模拟气固两相流动非均匀结构的颗粒运动分解轨道模型

针对气固两相流动具有稀密两相非均匀结构的特征 ,将两相流动中颗粒的运动过程进行分解 ,分别处理颗粒 颗粒及颗粒 流体间的两种作用 ,并对影响模拟真实性的空隙率计算提出新的算法 ,从而建立了接近于真实系统的离散型颗粒运动分解轨道模型 .该模型对气固流化床中典型的非均匀结构———鼓泡与节涌现象的模拟结果较已有工作有明显地改进 ,对于气泡破碎方式的模拟也与实验结果吻合 .研究结果表明 :颗粒运动分解轨道模型能够真实地模拟鼓泡流化床中的非均匀流动结构 ,并具有模拟图象真实、算法简单、适用面宽、计算量少的优点 .     

磁场流态化-气液固三相流化床中气泡的控制

本文的目的是研究磁场作用下的气液固三相流化床的气泡行为,建立磁场控制气泡的数学模型。 首先以颗粒从气泡顶部渗入气泡使其分裂为基本假设,分析了位于气泡顶部颗粒所受的磁作用力、液体表面张力、曳力、压力、重力,从理论上给出了气泡的行为判据: d_b>d_b,max气泡破裂;d_b=d_b,max气泡稳定;d_bb,max气泡亚稳定。     

气—固流化床反应器内双流体力学模型及其验证：Ⅳ.单组分两维射流床内气泡特性

模拟了不同操作条件下,单组分两维射流床内射流崩塌后所形成气泡的形状、运动机理、初始尺寸和上升速度。集合前文（Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ）研究结果表明,在湍流两相流理论基础上建立的“气－固流化床反应器内双流体力学模型”可以很好地分析气固射流床内流体动力学特性,诸如：基本流场变量（气、固相速度场、压力场和空隙率）瞬态变化情况、射流特性（射流发展、射流穿透深度确定方法、射流区气体速度分布和操作条件对射流穿透深度、射流频率的影响等）、时均空隙率分布、时均轴向气体速度分布和气泡特性。由此可见,该方法和思路可以为灰熔聚流化床粉煤气化工艺和其他与流态化技术相关的设计提供必要的信息和有益的建议     

气-固流化床分布板稳定性的研究

以往对流化床分布板稳定性的研究大多仅考虑分布板的宏观特性——板压降,所给出的分布板稳定性判据均为板压降与床压降的比值。本文在二维气固流化床中采用归原性实验的方法,对气-固流化床气体分布板的稳定性问题进行了研究。实验结果表明:分布板的稳定性能,不仅与板压降有关,而且与分布板的喷嘴元件结构有关,特别是,操作所用固体物料的性质对分布板稳定性影响也很大。本文在实验和分析的基础上,提出了归原准数R这一反映不同物料在不同分布板操作时稳定性的判据。R的数值大于1,并且,其值越大,表明流化床由不稳定操作归原到稳定操作的过程越困难,所以,分布板的稳定性能差。反之,分布板的稳定性能好。     

浅流化床的热响应

众所周知,流化床中气体一颗粒的传递过程和反应过程,主要发生在分布板区。而浅层流化床正具备了分布板区的许多优点,它在涉及热过程的领域中,已经显示了广阔的应用前景。为了考察浅层床中气体一颗粒间的传递特征,本文从气体一颗粒传热入手,采用热响应的实验技术,测定了气-固系浅流化床(L/D_T=0.045～0.17)内空气-海砂的表观传热系数,同时求算了相应的浓相区传热系数,并表述了传热系数随床深的变化趋势。从实用角度,本研究最终将表明,在较浅的颗粒床层中,能给出较大的传热速率但床层压降较小,藉以推广浅流化床的应用。     

颗粒运动的声信号分析与气固流化床流化质量的判断

根据颗粒碰撞流化床反应器壁面产生声信号的机理,结合频谱分析以及颗粒温度理论,获得了气固流化床颗粒温度与声信号平均能量以及表观气速的关系,由此得到了不同气速下主流区和滞流区颗粒温度的计算公式．由于颗粒温度的大小体现了体系中颗粒运动的活跃程度,由此提出了临界颗粒温度的概念,进而得到了气固流化床良好流化的判据,即当T^＊≥T^＊cr时,床内颗粒具有一定的活跃程度,整床流化质量良好,没有出现团聚结块的流化床故障．基于判据,得到了流化床良好流化的临界操作气速．由此获得了一种简单快捷、实时在线的流化床反应器流化状态检测的方法,对工业上生产监控和操作优化具有重要的指导意义．     

CFB煤燃烧/热解双反应器中热解室对立管内气固流动特性的影响

考察了循环流化床煤燃烧/热解双反应器系统中热解室的存在对立管内的压力分布及气固流动状况的影响。提升管的内径100 mm、高6 m，立管的内径44 mm、高3 m，热解室的截面积200 mm×200 mm、高770 mm。结果表明，随着提升管内表观气速Ur的增加，有无热解室立管内均为负压差流动，负压差梯度随着Ur的增加而减小。有热解室时，热解室内要保持一定的料位高度，整个立管内固体颗粒的流动为负压差移动床流动；没有热解室时，立管内为稀相流动和移动床流动同时存在，立管内平衡料柱高度随Ur的增加而升高。随着循环量Gs的增加，两种类型的立管内负压差梯度均随之增大，也存在着流动形态的差别。循环量Gs的增加会引起立管内平衡料柱高度的降低。立管内气固相对滑移速度也随着循环量Gs的增加而增大。     

硬核Yukawa流体中胶体粒子间的耗尽势

基于Roth、Evans和Dietrich有关耗尽势的密度泛函理论研究了硬核Yukawa(HCY)流体中胶体粒子间的耗尽势.在极稀溶液条件下,通过计算两个胶体粒子在不同条件下的耗尽势,分析了HCY流体的相关因素对耗尽势的影响.结果表明,胶体粒子与溶剂分子的尺寸比率、HCY流体分子间的相互作用、HCY流体分子的体相密度以及胶体粒子与流体分子之间的相互作用等因素均可对胶体粒子间耗尽势产生显著影响.研究结果可为实验上调控胶体粒子间的相互作用提供可能的线索.     

两段式气流床煤气化炉内气固流动数值模拟研究

建立了两段式气流床煤气化炉内气固两相流动的三维计算流体力学（CFD）模型,将气体视为连续介质,在Euler坐标系下考察气相的运动;将颗粒视为离散体系,在Lagrange坐标系下研究颗粒的运动。利用所建CFD模型对基本设计尺寸和操作条件下的两段式气流床煤气化炉内气固两相流动进行了模拟,给出了两段式气流床煤气化炉内的气固两相流动的规律和颗粒的分布规律。在此基础上,针对不同的结构(喉口直径变化)和不同的操作条件（两段气固进料量变化）进行了一系列的模拟比较。结果表明,喉口直径的变化对于炉内气固两相流动及颗粒分布有重要影响。随着喉口直径减小,喉口附近区域的气相回流增强,颗粒运动轨线变得更加曲折,颗粒分布发生明显变化。两段气固流量的改变可以明显改变炉内气固流动,随着一段反应区的气固流量增加和二段反应区气固流量减小,一段反应区内的气相回流更加显著, 二段反应区气相回流减弱,颗粒螺旋上升运动增强,反应器边壁处颗粒浓度增大,颗粒沉积现象减弱。     

三相流化床气含率的研究

φstergarrd等一些作者对颗粒留在床层内的三相流化床进行了研究,提出了计算床层相含率及床层膨胀高度的方法。而有关浆液循环的三相流化床迄今报导得很少,且所采用的液速也比较低(<0.3cm/sec)。我们在较宽的液速范围内(1—20cm/sec)进行了气-液-固浆液并流向上和逆流操作的实验,考察了操作形式、表观气、液速、两种固体颗粒和两种固体浓度对床层气含率的影响,并对相应的气、液两相床层进行了观察,以作比较。     

循环流化床煤燃烧/热解双反应器压力分布的实验研究

实验测量了一种新型的循环流化床煤燃烧/热解冷模反应器中提升管及立管内的压力分布，其中提升管的内径为100 mm、高为6 m;立管内径为44 mm、高为3 m，热解室的截面为200 mm×200 mm、高为770 mm。分别考察了提升管内的表观气速Ur、循环量Gs、加到热解室内的松动气量Qa以及初始装料量G等对系统压力分布的影响。结果表明，在立管底部阀门开度不变的情况下随着Ur的增加，提升管及立管内的压力梯度都趋于减小；在提升管内表观气速一定的情况下随着循环量Gs的增加，提升管及立管内的压力分布也随之增大；加到热解室内的松动气对立管内的压力分布影响较大，而对提升管内的压力分布影响相对较小；在立管底部阀门开度及Ur一定的情况下，随着初始装料量的增加提升管及立管内的压力分布也趋于增大。     

Lennard-Jones流体中胶体粒子间耗尽势的密度泛函理论研究

基于Roth, Evans和Dietrich有关耗尽势的密度泛函理论研究了Lennard-Jones (L-J)流体中胶体粒子间的耗尽势. 通过计算胶体稀溶液中两个胶体粒子在不同条件下的耗尽势, 进一步分析了L-J流体的相关因素对耗尽势的影响. 结果表明, L-J流体分子的体积分数、胶体粒子与溶剂分子的尺寸比率、L-J流体分子间的相互作用以及胶体粒子与流体分子之间的弱相互作用等因素均可对胶体粒子间耗尽势产生显著影响. 研究结果可为实验上调控胶体粒子间的相互作用提供可能的线索.     

限域单分子层冰-水两相平衡体系的分子动力学模拟

限域水因有极其丰富的结构物相变化而成为近年来水科学研究的一个热点.然而,不同相限域水之间的相平衡结构与性质却鲜有报道.论文提出一套分子动力学模拟技术,可实现纳米尺度限域条件下冰和水的不同结构相间形成的低维固-液界面（线）的平衡态模拟.应用此模拟技术,我们探索了0.65 nm限域尺寸、5000 bar限域压强条件下,单分子层厚度的冰-水（固-液）两相平衡,计算了该平衡体系一系列热力学量在界线附近的分布.平衡态的分子模拟结果直观地展示了粗糙型固-液界线的热毛细涨落、界线固-液结构转变的微观机制、以及缺陷在固-液相变区附近的形成与输运.各种热力学量分布函数呈现了二维限域冰-水共存界面（线）的特殊性质,如：相平衡区域的尺寸异于块体材料固-液界面,固-液界线处于切向压缩状态等.     

浓度分布对煤粉燃烧的影响

通过PDA冷态试验 ,研究了两种浓度分布下燃烧器出口气固两相的特性 ,并结合一台 670t h锅炉的热态试验结果 ,说明了径向浓淡旋流煤粉燃烧器的气固两相特性有利于煤粉稳燃、燃尽及降低NOx 的排放。     

1s电子云图应该怎样画?

不久前读到一本新的统编教材,里面有一个氢的1s 电子云图,并结合着画了一个径向分布函数图。这个图的画法是小黑点在近核处稀疏,顺半径 r 的增大方向变密,并在相当于玻尔半径α_(?)(52.9pm)处最密,再向外又越来越稀     

循环流化床生物质气化炉内计算流体动力学模拟——鼓泡流化床内改进的颗粒床模型（英文）

采用改进颗粒床模型的CFD方法模拟了实验室规模冷模装置内鼓泡床的流体流动时空特性。模拟结果表明表观气速是影响气固动态特征和压力波动的主要因素之一：随表观气速的增大，气泡数目增加，气泡体积增大，压力波动增强；气速越高时均压降越大；在内循环鼓泡流化床内固体颗粒呈“单室”流型。上述与实验观察相吻合的模拟结果将有助于放大和设计商业化的内循环流化床生物质气化炉。     

移动床热煤气脱硫气固反应过程模拟——Ⅱ-错流移动床非催化气固反应过程模拟

基于前文错流移动床反应器模型方程,模拟计算并分析了该类反应器中气、固相流动对热煤气脱硫等非催化气固反应过程的影响。研究表明,床层在床深方向按反应速率的快慢可分为粗脱区和精脱区,在颗粒流动方向上气相浓度差异较大,并主要体现在粗脱区内,床层出口处颗粒转化率呈现较大分布,反应器内气固交错流动、气相浓度和颗粒转化率共同作用（ 于气固反应速率） 等因素是造成过程特征的主要因素。因此反应器优化应满足对两相流动的优化,将粗脱区设置成错流移动床而精脱区设置成固定床,并使粗脱区内颗粒流速沿气流方向逐渐减小,以减小出口颗粒转化率的分布并提高颗粒利用率,同时沿颗粒流动方向应逐渐减小过床气流体积分率以利于床内气固反应速率的均一分布。由此指出对该类床型其底部渐缩下料段和过床气流对床内颗粒流动的影响以及床层结构及颗粒流动对过床气流分布的影响研究的必要性。     

射流流化床煤气化炉中气固流动和传热、传质的CFD模拟研究

通过双流体模型对射流流化床煤气化炉进行了CFD（Computational Fluid Dynamics,计算流体力学）模拟。模拟着重分析了流化床气化炉气固流动的特性和传质、传热过程。结果表明,流化床中气固两相的传热、传质过程与气体和颗粒的运动特性密切相关。     

气液并流向上三相流化床流体流动性质的研究

本文研究气液并流向上兰相流化床的一般流体流动性质。阐明了不同性质及粒度的固体颗粒、流化床静止床高、气体及液体的表观线速、气体分布板结构等参数对床层的均匀性、气体及液体滞留量、床层膨胀高度及气泡形态及大小等影响的一般规律。提出了在液固两相流化床中通入气体后,床层膨胀比随着气体速度的增大而变化的规律具有五种不同类型。用气泡上升的平均真实速度V_g/ε_g作为V_g及V_L的函数作图,可以表明气体及液体的表观线速对气体滞留量及气泡大小的影响,并用在流化床上部的照片直观地表明了这一点。最后用关联式将本文数据进行关联,误差在±10%以内。     

氢键流体中Janus粒子的过量熵

Janus粒子在结构和性质上的特殊性使其在不同溶剂中呈现出丰富的聚集态结构和相态结构,这与其在溶液中的过量熵密切相关.本文以Janus粒子与氢键流体的稀溶液体系为例,利用经典流体的密度泛函理论研究了氢键流体中Janus粒子的过量熵.首先在极稀条件下给出Janus粒子外氢键流体中的局域密度分布,由此得到Janus粒子与氢键流体的二体分布函数,进而计算了不同情况下的过量熵.在此基础上,阐明了Janus粒子与氢键流体间的相互作用、氢键流体的体相密度、氢键强度和氢键官能度等因素对过量熵的影响.本研究旨在揭示这些因素对过量熵的调控机制,在定量水平上明确Janus粒子在溶液中组装的驱动力,从而为深入研究其聚集态结构提供可借鉴的理论线索.