三维煤粉燃烧全双流体模型的数值模拟

1引言目前煤粉燃烧综合模型最为广泛的是以轨道模型为基础，美国杨伯翰大学的先进燃烧工程中心（CERC）自1980年起研制二维煤粉燃烧程序PCGC－2，从1990年起研制三维煤粉燃烧的PCGC－3程序[1]。与轨道模型发展的同时，美国Rabcock＆Wilcox公司Fiveland[2]等人研制了FURMO程序，用无滑移模型对560MW侧墙喷燃煤粉炉进行了三维全模拟。其特点是首次用全欧拉的处理方法计算三维煤粉燃烧过程，其不足之处是不考虑气粒两相间的速度滑移和温度滑移．总的看来，用轨道模型模拟煤粉燃烧，易于考虑颗粒反应经历，也可给出两相之间的速度及温…     

一维双流体分层/段塞流模型的特征根分析

采用特征根方法对描述水平和倾斜管内气液分层流/段塞流的一维双流体模型进行适定性分析.系统分析了气液两相密度、粘性和管道倾角对一维双流体模型适定性的影响。计算结果表明:液相密度、气相粘性和管道下倾角的增大能拓宽方程组求解的适定区域;适定界线与气液两相流流型转变界线之间存在内在联系.     

气液两相流体绕方柱流动的数值模拟

本文详细给出了气液两相流动双流体模型下的各控制方程组和相间作用力,通过将气泡引起的紊流与剪切引起的紊流线性叠加给出了气液两相流动的紊流模型。通过给出的边界条件,采用ＩＴＡ－ＩＰＳＡ算法对垂直上升的气液两相流横向冲刷方柱引起漩涡证替脱落的过程进行了数值模拟,得到了流场和局部含气率变化的示意图,数值模拟与试验的结果基本一致。     

T-T吸收剂脱硫模型的改进及与双流体模型的耦合

原有T-T吸收剂固硫模型以时间作为反应状态参数,无法用于欧拉法脱硫模拟.为此,基于钙转化率的概念,对已有的T-T吸收剂脱硫模型进行了改进.改进的模型形式简单,反应速率与钙转化率的平方呈双线性分布,模型中快慢反应的转折点和反应终止点均随温度升高而增大,表征了反应活性的提高.进一步推导了吸收剂钙转化率的输运方程并对两相质量守恒方程和SO2组分方程进行了修改,将脱硫模型与两相流模型进行了耦合,为循环流化床脱硫数值模拟打下了基础.     

炉内两相流动和煤粉燃烧的双流体-轨道模型

本文首次用双流体一轨道（连续介质－轨道ＣＴ）模型对大尺寸四角喷燃炉内气粒两相流动及煤粉燃烧进行了模拟。该模型基于欧拉气相方程组、欧拉颗粒连续方程和动量方程以及拉氏颗粒能量和质量变化的方程,对各子模型用ｋ－ε－ｋｐ两相湍流模型,ＥＢＵ－Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ湍流燃烧模型,煤粉颗粒的水分蒸发,热解挥发和焦炭燃烧的扩散－动力模型,ＤＯ（离散坐标）辐射模型。采用了将坐标扭转一定角度的方法减小入口射流和网格斜交造成的伪扩散。编制了ＬＥＡＧＡＰ－ＦＵＲＮＡＣＥ－３程序,分别对冷态模型炉内两相流动和大尺寸炉内三维两相流动和煤粉燃烧进行了模拟,并与颗粒轨道（ＳＴ）模型的模拟结果进行了对照。采用ＰＤＰＡ对冷态模型炉内气粒两相流场进行了测量。冷态两相流动的模拟与实验结果的对比表明ＣＴ模型的模拟结果和实验符合较好,ＳＴ模型所得颗粒浓度分布和实验山入较大。热态模拟的结果给出了两相速度,气相温度,组分浓度和壁面热流分布。模拟结果定性合理。模拟结果显示在出口处由于气流旋转,有一局部高温区存在。     

加快油藏压力计算收敛速度的数值方法——分区块修正

本文以Watts提出的求解代数方程组的附加修正值法为基础,在油藏压力数值计算中,提出了一种加快油藏压力计算迭代收敛速度的分块修正技术.在计算过程中,将原来的整个计算区块一个修正值,改变成根据边界以及各计算区块孔隙度的不同,对不同的计算区域分块修正.通过计算表明,在同等计算条件下,分块修正技术较之单块修正明显加快了计算迭代收敛速度,最后本文对分块修正加快收敛速度的原因做了分析.     

往复搅拌流场中气体射流两相流数值研究

应用欧拉-欧拉双流体模型,与动网格技术相耦合数值分析往复搅拌流场中气体射流两相流的流动特性及气泡在往复流场内的分布规律。通过调整过程中吹气头的往复运动频率、气体射流速度来分析这些因素对于气泡分布和流场流动特性的影响。数值模拟结果表明,往复搅拌流场中气体射流两相流呈现与搅拌频率一致的周期性,气泡分布随吹气头位置的移动呈螺...     

双流体等离子体模型的动力学可容变分

动力学可容变分方法是一种广义哈密顿系统中的李扰动变换方法,能自动保证卡西米尔函数在相应阶数上的守恒性质.通过动力学可容方法得到了双流体在欧拉描述中的一组约束变分,而后利用这组变分对双流体哈密顿量取极值得到了平衡方程.     

分体空调室内机的双流体数值模拟

本文采用Navier-Stokes方程和标准k-ε两方程,对分体空调室内机(包括换热器和横流风机)整体系统,以水蒸汽和干空气两种气体为介质,进行了等温流动和实际工况流动的双流体三维数值模拟和研究.两种气体在叶轮的进口面上不均匀分布,叶轮轴向的压强和速度分布存在强度和位置的差异.采用密度干扰方法对水蒸汽的凝结参数近似处理,给出了水蒸汽体积分数和湍流强度在换热器域的分布、混合物温度分布等内流特性.与实验结果相比,双流体模拟的工作点外特性匹配较好.同时,对蜗舌间隙参数变化对性能的影响做了说明.     

多孔介质两相流的局部守恒有限元分析

用局部守恒有限元法研究多孔介质两相渗流问题.详细阐述局部守恒有限元法的基本原理,推导两相渗流问题的局部守恒有限元计算格式并编制相应的计算程序.通过一维Buckley-Leverett两相渗流算例验证该方法的正确性.应用局部守恒有限元法和混合有限元法分别对2个模型进行分析对比.计算结果表明局部守恒有限元法具有良好的鲁棒性及适用性,相较于混合有限元法,处理过程简单,计算时间缩短,为标准有限元法应用于复杂渗流问题提供了一种途径.     

颗粒Reynolds正应力轨道模型及后台阶两相流动数值模拟

用随机过程理论建立气固两相耦合脉动量Lagrange方程,并建立了气固两相流随机颗粒轨道模型中颗粒Reynolds正应力的Lagrange方程.将新的模型运用于各向同性的湍流衰减的流场中,模拟颗粒的湍流扩散特性,与文[1]中的模型和实验结果作比较,并使用新模型模拟了后台阶两相流动.     

两相壁面射流PDF方程有限分析方法及数值模拟

提出求解位置-速度相空间中高维两相流PDF(probability density function)方程的有限分析方法,将位置-速度相空间颗粒PDF方程约化到速度空间,并解析求解,颗粒的位置PDF用轨道方法求解.对壁面射流两相流动进行数值模拟,并与颗粒雷诺应力轨道方法进行比较计算,结果优于颗粒雷诺应力轨道方法.     

基于小关联时间两相湍流色噪声的近似模型及数值模拟

从一般高斯型色噪声模型出发,通过泛函导数,应用小关联时间,近似计算多维色噪声,得到有效Fokker-Planck方程.将其应用到两相湍流中得到颗粒相的概率密度函数输运方程,从而得到颗粒相的二阶矩模型.将颗粒应力方程简化成代数方程,建立代数应力模型.将对流扩散方程的有限分析法运用到求解两相流模型中,对壁面两相射流进行数值模拟,并将求解结果与实验结果进行对比分析.     

变燃速发射药两相流内弹道模型及数值模拟

 为了更好地描述变燃速发射药的膛内燃烧及内弹道过程,对中心开孔式双层结构的变燃速发射药建立了一维两相流内弹道数学模型,在Φ30 mm火炮装填条件下采用二阶精度的Lax-Wendroff差分格式进行计算,得到了数值解。计算结果表明：膛内压力和炮口初速度变化曲线的计算值与实测值符合较好,说明此两相流内弹道模型可以准确地反映变燃速发射药的内弹道过程;变燃速发射药可以有效地减少膛内压力波的产生,对于安全射击具有重要意义。通过对气、固相速度及膛内压力波等计算参数进行分析,可以对变燃速发射药的内弹道过程研究起指导作用。     

一维原子刻蚀的数值模拟

通过直接的数值模拟,分析了原子束在激光驻波场下传播的动力学行为．估计了Cr原子沉积在基片上的焦点的大小,同时还发现一些实验参数会影响原子刻蚀的精度：如原子束的速度分布、激光的失谐量和激光束的直径等．     

低温气液两相流数值计算

低温工质两相流动在很多场合都存在,研究深冷剂在两相流动时参数的分布有着很重要的作用.文中采用一维均相流模型对液氮循环流动过程进行稳态数值模拟,得到了循环流动过程中液氮含汽率、压力和温度沿管程方向的分布情况,并对由于不同回路条件引起的不同结果进行了分析.     

两相湍流色噪声扩维法PDF模型及数值模拟

由颗粒运动的朗之万方程出发,对流体脉动速度采用扩维方法,得到两个不同层次的PDF输运方程.通过对颗粒运动方程求解和高斯分布假设,解决PDF方程的封闭问题,获得颗粒二阶矩模型,然后将颗粒应力方程简化成代数方程,建立代数应力模型.将对流扩散方程的有限分析法运用到求解两相流模型中,对壁面两相射流进行数值模拟,对比分析数值结果与实验结果.     

可压缩非守恒型两相流模型的GKS方法

提出一种求解BN非守恒型两相流模型的方法.从微观角度出发,构造与BN模型相匹配的Gas-kineticscheme(GKS),通过对粒子速度分布函数积分求矩得到通量,把非守恒项直接包含到数值通量的演化和构造中,较好地处理了方程中包含的非守恒项.数值试验说明本方法的有效性.