必然会对炉内的气固流动特性产生影响.本文在煤层气和煤矸石某一混烧比下,确定所需的配风量和配风方式,通过改变混合气流的布置方式,对CFB炉内气固流动特性进行数值模拟.研究结果表明合理的布置方式可使炉内的气固混合较好,流动较稳定,且混合气流布置在两层二次风之间时,炉内密相区大部分颗粒速度较高,气固相间混合充分;密相区固体颗粒浓度较其它两种布置方式高,稀相区则相反,是比较合理的布置方式.研究结果对CFB混烧优化设计具有重要指导意义.     

垂直振动床中的能量传递与耗散

本文采用数值方法分析了一维垂直振动床内颗粒动能/温度、能量耗散以及体积分数的分布规律.离散元模拟结果表明:当床底做低频、小振幅振动时,床层内颗粒整体随床底上下运动,沿床高方向颗粒动能逐渐增加;对于高频振动,床层内的颗粒做无规则的运动,沿床高方向颗粒动能逐渐降低.在不同振动频率(高频、低频)下体积分数、能量耗散也表现出不同的分布规律.将离散元模拟结果与动力学理论计算值对比,当系统做高频振动时,两模型所得结果基本吻合;而对于低频、小振幅振动,所得结果存在较大差异.由于低频、小振幅振动时床内颗粒并非做无规则运动,动力学理论的适用性需进一步完善.     

窄振动颗粒床中的运动模式

实验研究了竖直振动情况下,窄容器中颗粒的运动模式.发现运动模式与颗粒床厚度及振动加速度有很强的依赖关系.实验表明横向尺寸较小的容器可以抑制对流卷及拱起现象.对于足够厚的颗粒床,即使振动加速度很大,颗粒床下部仍然存在着颗粒聚集态.出现聚集态时,颗粒床对容器底的冲击力是倍周期分岔的.实验表明倍周期分岔点与颗粒床厚度无关.对于较薄的颗粒床,颗粒可以是聚集态或对流卷,视颗粒尺寸而定.如果使用尺寸分布非常窄的球形颗粒,可以观察到颗粒的有序排列.出现同心的圆筒形“壳”结构,每个“壳”上的颗粒是二维六角密排列的. 关键词： 颗粒物质 倍周期分岔 颗粒聚集态 球堆积     

大锥角锥形床内颗粒横向混合的实验研究

在900 mm×200 mm×800 mm的冷模试验台上,试验研究了带气体入口直段的大锥角锥形床内示踪颗粒的横向扩散过程,系统考察了床料粒径dp、过余速度u—u_(mff)、静止床层高度h和气体入口直段宽度δ对床内示踪颗粒横向扩散系数D_(sr)的影响。结果表明:在大锥角锥形床中,横向混合试验持续时间间隔对示踪颗粒横向扩散系数的计算结果影响较大;示踪颗粒的横向扩散系数D_(sr),随着床料粒径dp的增大而减小,随着过余速度u—u_(mff)静止床层高度h和气体入口段宽度δ的增大而增大。     

基于摩擦-动力应力模型模拟喷动床气固流动

建立同时考虑颗粒和颗粒之间瞬间碰撞作用(瞬间接触)和非流化下颗粒滑动和滚动运动产生的颗粒半接触作用的颗粒碰撞-摩擦应力模型。推导具有普适性的固相动量守恒方程,建立高颗粒浓度气固两相流动模型,对喷动床内气体颗粒流动过程进行了数值模拟。模拟计算预测喷动床内喷射区、环隙区和喷泉区颗粒流动特性。预测喷动床内颗粒浓度和速度分布与他人实验结果相吻合。     

循环流化床多旋风分离器入口电容层析成像测量

旋风分离器是循环流化床锅炉的关键部件之一,其分离性能将直接影响整个循环流化床锅炉的总体设计及锅炉的运行性能.大型循环流化床锅炉采用多个旋风分离器与炉膛出口并联布置实现气固分离.研究其分离系统的气固两相流动特性可进行旋风分离器的分离性能分析。本文针对600 MW超临界循环流化床锅炉的冷态模型,采用电容层析成像测量技术进行旋风分离器入口烟道内气田两相流固相颗粒浓度测量,在不同床料量和炉膛表观风速下,研究多个旋风分离器入口固体颗粒分布特性,得到不同分离器入口处固体颗粒浓度随流化风速、初始物料量的变化,分析了电容原始信号的波动特性,研究结果对流化床大型化多分离器优化布置提供了支持.     

物理实验教学改革探索

本文提出了目前物理实验教学中存在的问题及所采取的措施,取得了良好的效果。     

Matlab在PN结特性研究实验数据处理中的应用

在pn结物理特性研究实验中,为了验证流过pn结的正向电流和加在pn结两端的正向电压满足指数关系,通常的做法是通过测量数据,选择几种函数关系,把数据代入分别验证。本文主要介绍利用matlab工具箱来处理该实验中的数据,比通常的做法简单方便且更直观,能够让实验者对该实验有深一步的认识。     

电涡流传感器互换性的研究

本介绍了电涡流传感器互换性的概念及提高互换性的方法，并通过实验加以验证。     

解决新旧CAI开发软件的衔接问题的方法

本文介绍了在大学物理实验ＣＡＩ软件开发中利用ＶｉｓｕａｌＦｏｘＰｒｏ环境开发应用程序，在事件驱动方式下，实现ＦｏｘＰｒｏ２５过程驱动方式下参数和运行结果的动态显示和子程序的调用的方法，并给出了应用实例。     

声速测量实验中压电接收端的声压随位置变化的规律

本文介绍了我们所研究的共振干涉接收端声压振幅方程以及用微机解此方程的数学计算方法。     

非均匀弦的驻波实验

用自制的线密度为ρ（ｘ）＝ａｘ形式的非均匀弦进行驻波实验，取得较好效果，它可以作为对原有的均匀弦驻波实验的改进或开放性实验安排到普物实验中去。     

用直接法测定黄河矿晶体的超结构

本文分析了黄河矿晶体超结构中赝对称性的特点,详述了用于测定黄河矿晶体超结构的直接法。 关键词：     

铝-铜-镓三元系合金相图

铝-铜-镓三元系合金相图的室温截面已经用X射线方法测定出来了。室温固相截面包含11个单相(即α, γ₂, γ′, δ, ζ₁, ζ₂, η₂, θ, θ′,α_铝和镓)相区,14个双相(即α + ζ₁, α+ γ₂, α + γ′, γ₂ + γ′, γ′+ ζ₁, γ₂+δ, γ′+δ,δ +ζ₂, ζ₂+η₂, η₂+θ,η₂+ θ′, γ′ + θ′, θ′+ 镓和θ+α_铝)相区和9个三相(即α + γ′+ζ₁, α+ γ₂+ γ′, γ₂+ γ′ + δ,γ′ + δ + θ′, δ+ζ₂+θ′, ζ₂ + η₂ + θ′, η₂+ θ′ + 镓, η₂ +θ + 镓和θ +镓+ α_铝)相区。所有单相和三个二元系内室温存在的单相相同,没有新相出现。 关键词：     

X43高超声速飞行器的飞行热走廊研究

建立飞行器的热走廊物理模型和求解方法对于设计飞行器防热结构、确定飞行轨道和优化气动外形等均有重要的工程应用价值,本文对X43高超声速飞行器的飞行热走廊的物理含义进行了分析,初步建立了飞行热走廊的物理模型,给出了该物理模型下飞行热走廊的控制方程和求解方法,通过对X43高超声速飞行器典型位置的飞行热走廊的计算,研究了高超声速飞行器的热走廊规律和特征,研究了防热材料的性能对飞行走廊的限制,明确了防热材料的关键防热参数,通过研究发现: (1)防热材料的发射系数越大,其对应的热走廊越宽阔,飞行轨道的选择余地也越大; (2)不同位置、不同流态对应的热走廊边界不同,推迟转捩发生可以增加热走廊区域,有利于防热.     

声速测量中反射端相位问题的讨论

本文在用共振干涉法测定空气中的声速实验里，就反射端的相位问题从理论上作了较深刻的讨论。