十三点格子Boltzmann模型仿真

格子气和格子Boltzmann方法的迅速发展提供了一类求解流体力学问题的新方法。格子Boltzmann方法在保留了格子气模型优点的同时,克服了它的不足之处。本文讨论了一种三迭加HPP十三点模型,通过选择适当的平衡分布及参数,并用Chapman－Enskog展开和多尺度技术导出了Navier－Stokes方程。在微机上模拟了空腔流的流动问题,并与传统方法的计算结果进行了比较,结果表明该模型能较好的模拟复杂流动现象,并具有较好的工程应用背景。     

煤粉炉内弥散介质辐射传热的综合模拟

本文基于辐射传热计算的DT法和颗粒运动计算的随机轨道法,并结合单颗粒的辐射特性模型,构造了能够详细考虑颗粒燃尽、湍流弥散诸因素对炉内空间局部辐射特性及总体辐射传热影响的弥散介质辐射传热计算模型,并将其耦合到炉内过程的总体数值模型中。采用该程序,比较计算了几种颗粒辐射特性模型对某300MW锅炉炉内温度场的预报结果,结果表明：通常采用的均匀颗粒辐射特性模型会导致温度场的极大误差;由于炉内颗粒浓度的不均匀分布,炉内的温度分布呈现高度非均匀状态,在炉膛轴线上有大面积的高温烟气区存在;考虑残炭存在时,温度分布的不均匀性更显著．     

气固两相对撞流颗粒运动特性分析

本文采用PIV两相同时测量方法,对低载荷气固两相双喷嘴对置撞击射流中的颗粒运动特性进行了研究。实验中轴向射流出口雷诺数为Re=14500,喷嘴内径为d=10 mm,喷嘴间距为L/d=12;颗粒相采用平均直径为dp=100μm的实心玻璃微珠,圆管加速段中的颗粒质量载荷控制为1%~4%。研究结果表明,低载荷下撞击射流中的颗粒间碰撞可忽略,颗粒浓度在喷嘴附近达到峰值;惯性使得颗粒轴向速度在穿入到反向射流前缓慢衰减,之后迅速减小;颗粒在撞击区形成高湍动区域,进而强化了颗粒相的混合效应。     

气固两相流中颗粒碰撞的Monte-Carlo数值模拟

利用颗粒碰撞动力学模型和颗粒几何碰撞率模型,采用Monte—Carlo算法来模拟颗粒之间碰撞,把该算法与求解雷诺应力-概率密度函数模型的有限差分-Monte Carlo算法耦合起来,对轴对称突扩通道内的两相旋流场进行了数值模拟,模拟结果表明,由于颗粒碰撞使颗粒的动能和湍动能在三个坐标方向上进行了再分配,从而导致颗粒的动能和湍动能在三个坐标方向上趋于各向同性;另外,由于颗粒碰撞破坏了颗粒-颗粒、颗粒-流体微团之间的速度关联,从而造成颗粒湍动能及两相速度脉动关联的降低。     

离散系统通用动力学方程求解算法的研究进展

离散系统中的颗粒物在凝并、破碎、冷凝/蒸发、成核、沉积等事件作用下颗粒尺度分布的时间演变由通用动力学方程所描述.该方程为一典型的部分积分微分方程,普通数值方法难以求解.本文详细介绍了求解通用动力学方程的矩方法、分区法、离散法、离散-分区法、MonteCarlo方法等几种算法的原理、优缺点和最新的研究进展,并着重介绍了MonteCarlo算法,包括基于时间驱动Monte Carlo方法、基于事件驱动MonteCarlo方法、常数目法、常体积法以及多重Monte Carlo算法.      

求解考虑颗粒凝并的通用动力学方程的多重MonteCarlo算法

Monte Carlo(MC)方法被广泛用于通用动力学方程的求解,然而普通MC方法的计算代价较高而计算精度不稳定．提出一种新的多重Monte Carlo(MMC)算法来求解GDE,该算法同时具有基于时间驱动MC方法、常数目法和常体积法的特点．首先详细介绍了该算法,包括加权虚拟颗粒的引入,MMC算法的计算流程,时间步长的设置,颗粒是否发生凝并事件的判断,凝并伙伴的寻找,凝并事件的后果处理．然后利用MMC算法对存在理论分析解的5种特殊工况进行数值求解,模拟结果与理论解符合很好,证明MMC算法具有良好的计算精度和较低的计算代价．最后分析了不同类型的凝并核对于凝并过程的影响,常凝并核和连续区布朗凝并核对小颗粒影响大一些,而线性凝并核和二次方凝并核对大颗粒影响大一些．     

CO2矿物碳酸化隔离的理论研究

矿物碳酸化是一种很有潜力的CO2地质隔离储存技术.在缺乏反应动力学参数的条件下,矿物碳酸化理论及热力学分析有助于了解CO2矿物碳酸化反应进程并确定反应发生的温度与压力区间.本文从热力学角度研究结果表明,CO2可以与部分硅酸盐矿物进行碳酸化反应得到碳酸盐和二氧化硅.相对于干法碳酸化,湿法碳酸化具有高反应速率和低能耗等优点.硅酸盐矿石的溶解与溶液中的HCO3-浓度有关,反应开始前溶液中加入一定量的碳酸氢盐能够促进硅酸盐矿石的溶解.CO2矿物化隔离,硅灰石优于蛇纹石,蛇纹石优于镁橄榄石.在温度低于500K及较高的反应压力范围内,CO2矿物碳酸化具有商业化应用潜力.     

三维槽道两相流颗粒运动的大涡模拟

利用基于动态粘性亚网格模型的大涡模拟方法,分别模拟了Reτ=180的三维槽道湍流内的三种颗粒,以及Reτ分别为180和395时的塑料颗粒的运动状况。其中气相控制方程的求解采用分步投影方法,泊松方程采用基于FFT的快速求解,颗粒的拉氏控制方程采用二阶龙格-库塔积分．模拟统计得到了流体和颗粒的平均速度、脉动速度等,不同的颗粒在流场中(特别是近壁区)表现出来了不同的行为,并再现了颗粒在壁面附近局部富集的现象．随Reτ提高,颗粒各方向上的速度脉动都有所增强．     

O2/CO2方式下钙基吸收剂在脱硫过程中微观结构变化的研究

本文研究了O2/CO2方式下钙基吸收剂在脱硫过程中微观结构的变化。研究结果表明,不同浓度的CO2对孔隙结构的影响完全不同;且提高温度有利于改善高浓度CO2气氛下钙基吸收剂煅烧后的孔隙结构,较之空气气氛,高浓度CO2气氛更有利于高温下炉内喷钙脱硫。     

燃煤烟气中汞的形态及其分析方法

从实验研究和模型分析两方面评述了目前研究燃煤烟气中汞的化学形态分布的各种分析方法 ,对各种方法的优缺点进行了比较 ,同时指出了将来的研究方向。实验研究中的汞形态测量方法可以归纳为取样分析法和在线分析法两大类 ,EPA法 2 9是使用最为广泛的一种方法 ,不同方法在总汞的测量方面有较好的一致性 ,而在测量氧化物形态时存在一定偏差。取样分析法中对取样介质的选择吸收性和收集效率不确定性、分析物的回收效率等的研究是热点问题 ,而在线分析法是目前正在发展的新兴方向。虽然在煤燃烧过程中使用化学热力平衡模型分析有一定的局限性 ,但在目前缺乏动力学参数的条件下 ,它仍是一个十分有效的手段 ,在化学热力学模型的基础之上发展化学动力学模型是模型分析方面一个主要的、新兴的研究方向。