轴向流固定床反应器流场计算研究——数学模型与计算方法

本文提出了轴向流固定床反应器的流动模型和基本方程。运用有限差分法计算了这种反应器内部的流场。     

轴向流固定反应器流场计算研究——数学模型与计算方法

本文提出了轴向流固定反应器的流动模型和基本方程。运用有限差会计了这种反应器内部的流场。     

二维水平通道内流动沸腾换热的格子Boltzmann模拟

利用格子Boltzmann方法模拟二维水平通道内水的流动沸腾过程,获得不同壁面过热度下流型特点和不同因素对换热过程的影响规律。结果表明,随着壁面过热度升高,流道内流型依次经历从泡状流、弹状流到反环流的转变,平均热流密度和平均换热系数先增大后减小。入口流速降低会使流道内出现受限气泡流,核态沸腾受到抑制。提高入口流速能够有效促进气泡脱离,壁面平均换热系数随入口流速增大而增大,但增长速率有所减小。减小通道宽度有利于汽化现象发生,核态沸腾得到强化,壁面平均换热系数有所提高。     

旋转方形截面螺旋管内流动与传热特性

利用数值计算方法研究了旋转矩形截面螺旋管内的粘性流动，分析了在离心力，科氏力共同作用下曲线管道中的二次流动结构、轴向流速分布、截面温度分布、摩擦系数比以及管道Nusselt数比随各参数的变化情况。计算结果表明：当旋转方向和主流方向相同时，旋转的作用与增大Dean数的作用相同，使得管道摩擦系数变大，管道换热效果增强，而当旋转方向和主流方向相反时，管道内流动结构变化十分明显，当F≈-1．2时(F为科氏力与离心力之比)，二次流出现类似于直扭管内的鞍状流动结构，轴向速度类似于静止直管内的流动结构，管道内的摩擦系数与静止直管内的摩擦系数大约相等，换热效果减至最弱；挠率对流动结构以及摩擦系数比和Nusselt系数比的影响效果与F有关。     

白洋淀内水体的流动特征研究

研究了风对白洋淀内水体循环流动的影响，研究指出：(1)风应力可看作是水体循环 的主要驱动力. (2)在风应力的作用下，水体表层的流动主方向与风的方向一致，下层水体 的流动方向与表层方向相逆或近似相逆. (3)表层以下水体流动复杂，次表层水平流动有明 显的双涡结构. (4)淀底地形对水体垂向流动影响很大，垂向速度变化复杂，垂向上有双涡 流动现象. 从动力学角度研究了淀内水体流动的情况.     

管道内流动气体爆炸问题的实验研究

利用ＤＢＺ １ 型爆炸实验装置,通过测定３ｍ 爆炸噪声级,对管道内流动气体爆炸的若干问题进行了研究。这些问题主要包括：爆炸随可燃气体浓度变化的特征、流动阻碍作用和流量对爆炸性能的影响等。对有关结果进行了理论分析和讨论。     

90°弯管内流动的理论模型及流动特性的数值研究

从三维不可压缩雷诺时均Navier-Stokes方程出发,对90°弯曲管道内湍流流动进行数值模拟。网格划分采用六面体网格,湍流模型为RNGk-ε模型,在近壁区采用两层壁面模型进行修正,流场的计算结果与实验数据吻合较好。在此基础上,本文数值研究了来流方向对流场结构和流动特性的影响。得出在弯管流场中发生了分离现象,且随着来流侧滑角的增大,分离区范围增大。此外,随着来流从同一侧滑角变换至同一攻角时,横截面的二次流图像中也从具有两个对称主涡变成只具有一个主涡的现象。     

T型微通道反应器内气液两相流动机制及影响因素

基于液滴或气泡的多相微流控是近年来微流控技术中快速发展的重要分支之一.本文利用高速显微摄影技术和数字图像处理技术对T型微通道反应器内气液两相流动机制及影响因素进行实验研究.实验采用添加表面活性剂的海藻酸钠水溶液作为液相,空气作为气相.研究T型微通道反应器内气液两相流型的转变过程,并根据微通道内气泡的生成频率和生成气泡的长径比对气泡流进行分类.研究发现当前的进料方式下,可以观测到气泡流和分层流2种流型,且依据气泡生成频率和微通道内气泡的长径比可将气泡流划分为分散气泡流、短弹状气泡流和长弹状气泡流3种类型,并基于受力分析确定3种气泡流的形成机制分别为剪切机制、剪切-挤压机制和挤压机制.考察不同液相黏度和表面张力系数对不同类型气泡流范围的影响规律.结果表明:液相黏度相较于表面张力系数而言,对气泡流生成范围影响更大.给出不同类型气泡流流型转变条件的无量纲关系式,实现微通道生成微气泡过程的可控操作.      

锥形轴对称微管道内流动特性实验研究

介绍了生物转基因显微注射的应用和存在的问题。针对显微注射所用的锥形轴对称微管道，进行了流动过程理论分析，并在微流动实验平台上对这种管道内流动进行了流量与压力特性参数的连续观测实验，详尽介绍了实验装置和实验过程，并给出了尖端直径为4～15μm的锥形管道流动实验结果。     

鱼洗内颗粒流动的数值模拟

实验表明,鱼洗内的流动存在高度非线性的相互作用,并最终导致表面连续性的破坏. 在数值模拟中,这类问题是非常难处理的. 该文从离散的观点出发,直接考虑容器内部粒子的运动. 即采用分子动力学方法,模拟鱼洗内的流动. 该方法所考虑的实质是颗粒流动,不要求介质是连续的,从统计物理的观点看,当所模拟的粒子数非常大时,在统计上和连续介质相当. 该文首先发展了基于消息传递(MPI)的并行计算程序,可以用来做大规模的颗粒流动模拟. 对鱼洗内的颗粒流动模拟结果表明,在外界激励下,鱼洗内的颗粒流动表现出的现象和液体流动类似,边界的能量以波的形式向内部传播,并很快耗散掉,在边界激励点附近,颗粒因为受到边界和内部粒子的挤压作用而跳起,从直观现象上看, 和鱼洗的流动实验一致. 在能量的概率密度分布函数中,可以观察到两个明显的指数区.      

环形截面螺旋管道内的粘性流动

根据张量分析,建立了非正交的曲线柱坐标系巾的N-S方程,采用摄动法求解环形截面螺旋管道内的粘性流动。结果表明:环形截面上存在二次流     

固定床化学链燃烧氧化反应的数值模拟

基于Chimera网格采用有限体积法模拟了450个颗粒随机填充固定床中的化学链燃烧的氧化反应过程,并采用三维瞬态N-S方程,结合压力Poisson方程方法,详细分析了床层入口Re=5时的颗粒内部和外部的传质传热过程．模拟结果揭示了在大颗粒的固定床中,颗粒内部有效扩散系数对颗粒内部的传质起着决定性作用,而且颗粒表面的浓度梯度决定了总反应速率;另外,有惰性芯的结构化颗粒能有效地改善颗粒内部总的反应速率,颗粒的转化速率,并且能使床层很快地达到热平衡．模拟结果能更好地帮助我们认识固定床化学链反应器中的反应和组分传递机理．     

环形通道内湍流旋流流动的数值模拟

本文应用一种考虑湍流－旋流相互作用及湍流脉动各向异性的新的代数Ｒｅｙｎｏｌｄｓ应力模型,对环形通道内的湍流旋流流动进行了数值模拟,研究了改主为旋流流数,进口轴向速度及半径比等参数对环形通道内湍流流动的影响,以及对强化环形通道内传热的作用。     

环形截面螺旋管道内二次流动特性的研究

从曲线柱坐标系下的N-S方程出发,以曲率和挠率为小参数,采用摄动法求解了环形截面螺旋管道内的黏性流动,给出了完全二阶摄动解,结果表明：当挠率为零时,二次流表现为上下对称的四个涡;当挠率不为零,涡的对称性遭到破坏,二次涡的强度和个数受De数和环形截面内外径之比δ的影响,轴向速度最大值在De数较小时靠近管道的内侧,随着De数的增加,其最大值向外侧移动。     

斜向自由剪切层流动特性的实验研究

本文用恒温热线风速仪对斜向自由剪切层流场进行了测量,得到了流场动量厚度、平均速度和二阶脉动速度相关统计量的变化规律;给出了不同位置处纵、展方向上速度信号随时间变化的波形、概率密度分布、自相关和互相关函数以及功率谱;表明斜向自由剪切层流场中有螺旋形涡存在的特征.     

电场作用下流动聚焦的实验研究

通过在流动聚焦的同轴液-气射流区域施加电场, 开展了电场力和气动力共同作用下锥形以及带电射流的不稳定性特性实验研究. 实验在精密设计的流动聚焦装置上完成, 分析了外部电压、气体压力降和液体流量等主要控制参数对流动聚焦过程的影响, 获得了锥形的振动模式和稳定模式及其之间的转换, 得到了射流的滴模式、轴对称模式、共存模式和非轴对称模式及其转换并定量分析了电场对射流尺寸参数的影响. 结果表明, 相比于单一的流动聚焦, 该方法能够增强锥形的稳定性, 促进液体射流雾化, 减小颗粒的直径, 因此在科技领域和工程实际中具有重要的应用价值.      

冰浆在180°弯管内流动阻力特性的试验研究

对冰浆在水平 １８０°弯管内流动进行了试验研究,并与清水的流动特性进行了比较,得到了其流动局部阻力的计算关联式．     

等离子体氯化氧化法太白反应器流场的数值模拟

本文提出了等离子体氯化氧化法钛白反应器流程的物理化学流体动力学模型,用k-ε方程描述湍流运动,用Partankar-spalaing发展的SIMPLER方法对控制方程求解,就三种情况即a)有化学反应,壁面绝热,b)有化学反应,壁面温度T_w=450k,c)无化学反应,壁面绝热,给出了反应器中的速度场,温度场和浓度分布,对钛白生产的物理化学过程作了数值模拟,所得结果可作为有关工程设计的理论依据。     

摆动液压缸圆环螺旋流的流动及内泄漏研究

考虑液压油的黏度随温度与压强的变化, 以连续性方程、N-S方程、能量方程为基础,推导出螺旋摆动液压缸内部圆环螺旋流的速度方程及泄漏量方程. 运用大型通用CFD仿真软件fluent对螺旋摆动液压缸内部的圆环螺旋流流场及泄漏规律进行数值仿真. 对螺旋摆动液压缸内螺旋流动的理论计算与仿真结果进行对比分析, 结果表明理论推导正确, 从而为螺旋摆动缸内泄漏及容积耗损提供理论依据.     

冰浆在180弯管内流动阻力特性的试验研究

对冰浆在水平180°弯管内流动进行了试验研究,并与清水的流动特性进行了比较,得到了其流动局部阻力的计算关联式.