内置蜂窝陶瓷的气升式内循环生物反应器I.水力学特征及其影响因素

在鼓泡塔式(BC)和气升式内循环(IAL)生物反应器的基础上，于内循环导流管中间安装了蜂窝陶瓷载体，构成了带有蜂窝陶瓷载体的气升式内循环(IAL—CHS)生物反应器。用示踪技术测定了流体在BC、IAL和IAL—CHS反应器内的停留时间分布，并用组合模型建立了描述反应器中流体停留时间分布的数学模型。比较研究了这3种形式的生物反应器的水力学特性，探讨了曝气量对停留时间分布的影响。结果表明，相同条件下，相比BC和IAL，IAL—CHS生物反应器提高了反应器内完全混合区的比例，减少了流体走旁路的比例。曝气量越大，完全混合区越大，而流体走旁路的比例越小。     

停留时间分布与啤酒废水处理效率的关系

通过对鼓泡塔式（BC）和内循环气升式（AL）生物流化床反应器水力停留时间分布的研究,发现用组合模型可以描述这两种生物反应器的停留时间分布。AL反应器的完全混合区比BC比2．15％,由于AL强化了流体流动,因而比BC减少了流体走短路的比例。用AL和BC分别处理啤酒废水时,AL比BC的处理效率高。实验结果表明,增加内循环可以强化气－流传质并改善停留时间分布,从而明显地提高废水处理的效率。     

利用生物膜去除城市河道水中氨氮的影响因素

采用新型蜂窝陶瓷载体气升式内循环反应器（LAL—CHS）对受污染的地表水进行去除氨氮的实验研究．考察探讨了水力停留时间、pH值、水温、进水氨氮质量浓度、DO、有机物浓度对氨氮去除的影响，为今后的实际应用提供了理论依据．     

超声波气升式内循环反应器流体力学性能研究

研究了超声波对气升式内循环反应器流体力学性能的促进作用，重点考察比较了有无超声波时气升式反应器性能及超声功率对反应器气含率、液体循环速度、混合时间等的影响，实验证明，超声波的加入对气含率未见影响，有使液体循环速度逐渐减小的趋势，而对混合时间的影响较复杂。在小气速下，小功率超声波促进流体的径向混合，随着超声功率的增加，超声振动阻碍流体的径向混合，因而存在一个最佳的超声功率，并且超声波对混合时间的影响随着表观气速的增加而逐渐减小。提出了该反应器流体力学关联式。     

气升式反应器气液混合及传质特性的CFD模拟

气液混合时间和体积传质系数是气升式反应器设计和放大的重要参数。采用实验与流体动力学CFD数值模拟技术相结合的方法对气升式内环流反应器的气液两相混合和溶氧过程开展研究。以欧拉-欧拉模型为基础,利用标准k-ε及多尺度气泡(MUSIG)模型耦合Higbie渗透理论进行计算,对反应器内气液两相流的混合和氧传质进行CFD数值模拟。考察示踪剂进样位置和表观气速对混合时间的影响,并研究表观气速对体积传质系数的作用规律。结果表明:示踪剂注射位置越靠近曝气区,气液混合时间越小,在一定表观气速下,混合时间随着表观气速的增大而减小,体积传质系数则随着表观气速的提高而增大,CFD数值模拟结果与实验结果较好吻合,进一步验证了CFD数值模拟技术在气升式反应器设计和放大中的可行性。     

气升式内循环反应器内的气含率与液体循环

研究了气升式内循环反应器内的气含率与液体循环。反应器包含一个传统的导流筒和三段缩放型导流筒。通过实验分别对气－水、气－CMC（羧甲基纤维素）溶液两相系统和气－水－树脂颗粒三相系统进行了研究。用两相漂移通量模型对三相牛顿流体和两相非牛顿流体进行了评价。结果表明，三段缩放型导流筒内的气含率高于传统的导流筒，且随表观气速而提高。在两相和三相系统中，导流筒结构参数的变化对气含率的影响很小。基于漂移通量模型的数学模型很好地描述了反应器内的液体循环。     

气升式反应器结构参数优化设计CFD仿真研究

气升式反应器是生物发酵生产过程中的重要设备,工业生产过程中要求反应器内保持较高的气含率和循环液速,从而提高气液传质效率.由于气升式反应器的导流简直径对气含率和循环液速有决定性影响,研究其结构参数优化设计具有重要意义;文章利用计算流体力学仿真软件研究了气升式反应器内的流动状态,给出了不同导流简直径下气含率和循环液速的变化趋势,发现了该结构参数存在最佳设计范围.     

气升式内循环生物微胶囊流化床的结构设计及对氯苯酚废水处理

用海藻酸钠／壳聚糖／活性炭制备的微胶囊具有生物半透膜特性和很好的强度;以海藻酸钠／壳聚糖／活性炭微胶囊包裹一株从活性污泥中筛选的对氯苯酚优势降解菌;根据废水处理的要求和流体动力学原理设计了气升式内循环生物流化床的中试设备;实验表明,以制备的微胶囊作为气升式内循环生物微胶囊流化床中载体处理对氯苯酚废水处理最适宜条件：pH=7．0,温度为30-35℃,处理120mg／L的对氯苯酚废水时,微胶囊最佳载体投入量为15％,通气量为120L／h。     

气升式反应器中红豆杉细胞培养动力学的研究

设计了８Ｌ规模的气升式生物反应器,应用该生物反应器悬浮培养红豆杉细胞,经３０ｄ培养,细胞鲜重达２６ｇ／Ｌ,干重细胞紫杉醇含量达１．１７×１０－３ｇ／ｇ,建立了细胞生长动力学模型．结果表明该生物反应器适合红豆杉细胞的生长、代谢和产物合成．     

螺旋流气提式内循环反应器的COD、SS去除效能

为提高气提式内循环反应器三相分离的效率,在反应器中加入螺旋式三相分离器对其进行了改造,并通过试验对其效能进行分析.试验结果表明,改造后的螺旋流气提式内循环反应器对有机物质仍具有较高的去除能力,同时系统出水SS得到了较好的降低.试验从填料体积、水力停留时间、曝气量三个因素分别考查了系统的COD、SS去除效果,系统运行稳定后COD的平均去除率为80%以上,出水COD基本维持在50～60mg/L,系统出水SS值低于30mg/L,从而证实了对气提式内循环反应改造的最初设想.     

具有浴盆形失效率的一种混合分布模型

浴盆形失效率模型常用来拟合可靠性数据，而在常见可靠性模型中具有浴盆形失效率的分布比较少，因此通过混合两个及以上的常用分布来得到浴盆形失效率模型有重要意义．对指数分布和线形失效率分布的混合分布模型进行了研究，在一些合理的条件下，通过数值例子证实了该混合分布具有实际意义上的浴盆形失效率。     

CFD优化大型浅层鼓泡塔管式气体分布器结构

分布器结构影响大型浅层鼓泡塔反应器性能,采用CFD模拟研究了5种四管气体分布器,各分布器的通气管均匀布置在不同的分布环上（0.3/0.4/0.5/0.6/0.7＊DT）,模拟采用了双流体方法和多气泡簇MUSIG模型。文中较全面的考察了高表观气速下（Ug=0.1m/s）管式分布器分布环直径对反应器流型、相含率、液速、湍b流、气泡大小以及混合时间的影响;模拟结果表明整体气含率和混合时间均随环径比先增大后减小,气含率的最佳环径比在0.4左右,而混合时间最大值出现在0.5d/DT附近,当环径比小于时0.5,鼓泡塔内为单循环流动,大于此值,鼓泡塔内将形成双循环流动,不利于混合。     

基于机理和子空间辨识的煤气混合过程集成建模

针对煤气混合过程特点，建立了基于机理和子空间辨识的集成模型.首先在分析生产工艺和数据基础上，利用蝶阀流量公式建立高炉煤气和焦炉煤气流量机理模型；然后以高炉管道2#阀和焦炉管2#阀开度、高炉煤气和焦炉煤气气源压力为输入，混合煤气压力为输出，建立4输入1输出子空间辨识模型；最后分析各子模型特点，将两种模型进行集成.仿真结果表明，所建立的模型能够有效地反映煤气混合过程的动态特性，为煤气混合过程控制提供可靠的模型基础.     

销钉机筒挤出机混合段的混合性能

使用有限元法数值模拟有销钉和无销钉混合段流道内胶料的三维等温流场,用粒子示踪分析方法比较两者的混合性能.研究结果表明,有销钉混合段流道内,销钉局部打乱了胶料的运动轨迹,打散了滞留熔体,6个销钉所在横截面的流场被分成6个区域.料流被迫改变方向重新排列;胶料熔体的速度梯度增加;随着胶料速度梯度的增大,胶料的剪切应力增大,混合指数分布均匀.有销钉混合段的11个截面平均分离尺度小于无销钉混合段的10%.机筒销钉对于分散混合有一定的强化作用,其混合程度高于无销钉结构.     

Analysis of deep-layer and bottom circulations in the South China Sea based on eight quasi-global ocean model outputs

This study is a preliminary analysis of the South China Sea (SCS) deep circulations using eight quasi-global high-resolution ocean model outputs. The goal is to assess models’ ability to simulate these deep circulations. The analysis reveals that models’ deep temperatures are colder than the observations in the World Ocean Atlas, while most models’ deep salinity values are higher than the observations, indicating models’ deep water is generally colder and saltier than the reality. Moreover, there are long-term trends in both temperature and salinity simulations. The Luzon Strait transport below 1500 m is 0.36 Sv when averaged for all models, smaller compared with the observation, which is about 2.5 Sv. Four assimilated models and one unassimilated (OCCAM) display that the Luzon deep-layer overflow reaches its minimum in spring and its maximum in winter. The vertically integrated streamfunctions below 2400 m from these models show a deep cyclonic circulation in the SCS on a large scale, but the pattern is different from the diagnostic streamfunction from the U.S Navy Generalized Digital Environment Model (GDEM-Version 3.0, GDEMv3). The meridional overturning structure above 1000 m is similar in all models, but the spatial distribution and intensity below 1500 m are quite different from model to model. Moreover, the meridional overturning below 2400 m in these models is weaker than that of the GDEMv3, which indicates a deep vertical mixing process in these models is biased weak. Based on the above evaluation, this paper discusses the impacts of T/S initial value, topography, and mixing scheme on the SCS deep circulations, which may provide a reference for future model improvement.     

搅拌强度对浮选机内液-固两相流场特性影响

采用标准k-ε湍流模型和流体颗粒模型对容积为20 L的KYF浮选机内液-固两相流场特性进行了数值模拟.研究结果表明:浮选机内流场呈上下两循环分布,混合、上升区流速高于分离区;在混合及上升区,颗粒运动速度与其粒度呈反比关系,在分离区则呈正比关系;定子、转子表面高压区均位于叶片迎风面,其表面绝对压力与搅拌强度呈正比关系;搅拌强度增加,混合、上升区的矿物颗粒体积分数降低,分离区体积分数增加;混合、上升区固相体积分数与其粒径呈正比关系,分离区呈反比关系;转子转速为600r/min的搅拌强度更有利于提高该浮选机工作性能.     

成比例反向失效率混合模型中的随机比较

成比例反向失效率混合模型可表示为G（x）=E[-F（x）^θ],其中,G为总体变量y的分布函数,θ为随机比例参数,F为基本分布函数。研究了θ分布函数的不同选择所对应的成比例反向失效率混合模型之间的随机比较。证明了θ和y是正似然比相依的。     

k-kl模型在风生混合流中的应用

为了考察k-kl模型在风生混合流的应用效果,将影响其紊动扩散模拟结果的因素归结为3类:一是稳定函数的不同;二是壁函数的不同;三是稳态里查德森数Rist的不同.从这3个方面着手对k-kl模型进行分析,比较各种不同方法对混合层及紊动扩散的影响,并采用国外试验结果来检验数值模拟结果.结果表明:稳定函数的选取对计算结果会有影响,相比之下,较新的模型如CA,CB,CH能得出比传统的MY,KC更精确的结果;抛物改进型的壁函数的结果稍好于抛物线型和对称型壁函数;稳态里查德森数对混合层的发展有重要影响,当它的值增大时,同时刻混合层深度也会增加.     

基于互补式布浆的混合室内浆料流动特性

为了研究互补式布浆方式下混合室内的流动特性,分析了互补式布浆方法及混合室的结构设计,采用计算流体动力学(CFD)的方法,研究了混合室内浆料流动特性,分析了支管束横排和纵排支管间的混合效应,并对经混合室混合后的布浆效果进行了实验验证。结果表明,进入混合室的平行排管射流是一种相同直径不同流量的射流流动,从支管束横排来看,各支管射流间产生了较强的卷吸和干涉作用,使射流向中间位置偏转和集中,导致在混合室中间位置处流量较大,两边流量略小。上下对应支管间射流在混合室内也形成了强烈的卷吸、干涉,使两股不等量的射流在混合室内完成互补混合和平均。实验结果与计算结果相吻合,最大偏差仅为0.538%,优于采用单侧进浆的浆料分布,表明互补式布浆方法依靠混合室的掺混作用能够很好地实现浆料均布。     

深井钻井的压力平衡研究

深井钻井具有高温高压及地层压力和地层破裂压力间安全钻井液密度窗口极为狭窄的特点,这为在深井钻井过程中保持井眼系统的压力平衡提出了更高的要求。为此,针对深井钻井的特点,运用流变学、传热学和物质平衡的基本原理,建立钻井液循环和静止状况下的钻井液温度分布模式及高温高压密度模式和高温高压流变模式,应用这些模式和地层流体的PVT特性对一些实钻深井的溢流现象进行分析。结果表明,井眼水力系统流体热力学模型对深井、超深井的压力平衡控制至关重要。