圆筒型混合器中颗粒混合运动的研究

采用2种不同颜色的硅胶颗粒,研究混合器的填充率、转速等对颗粒混合过程的影响,探明颗粒在圆筒型混合器中的运动形态和混合机理.研究结果表明:混合过程中颗粒运动的流线不断被拉伸和弯曲,是形成颗粒扩散运动的重要机制;填充率和转速对颗粒的混合运动有明显影响:在填充率不变时,混合效果随混合器转速的提高(接近离心状态之前)而提高;当转速不变时,混合效果随填充率的提高(不超过70%)而提高;随填充率和转速的提高,颗粒的运动模式由Rolling模式逐步向Cascading模式发展.     

超重力旋转床中气液两相流动与传质过程的数值模拟

文中采用基于颗粒轨道模型的欧拉-拉格朗日法对超重力旋转床中的气液两相流动与传质进行了数值模拟研究。在合理简化丝网填料结构和考虑液滴凝并与分散的基础上,分别利用SIMPLE算法和颗粒轨道模型计算了超重力旋转床中的气流场和液滴的运动轨迹,进而计算了液相的传质系数。数值模拟所得的液相传质系数与氮气解吸水中溶解氧实验结果符合良好,表明模型能够用于模拟旋转床中流体力学和分散相内的传质过程。计算分析表明,对超重力旋转床,在一定的转速下,液体和气体流量以及填料内径的变化对体积传质系数有重要影响。     

A mass transfer model for predicting emission of the volatile organic compounds in wet building materials

A new mass transfer model is developped to predict the volatile organic compounds （VOCs） from fresh wet building materials. The dry section of wet materials during the process of VOC emission from wet building materials is considered in this new model, differing from the mass transfer-based models in other literatures. The mechanism of effect of saturated vapor pressure on the surface of wet building materials in the process of VOC emission is discussed. The concentration of total volatile organic compounds （TVOC） in the building materials gradually decreases as the emission of VOCs begins, and the vapor pressure of VOCs on the surface of wet building materials decreases in the case of newly wet building materials. To ensure the partial pressure of VOCs on the surface of wet building materials to be saturated vapor pressure, the interface of gas-wet layer is lowered, and a dry layer of no-volatile gases in the material is formed. Compared with the results obtained by VB model, CFD model and the experiment data, the results obtained by the present model agree well with the results obtained by CFD model and the experiment data. The present model is more accurate in predicting emission of VOC from wet building materials than VB model.     

旋转填料床微观混合性能的CFD模拟

旋转填料床又称超重机,通过旋转产生的离心力来实现超重力环境,能有效地强化微混合及传质过程,在快速化学反应过程上有广泛的应用,如制备纳米粉体材料等。旋转填料床内的湍流反应涉及在填料中流体流动与混合反应过程,针对2股无预混反应物料的湍流混合及反应,通过商用软件Fluent的计算平台,采用涡耗散模型（eddy-dissipation）模拟碘酸盐-碘化物体系的平行竞争反应。涡耗散模型认为反应速率由湍流控制,避开了代价高昂的Arrhenius化学动力学计算。计算过程收敛良好,流场与各组分浓度分布合理。考察了转速及初始浓度对离集因子的影响,模拟结果与相关文献的实验数据吻合良好。     

旋转圆盘上液固两相流冲刷磨损数值模拟研究

对旋转圆盘内液固两相流冲刷腐损过程进行了数值模拟研究.数值模拟研究采用欧拉-拉格朗日方法来模拟液固两相流动,即通过在欧拉坐标系下求解流体相的雷诺时均方程组来模拟流体流场,通过拉格朗日坐标系下的随机轨道模型来获得固体颗粒相的运动轨迹.将最终数值模拟结果和实验测量数据进行了比较,结果表明文中构建的综合模型基本上是正确和可行的.     

混凝土细观损伤破坏过程的数值模拟

在细观层次上,把混凝土看作是由水泥砂浆、骨料及二者之间的界面组成的复合材料,应用渐变网格剖分方法对随机投放的骨料、界面和水泥砂浆进行网格剖分,删除多余节点,重新排列节点顺序,生成三维随机骨料分布的细观有限元数值模型.利用该模型分别进行了混凝土的单轴拉伸、压缩、劈拉和梁弯曲等数值试验,分析了不同界面参数、不同砂浆损伤参数、不同加载形式对混凝土试件的变形特点、破坏形式以及承载能力的影响,探讨了混凝土宏观力学性能(如应变软化和剪胀等性质)的细观机制.     

大体积混凝土随机骨料数值模拟

在细观力学基础上将混凝土考虑为粗骨料、砂浆及它们之间的黏结层组成的三相复合材料．针对大坝等大体积全级配或三级配混凝土,骨料含量比较高(60％-70％)的特点,提出了一种新的高效投放算法,通过一次性随机投放形成同种骨料的所有三角形基骨料,然后在此基础上随机延凸,生成任意形状的随机骨料．与通常的圆形骨料只有2个随机数相比,该生成算法中每个骨料一般需要7个以上随机数,同时该方法的生成效率和骨料含量明显高于其他多边形骨料的生成算法．采用大型通用有限元软件MARC对东江拱坝三级配混凝土试件的单向轴拉破坏过程进行了全过程数值模拟,数值模拟计算结果与试验结果接近．     

二甲醚复合燃烧发动机进气过程的数值模拟

为研究二甲醚和柴油复合燃烧时二甲醚与空气的预混特性,在某直喷柴油机上进行发动机进气过程的三维瞬态数值模拟。运用Fluent软件的动网格技术,分析发动机不同转速条件下气道-气门-缸内的压力、流速和湍流动能随曲轴转角的变化情况,并据此提出进气系统的改进思路。     

入渗、蒸发条件下土壤水分运动的数值模拟

应用特征有限元法，对以含水率θ为因变量的一维非饱和土壤水分运动模型在入渗、蒸发条件下进行离散化，得到了该模型的特征有限元数值模型，所得数值模型形式简单、计算精度高、用时少，符合实际工作要求。     

矿井火灾时期温度分布数值模拟

矿井发生火灾时，由于风流温度的变化，在井巷中会产生“浮力效应”和“节流效应”，风流受火灾动力的作用，容易引起其状态紊乱，甚至造成整个通风系统风流状态的混乱。矿井火灾时期温度不易直接测量，本文提出了矿井火灾时期温度分布计算数学模型，结合人工智能理论中的深度优先搜索法，编写了火灾时期烟流传播过程及温度分布的软件，对矿井火灾时期烟流传播过程及温度分布进行了数值模拟，对制定火灾预案及火灾时期决策具有重要意义。同时利用深度优先搜索法，确定了火灾时期任一时刻非污染范围、污染范围、火区和可能污染范围，为确定避灾路线和救护路线提供了依据。     

YW25G型空调硬卧列车车厢内气流数值计算

以YW25G型空调硬卧列车车厢为研究对象建立物理模型. 物理模型中考虑了车厢内各障碍物, 包括边桌、行李架、床铺、折座等的影响, 采用K-ε湍流模型对车厢内三维湍流流动和传热进行数值模拟, 研究车厢内流场及温度场的分布变化规律. 研究结果表明: 下铺区域的气流组织及温度分布较好, 其次是中铺, 上铺区域的气流组织及温度分布较差;距车门越近, 气流组织越好, 车厢中部区域的气流组织最差;床铺区域的空气温度较走廊区域的空气温度低.     

三角形微通道中环状冷凝过程的数值模拟

建立了三角形微通道中环状冷凝的一维稳态模型,给出了等边三角形微通道中环状冷凝过程的液相毛细半径沿轴向的变化曲线.计算发现,在等边三角形微通道中,气液界面毛细半径先沿程急剧增加,然后趋向平缓,最后再急剧上升,且毛细半径的平缓段占据了绝大部分冷凝段总长度.在接触角和通道热流密度较小或者通道水力直径和入口蒸气压力较大时,冷凝段长度较长.在冷凝过程中,流速和液相压力沿程变化剧烈.该模型较好地解释了三角形微通道环状冷凝机理,并能用于估算冷凝过程的部分参数,为进一步推导更完善的微通道冷凝模型奠定了基础.     

顺煤层钻孔抽放瓦斯数值模拟与应用

为获取顺煤层钻孔抽放瓦斯的合理参数,依据煤层瓦斯流动理论和质量守恒定律,以顺煤层抽放钻孔周围瓦斯流场为研究对象,建立了钻孔抽放瓦斯流动方程的数学模型. 以新庄孜煤矿5213掘进工作面为例,采用MATLAB对钻孔瓦斯流场进行数值模拟,并与矿井的实际抽放情况进行了比较和分析,得出了适合该矿煤层的瓦斯抽放参数. 抽放参数可以在淮南矿区相近煤层赋存条件下推广应用,以利于矿区高瓦斯矿井的安全生产.     

单锥式油水分离旋流器内流场的数值模拟

为了研究水力旋流器用于油水分离的复杂情况,使用FLUENT软件中的多相流欧拉分析方法,结合雷诺应力湍流模型对单锥式旋流器的内部流场进行了数值模拟.分析了旋流器内部的体积浓度分布、压力分布,以及切向、轴向和径向速度分布的规律,揭示了油水两相流的分离特性.在不同流量下,计算出了旋流器的流量-效率曲线,计算结果与实验数据吻合较好,从而证明了该湍流模型和数值算法的可靠性.     

油气分离器内油滴轨迹的数值模拟

采用数值模拟的方法研究分离器内油滴的运动。单相流场采用各向异性的雷诺应力方程模型，气液两相流场采用相间耦合的DPM模型计算，用随机轨道模型对油滴的运动轨迹进行追踪。通过对油滴轨迹的分析，揭示了油滴在分离器中运动的物理机制。结果表明：油滴的轨迹受叶片数量、叶轮转速和油滴粒径的影响很大。     

荷电水雾除尘过程中颗粒运动轨迹的数值模拟

基于牛顿运动定律，用拉格朗日法推导出了粉尘粒子在荷电水雾除尘过程中的轨迹方程，建立了单个粒子运动轨迹的数学模型。基于MATLAB自行设计了颗粒轨迹可视化软件包，利用该软件包对所建数学模型进行了计算机模拟，实现了粒子运动轨迹的快速成图。通过数值模拟研究，指出了静电力作用是低速小粒子被捕集的主要因素，证明了惯性碰撞作用及拦截效应在粉尘粒子被捕集过程中的重要作用。模拟试验结果表明该软件包设计合理、适用。     

水压锥阀内流场的数值模拟

在大雷诺数下应用雷诺应力湍流模型和计算流体力学方法对锥阀的内部流场进行数值仿真计算,着重研究阀的结构参数、入口压力、出口压力、阀口开度等对锥阀流场的影响.研究结果表明:阀的结构参数对流场的分布和气穴的产生有较大的影响.同时随着阀口开度、入口压力的增加,低压区逐渐扩大,压力逐渐下降,产生气穴的区域也随着扩大;而随着出口压力的升高,低压区的压力也逐渐升高,产生气穴的区域也逐渐缩小,对气穴有一定的抑制作用.     

岩石破坏机理的LCA模型数值模拟

基于弹塑性损伤理论,结合细胞自动机以及格构模型的优点,提出了格构细胞自动机模型,通过模拟岩石破坏过程的基本思路、模拟岩石非均质性、破坏过程声发射等具体方法,用于模拟岩石的劈裂破坏机理,定量地给出了预制裂纹岩石劈裂应力-应变曲线和声发射数。跟无预制裂纹试件相比,有预制裂纹的劈裂试样在劈裂过程中,虽然开始稍稍偏离了加载方向,但由于预制裂纹的导向作用,裂纹通过预制裂纹,重新回到了加载方向,直至贯通。从试验过程和结果上看,模拟效果是比较好的。     

沥青带材流延工艺冷却过程数值模拟

为了探究沥青带材在流延加工时的冷却过程以及优化生产工艺,通过计算流体力学(CFD)数值模拟,将沥青带材的流延加工过程简化成2D高黏度流体与传热过程,建立了多层沥青带材-冷却辊二维模型,并分析了带材厚度、进料位置和辊筒直径对沥青流延工艺传热过程的影响。结果表明：沥青厚度对辊筒冷却段的降温过程影响显著,第一层流延沥青的厚度越小,辊筒对其冷却效果越好,越有利于第二层覆膜;适当前移第一次沥青流延的进料位置,并缩短两次进料的间距,能够改善辊筒的冷却效果;增大冷却辊筒直径可以增加冷却时间,提高冷却效果。     

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.