含内热源多孔介质中的混合对流

本文用数值及解析方法分析了含有内热源的竖直多孔通道中的混合对流,通道的两个壁面可维持不等的温度。计算了不同情况下通道中的流速、温度及热流量分布,结果表明,由:]:不同的壁温及内热源的自然对流效应,在两个壁面附近均可能出现流动倒流区,并向下游内部扩展直到“稳定”。数值计算可确定倒流初始出现的位置及发展规律。随着内热源强度的增加,倒流区将向上游移动。而FDF理论分析可得出一个壁面(冷壁)或两个壁面均出现倒流的判断准则。     

竖直多孔介质同心套管内混合对流的研究

在简要综述研究现状的基础上，本文通过量级分析导出了影响竖直多孔介质同心套管内混合对流的无量纲参数，提出厂简化混合对流为受迫对流的判据，分析计算了非达西效应的影响，并与实验研究的结果进行了对比。／ＲｅｐａｎｄＨ／ｄｐ，ｗｈｉｃｈｇｏｖｅｒｎｔｈｅｍｉｘｅｄｃｏｎｖｅｃｔｉｏｎｉｎａｖｅｒｔｉｃａｌａｎｎｕｌｕｓｆｉｌｌｅｄｗｉｔｈｐｏｒｏｕｓｍｅｄｉａ，ａｒｅｄｅｄｕｃｅｄｔｈｒｏｕｇｈｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌａｎａｌｙｓｉｓ，ａｎｄｔｈｅｃｒｉｔｅｒｉａｆｏｒｍｉｘｅｄｃｏｎｖｅｃｔｉｏｎｉｓｅｓｔａｂｉｌｉｓｈｅｄｔｈｅｒｅｂｙ．Ｔｈｅｍｉｘｅｄｃａｌｃｕｌａｔｅｄｒｅｓｕｌｔｓｆｏｒｄｅｔｅｃｔｉｎｇｔｈｅｎｏｎ－Ｄａｒｃｙｅｆｆｅｃｔｓａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅｐｒｅｄｉｃｔｅｄｒｅｓｕｌｔｓａｇｒｅｅｗｅｌｌｗｉｔｈｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｏｒｏｕｓｍｅｄｉａ；ｍｉｘｅｄｃｏｎｖｅｃｔｉｏｎ     

多孔介质方腔内混合对流格子Boltzmann模拟

采用格子Boltzmann方法,对多孔介质方腔内的混合对流现象进行研究.方腔内部中心有一发热圆,径宽比D/L=0.4,冷流体从方腔左下角入口流进,从方腔左上角出口流出,四周壁面绝热.在普朗特数Pr=0.71和格拉晓夫数Gr=1.4×10⁴时,分析理查德森数Ri和达西数Da对发热圆表面平均努赛尔数Nu的影响.结果表明：Ri数位于10^-3~10范围内,Nu随Ri的增大而减小.Da越大,Ri对Nu的影响越显著;Da数位于10^-5~10^-2范围内,强制对流占主导的情况下（Ri≤0.1）,Nu随着多孔介质的Da的增大而增大.自然对流占主导的情况下（Ri=10）,Nu对Da的变化不敏感.     

多孔介质中非等温互溶流体驱替过程的格子Boltzmann研究

利用格子Boltzmann方法,在孔隙尺度上对多孔介质内非等温混溶驱替过程进行数值研究,定量分析温度粘性膨胀系数（β_T）以及路易斯数（Le）对界面不稳定性和驱替效率的影响.结果表明：随着β_T的增大,界面不稳定性增强,驱替效率降低.当β_T>0时,随着Le的增大,界面不稳定性减弱,驱替流体与被驱替流体之间的界面趋于平缓,指尖残余率减小,驱替效率增大.当β_T<0时,Le对于驱替效率的影响相反.     

多孔介质中含溶解反应的互溶驱替过程格子Boltzmann研究

采用格子Boltzmann方法研究了孔隙尺度下多孔介质内含流固溶解反应的互溶驱替过程,重点研究了被驱替流体与驱替流体黏性差异较大的情况下,溶解反应引起的多孔介质内部结构变化对驱替过程的影响;定量分析了不同达姆科勒数及佩克莱数下多孔介质孔隙率和驱替过程驱替效率随时间的演变.研究结果表明:达姆科勒数较大时,溶解反应的发生会在多孔介质内部生成虫洞,导致一部分被驱替流体不能被波及,驱替流体沿虫洞离开多孔介质,造成驱替效率的减少.在此基础上,随着达姆科勒数的增大,孔隙率变化越大,生成的虫洞越宽,最终驱替效率变大,但仍小于无溶解反应时的驱替效率;随着佩克莱数的增大,指进增长速度越快,孔隙率变化越小,驱替效率越小.     

湍流对多孔介质内预混火焰影响的初步研究

当气流速度较大时,多孔介质内预混燃烧的模拟需要考虑湍流的影响,本文利用简化的k-ε双方程湍流反应流模型对多孔介质内的预混火焰进行了数值模拟.结果表明,湍流大大加强了气流的组分和能世扩散,计算得到的火焰传播速度、CO及NO的排放量都与实验值符合得比较好,与层流模型相比,湍流模型能够改善计算结果.     

辐射模型和弥散效应对多孔介质内燃烧影响的数值模拟

本文根据气固两相局部非热平衡假设,建立了甲烷/空气预混气在惰性多孔介质内的一维层流燃烧数学模型。分别采用附加导热、Rossland模型和二通量法模型求解固体能量方程中的辐射源项,研究了热辐射模型和弥散效应对多孔介质内燃烧火焰结构的影响。结果表明,多孔固体表面辐射的影响不可忽略,辐射模型对火焰温度的预测影响显著,而弥散效应对气体温度的分布及反应热影响则较小。     

追踪多孔介质内流体的流动

美国加州大学伯克利分校的Lawrence国家实验室的J．Granwehr和Yi-Qiao Song两位科学家最近用核磁共振成像（MRI）测试仪完成了对多孔介质内流体流动状态的追踪观察，MRI的重要性就在于它能对软物质（如生物组织）或潮湿的硬物质（如岩石微粒）的表层下的结构进行观察、现在科学家们在MRI上创造了一种新的模式，可以用来观察流体是如何在多孔介质内部进行流动的．这个方法特别适用于石油勘探，因为在石油开采中在某些固定位置监测流体在这些不透明的、天然的、或人造的结构内的流动过程是非常重要的．     

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。     

基于分形多孔介质三维网络模型的非混溶两相流驱替数值模拟

提出了一个描述多孔介质孔隙尺寸分布的三维分形网络模型,利用该模型对多孔介质中的非混溶两相流驱替进行了数值模拟,研究了孔隙尺寸分布分维D_f和两相流黏滞比M对驱替前沿指进型的影响,结果表明指进型容量维数D_h随着孔隙尺寸分布分维D_f以及黏滞比M的增大而减少,并通过曲线拟合得到了它们之间的定量关系. 关键词： 多孔介质 三维网络 黏滞指进 非混溶两相流     

有限存贮空间内可燃多孔介质流动和传热的研究

对通风条件下可燃多孔介质库房内的流动和传热特性进行了数值模拟,得到了库房有限空间内的温度场和速度场.通过比较不同的来流温度和入口流速,得到的结果表明:可燃多孔介质(弹药)内部发生化学反应并产生热量,其温度由中心向四周逐渐降低;来流流速越大,越有利于弹药的冷却;在来流速度相同的情况下,来流温度越低,越有利于散热,对于可燃多孔介质(弹药)的贮存越安全;在左侧进风口的上下两边以及可燃多孔介质(弹药)的上方,会形成漩涡.     

平板热管蒸发段多孔介质内流动和传热分析

通过假定平板热管多孔芯内流体的压力分布,对流动和传热进行了分析,得出结论:边界对于速度分布和流量计算的影响比惯性影响大,对于液层的分布二者影响都很小;多孔介质底部温度分布均匀,热流密度方向基本垂直于边界.     

非饱和多孔介质内毛细驱动流动分析

将非饱和含湿多孔介质层内液体饱和度当量为无量纲的液层厚度,在多孔层内发生相变时其分布规律直观地反映相变传热能力从而预示临界热流(CHF)的发生.计算结果显示,多孔层中心处最容易出现干涸而导致CHF;残余饱和度和孔隙率越大,越不容易出现CHF;饱和度分布形状(液层形状)主要受输入热流密度和孔隙率的影响,热流越小、孔隙率越大就越平缓.     

惰性多孔介质内过滤燃烧特性分析

以惰性堆积床内甲烷/空气低速过滤燃烧为例,因次分析系统特征尺度,基于修正的单温度模型,提出一种封闭的耦合解析方法,对燃烧过程进行理论分析.研究了燃烧波波速、火焰传播速率、最高燃烧温度等燃烧特性参数,将计算结果与实验结果以及前人的理论结果进行对比.     

多孔介质中化学反应对非等粘流体混合过程影响的格子Boltzmann研究

利用格子Boltzmann方法和GPU计算技术,在孔隙尺度上模拟多孔介质中包含界面化学反应的粘性指进现象,定量分析化学反应对流体混合的影响.采用单浓度变量的双稳态模型来描述界面反应,而各向同性的多孔介质则通过四参数法生成.研究发现化学反应能减小指进界面厚度,抑制流体的混合,甚至会出现反混合现象,并且随着反应速率的增加,影响越明显.     

带内热源多孔介质中的受迫对流换热

本文利用扩展型达西流动方程,采用考虑相际传热的能量方程,通过对体平均化原始变量方程的无量纲分析,用Ｒｅｐ,Ｈ／ｄｐ和ｋｓ／ｋｆ三个无量纲参数分析了通道内具有内热源多孔介质固定床的冷却过程,讨论内热源对骨架与流体热平衡的影响,对数值计算的结果进行了对比分析．     

液相饱和度对多孔介质稳态导热系数的影响

在非饱和含湿多孔介质传热传质的过程中,由于湿分迁移的存在,使得真实导热系数的测量和处理存在争议。为此,运用有限元方法,求解了二维稳态条件下非饱和含湿多孔体特征单元的温度和热流密度,给出了不同液相饱和度时的有效导热系数。结果表明,对于通常的导热能力固体远大于液体、液体远大于气体的情形,随着液相饱和度的增加,多孔介质的导热系数先迅速增加,然后逐渐趋于平稳。     

超声波对多孔介质中两相流动的影响

近年来，超声技术已被应用于采油工程中，在油井解堵，水井增注等方面发挥了重要的作用。     

含内热源可燃多孔介质热量传递及影响因素分析

本文模拟了自然对流及恒壁温边界条件下含内热源可燃填充床内最高温度随时间的变化;计算了侧面和端面取不同换热系数时填充床内的温度分布;分析了对流换热系数、堆积状态等对床内最高温度的影响。计算结果表明:各边界取不同换热系数时对最高温度的影响不大;在环境温度低于383．15 K,或壁面温度低于381．15 K的条件下,多孔床不会发生自燃。对流换热系数较大、堆积密度较小时多孔床也不易自燃。