进气布置对鼓泡式微藻光生物反应器混合性能影响的数值研究

鼓泡式光生物反应器设计简单、易操作并且节省能源,对于培养微藻很具潜力。本文采用计算流体力学(CFD)方法,数值研究四种不同的进气布置对柱状鼓泡式光生物反应器内流体混合特性的影响。研究结果表明,多气孔的布置方式能有效增加流体气含率和光照梯度方向流动特征量,并能减小混合时间,更能适应大规模微藻培养的要求。但随着气孔数目的增加,制造成本和运行成本也随之增大,因此在具体选择时应根据实际需要综合考虑。     

速度进口边界条件对鼓泡床流动影响研究

进口边界条件是影响鼓泡流化床流体动力行为的重要因素之一.本文基于欧拉一欧拉双流体气固两相流模型,对具有中心射流进口的鼓泡流化床进行了数值模拟研究.分别采用脉动和定常进口气体速度边界条件,对鼓泡流化床内气泡的形成、长大、分离,气泡的大小进行了分析和研究.模拟结果与Kuipers等的实验结果进行了比较,研究结果表明考虑进口速度的脉动能够更加合理地预测和分析床内流体动力行为.     

鼓泡型板片元件结构对传热特性的影响

鼓泡型板式换热器是一种新型热交换器。目前其板型几何参数对板片通道内流动与传热的影响规律还不清楚。本文基于多场协同原理进行了数值研究,发现当单元体长度增大或宽度减小时,通道摩擦阻力因子f减小,综合性能评价参数PEC值增大;当单元体相对主流流动方向倾斜角为90°时,f值最小,PEC值最大。本文的研究结果对鼓泡板片传热元件的几何结构优化设计具有指导意义。     

温度对功率LED光谱特性的影响

制备了两种1 w白光功率发光二极管(LED),这两种样品分别是对台湾和美国两家公司生产的蓝光芯片,涂敷相同荧光粉和透明硅胶封装而成.对制备好的LED进行了变温光学特性测试,温度变化范围为15～75℃,测试电流为350 mA.结果表明:温度变化对LED的峰值波长,辐射通量、色温等参数都有影响.通过对光谱曲线的数据处理,找...     

传质特性对光纤生物制氢反应器性能的影响

光生物制氢反应器的传质特性是影响反应器特性的重要因素.本文通过构造新型的光纤生物制氢反应器,采用生物膜法细胞固定化技术,考察在连续产氢条件下,进口底物浓度和流速对与反应器产氢相关特性的影响.结果表明:高浓度下出现的底物抑制现象是限制反应器性能的原因;流速改变的传质特性对反应器性能的影响,反映在驱动势和反应时间两个方面.     

输入光特性对超快非线性干涉仪开关窗口的影响

就超快非线性干涉仪(UNI)的输入光特性对其开关窗口的影响进行了数值模拟和实验研究,输入光包括控制光脉冲和探测光脉冲。在数值模拟中,调节控制光脉冲和探测光脉冲的功率及脉宽,功率越高和脉宽越窄,窗口的形状越好。在调节过程中发现控制光脉冲和探测光脉冲都存在一个最佳的功率点使窗口的形状达到最优。如果继续增大控制光脉冲功率,会使窗口的顶部倾斜,窗口形状恶化;而继续增大探测光脉冲功率,窗口的消光比开始下降。在数值模拟的基础上进行了10Gb／s的超快非线性干涉仪全光开关实验,在实验中用连续光代替探测光脉冲以观察窗口形状。通过改变控制光脉冲和连续光功率来验证它们对超快非线性干涉仪开关窗口的影响。实验表明,应选用短而强的控制光脉冲和最优功率点的连续光,这与模拟结果吻合。     

流动参数对混输泵全流道内气液相间作用特性的影响

为了解流动参数对混输泵内气液相间作用特性的影响,针对不同进口含气率(3%、9%、15%)、不同流量(0.75Q_d、Q_d、1.25Q_d)和不同进口气泡直径(0.1 mm、0.4 mm、0.7 mm、1.0 mm)条件,利用ANSYS CFX对一叶片式气液混输泵进行了全流道数值模拟。计算结果表明:不同进口含气率下,泵内气液相间作用力中均是阻力起主导作用,湍流弥散力大小可忽略;随进口含气率增加,各相间作用力逐渐增大,且叶轮内相间作用力的增大幅度大于导叶。当Q=0.75Q_d时,叶轮进口处阻力、附加质量力、升力以及叶轮内阻力均出现了明显增大。同时,进口气泡直径增加,叶轮内阻力、附加质量力和升力均增大,而导叶内相间作用力的变化相对较小。     

含气率对PTS时压力容器内流动与传热的影响

本文对反应堆压力容器紧急安注时的流动与传热特性在1/10的模型上进行了流动可视化、局部传热系数以及混合函数的试验研究。针对三个热冲击敏感区域的部分测点,比较了环腔流速为0.5m/s、安注流速为1～30 m/s时不同含气率对下降环腔内流动与传热特性的影响,得出并分析了不同测点传热系数、混合函数的变化规律。研究结果表明:随着含气率增大,安注流体与环腔流体的混合增强;下降环腔内的含气率对小安注流速时的流动与传热影响显著,而对大安注流速时影响较小。     

粗糙度对微细圆管内流动特性影响的摄动分析

本文以粗糙度为小参数,采用正则摄动法求解了微细圆管内的层流流动.计算结果表明,壁面相对粗糙度和粗糙元的无量纲间距是影响微细通道内部流场的主要因素.壁面相对粗糙度仅影响扰动流函数的峰值但不影响流场受扰区域的大小;而粗糙曲线空间波数对扰动流函数的峰值和扰动区域的大小都有影响.当粗糙度相同增大空间波数时,流函数的扰动峰值和受扰区域都将减小,这为合理设计粗糙元同时抑制摩擦阻力增大提供了理论依据.     

温度对生物组织模拟液光学特性影响的研究

采用牛奶作为生物组织的模拟液,研究温度变化对生物组织光学特性的影响。应用双积分球技术对牛奶在光波波长为1100~1700 nm、温度25~40℃范围内的光学参量进行了测量,分析光学参量随温度的变化规律。结果表明,温度对散射作用的影响比吸收作用更大,随温度的升高,约化散射系数具有明显减小的趋势。与25℃相比,40℃下的约化散射系数下降了约10%;而吸收率的变化趋势不明显且规律复杂。以上研究结果与公开发表的人体离体皮肤组织光学参量随温度变化的研究结果基本一致,从而为深入研究温度对生物组织光学测量的影响提供了理论和实践上的指导。     

速度滑移和温度阶跃对微尺度流动和换热的影响

1前言近年来，对微尺度换热器和微型槽道内介质的流动和换热的研究日益引起人们的重视[1]。但各研究者的结论却大相径庭[2-6],其流动与换热规律，迄今无统一认识。本文认为：随着流道尺寸的减小，边界效应的影响不可忽视。基于此，通过引入Knudsen数，以局部充分发展流动假设为前提，在N－S方程基础上，数值模拟了微槽道的流动与换热情况，并与国外的实验结果进行了对比分析[5-6].2压力分布方程的导出及与实验结果的比较首先从平行平板间的不可压缩流体流动分析入手，流动方向为X向。连续性方程可简化为：引入速度滑移边界条件：由式（1）…     

钠在同心环形通道内流动时两侧加热对传热系数的影响

一、引言 六十年代初,文献[1,2]报道过两侧热流密度相等时外侧传热系数的实验结果,它们都比理论计算值高得多。等热流密度时内侧传热系数及不等热流密度时两侧传热系数的实验结果至今未见报道。 本文介绍热流密度相等和不相等时两侧的传热系数,得到的半经验公式与Dwyer的理论式     

超声脉冲长度与重复频率对流动微泡群稳态空化特性的影响

为了深入理解超声脉冲长度(PL)与重复频率(PRF)对流动微泡群稳态空化特性的影响,本研究自行制备仿体血管,利用注射泵推动微泡群在其中恒速流动,使用1 MHz的聚焦换能器激励微泡群产生稳态空化,另一个7.5 MHz的平面换能器接收声信号,经前置放大及高速采集后送至上位机存储。在定义临界重复频率(Critical PRF,CPRF)的基础上,通过深入的时频域分析,我们发现PL和PRF共同决定流动微泡群的稳态空化特性:当PRF低于CPRF时,流动微泡群的稳态空化剂量(Stable Cavitation Dose,SCD)与PL呈正相关,且时域分布均匀;而当PRF大于CPRF时,其稳态空化特性由PL决定,在长PL (＞100μs)下,SCD随着PL增加逐渐减小,且时域分布不均匀;在短PL (＜50μs)下,SCD和PRF无显著相关关系,且时域分布均匀。本研究结果深入阐明了流动微泡群的稳态空化特性,期望可用其获取可预测可控的生物效应,并应用于相关临床治疗。     

多孔介质内颗粒流动特性及其对传热影响的模拟研究

研究采用CFD-DEM方法结合DEM耦合对流与导热的传热模型,对三维不规则孔隙结构多孔介质内细颗粒与孔隙流体的流动及传热特性进行数值模拟。结果显示,颗粒在流体的裹挟下由静止逐渐加速,多孔介质内部温度场、瞬时流体速度大小及方向随着细颗粒与流体的充分混合及颗粒间的弹性碰撞而发生变化。低孔隙率下颗粒易发生沉积,运动轨迹缩短。小孔隙率加速了由热颗粒引起的热传递过程,孔隙内温度上升较快。随着孔隙率增大,颗粒瞬时轴向和径向速度增大,且流动主要沿轴向进行,大孔隙率下颗粒间法向和切向接触力及颗粒拟温度较低,且对单颗粒运动轨迹有显著影响。     

表面特性和流动特性对结垢诱导期影响的实验研究

本文通过对比实验的方法,研究了换热面表面特性及工质流动特性对结垢诱导期的影响.实验结果表明:换热 面的结垢诱导期随着材料表面附着力降低和流场扰动增强而延长.     

Laval喷管结构对流动特性和制冷性能的影响

Laval喷管作为天然气超音速旋流分离器的核心部件,其几何结构对喷管制冷性能和分离器的分离效率有着决定性影响。文中利用FLUENT软件进行数值模拟,系统研究了Laval喷管渐缩段线型、渐扩段张角及旋流器位置对Laval喷管内压力分布和制冷性能的影响。结果表明:渐缩段线型对喷管制冷性能有较大影响,采用维托辛斯基曲线进行Laval喷管渐缩段的设计可以获得较好的制冷效果;渐扩段张角越大,温降趋势越明显,喷管出口所能获得的温度越低,制冷效果也越好,但随着渐扩段张角的增大,在喷管存在背压的情况下易造成激波前移,破坏喷管内的低温环境;Laval喷管(加旋流器)的旋流分离能力和制冷性能存在着明显的制约关系,需要在二者之间寻找一个平衡点,使得Laval喷管(加旋流器)可以取得较好的旋流效应和膨胀制冷效果。     

连续凹槽基底对含非溶性活性剂薄液膜流动特性的影响

针对连续凹槽基底上含非溶性活性剂液膜的流动过程, 采用润滑理论建立了液膜厚度和活性剂浓度演化模型, 利用PDECOL程序数值模拟得到了液膜流动的动力学特征及基底结构参数的影响. 研究表明: 活性剂液膜流经连续凹槽时, 负向台阶处形成凹陷, 正向台阶处形成隆起, 且随时间逐渐增大; 与平整基底相比, 连续凹槽下的活性剂液膜铺展速度加快; 基底凹槽的高度增加或斜度减小可加速液膜破断的可能性; 增大凹槽宽度可促进液膜流动; 减小斜度会使液膜进入第一凹槽前形成隆起特征; 重力在液膜的爬坡和下坡过程中具有相反的作用, 但均使得流动稳定性变差; 分子间作用力形成的结合压可加速液膜流动, 进而引发去湿润现象, 分离压则与之相反. 关键词： 活性剂液膜 非平整基底 铺展 分子间作用力     

LED光谱对纤细角毛藻和亚心形扁藻生长的影响

选取有着较高经济价值的纤细角毛藻以及亚心形扁藻为实验对象,在光照恒温培养箱中用红、绿、蓝、白LED集成不同光谱成分的光源与传统荧光灯进行对照培养实验。通过对比生长速率表明,与荧光灯光源相比光谱集成LED光源更有效地促进微藻的生长。说明LED集成光源作为微藻生长照明光源有其明显的优势。     

介质黏性对叶片式气液混输泵两相流动特性的影响

为了解介质黏性对气液混输泵外特性、流场及相间作用特性的影响,选取air-water和air-crude两组介质,基于ANSYS CFX对一叶片式气液混输泵进行了数值模拟,且对相间作用模型中最为主要的阻力模型进行了修正,大大提高了较高进口含气率下的模型预测能力。由于原油的黏性较大,流动损失增加,使泵的效率和增压均相对较低。当介质为air-water和air-crude时,四种相间作用力中均是阻力占主导,湍流弥散力与阻力相比其大小可以忽略,但介质为air-crude时的气液相间作用力相对较小.     

数值模拟颗粒旋转对流化床内气固两相流动特性的影响

流化床内颗粒自旋转将影响颗粒相的流动特性.本文运用基于颗粒动理学理论的欧拉-欧拉气固多相流模型,考虑颗粒自旋转流动对颗粒碰撞能量交换和耗散的影响,数值模拟流化床内气体颗粒两相流动特性.计算结果表明颗粒的自旋转使得床内更容易形成气泡,颗粒浓度分布变化增大.颗粒自旋转运动将导致床内非均匀结构更明显.