人员移动对患者呼出病毒颗粒传播影响的数值研究

许多呼吸道传染病(如新型冠状病毒肺炎)同时具有飞沫传播和气溶胶传播的特点,人员移动会影响病毒颗粒的传播路径。该文使用具有真实人体形状的三维数值模型,采用计算流体动力学(CFD)方法研究了人员移动对患者呼出病毒颗粒传播的影响,分析了气流、气压和颗粒扩散的瞬态变化特性,并通过实验数据进行了对比验证。结果表明：在通风不良的室内,移动者以1 m/s从坐姿患者身旁经过时,尾流速度峰值可达1.6～2.0 m/s,横向距离0.10、 0.25、 0.55 m外的气流速度峰值分别达到0.53、 0.22、 0.13 m/s,室内气流波动持续时间可能超过10 s;附近区域气流速度呈现双峰特点;移动导致的局部气压差(0.49 Pa)引起卷吸气流,促使病毒颗粒被带入移动者尾流,并减缓了重力主导的近距离沉降,导致超过50%的病毒颗粒沉积在移动者表面或扩散到远处。据此建议在疫情流行地区采取减少跨区域走动、佩戴口罩、个性化通风等措施。     

离散颗粒抑制热喷流红外辐射的大涡模拟

为了探究气溶胶离散颗粒对飞行器排气喷管热喷流3～5μm波段的红外辐射的抑制效果,设计地面状态下气溶胶颗粒投射的仿真环境,采用大涡模拟和颗粒离散相模型对含气溶胶颗粒的飞行器排气喷管尾部气固两相剪切流进行数值模拟研究,系统地分析颗粒的质量流量、粒径和喷射速度对离散颗粒空间分布形态以及热喷流红外辐射抑制的影响规律。研究结果表明：颗粒的质量流量和粒径对于红外抑制效率的影响较为明显,增加颗粒质量流量对颗粒的空间分布形态影响较小,但能够显著提升红外抑制效率;当颗粒粒径大于1.0μm时,颗粒空间分布均匀,红外抑制效率最高;颗粒的喷射速度对于颗粒的空间分布以及红外抑制效率的影响较小。     

烧结气流布料的力学原理

通过理论分析和气流布料实验研究气流布料改善烧结料偏析状态的力学原理。研究结果表明:气流布料能够改变具有不同物化性质的颗粒下落速度及运动轨迹,使混合料沿烧结料层达到有序堆积,进而使烧结料产生较好的粒度偏析及固体燃料偏析;在最佳喷吹角度为10·的条件下,当气流速度达到34m/s时,物料开始发生有效偏析;当气流速度达到50m/s时,偏析效果最优。     

催化剂颗粒在弯道与渐扩管组合管系内的运动分布特征

采用数值模拟方法对弯道与渐扩管相连的管道内气固两相流运动分布特性进行研究.主要分析弯道和渐扩段气相流场分布特征及气相回流卷吸作用下颗粒运动分布特性,研究沿出口水平管段二次流结构发展变化及其对颗粒分布及沉降的影响.针对不同入口速度下,水平管内气流速度、截面平均二次流速度和颗粒质量浓度分布规律进行研究分析.研究结果表明:沿弯道后的水平管道,二次流速度很快下降;二次流对颗粒的卷吸搬运作用,降低颗粒在管道截面的局部聚集浓度;当入口气流速度为4 m/s或更小时,水平管内上升二次流速度较小,颗粒沉降现象明显;当速度增大到6 m/s,水平管截面颗粒质量浓度分布较均匀.     

油雾喷射碰壁过程中油膜形成的数值模拟分析

利用FLUENT仿真软件对油雾喷射碰壁过程中油膜的形成进行数值模拟;模拟条件如下:喷射速度v分别为30,80,100和120 m/s;油雾颗粒粒径d分别为3,5,7和10μm;喷雾距离D为50和65 mm.在上述条件下得到油膜厚度等高图,从而得出喷射速度、油雾颗粒粒径、喷雾距离对油膜厚度和油膜比率的影响.模拟结果表明:喷雾距离增加时油膜厚度和油膜比率都减少;在喷雾距离为50 mm时,速度为80 m/s的油膜厚度和油膜比率比较理想;同样条件下,油雾颗粒粒径在5μm左右时,油膜厚度和油膜比率较大.     

水平肘管内气固两相流动特性的研究

本文通过对弯管内气固两相流动的数值计算,建立了固体颗粒在惯性离心力的作用下,从气流中向弯管外侧壁面分离的规律与斯托克斯准则数和颗粒在弯道内运动角度的关系.对水平肘管内气固两相流动特性进行了实验研究,得出在 R_0/d 分别为2和4、一次风速分别为15m/s 和20m/s、煤粉平均粒径为50～60μm、煤粉浓度为0. 2kg/m~3的工况下,当煤粉-空气混合物流过弯头的角度≥45°时,约有80%以上的煤粉颗粒沿弯管外侧形成一股高煤粉浓度的气流流出.这一结果与数值计算结果较吻合.实验与理论计算结果为开发煤粉浓缩燃烧技术提供了重要的理论依椐.     

基于FLUENT的含硫天然气泄漏数值模拟研究

为了研究天然气输送管道发生泄漏后气体的扩散规律,以长庆油田第五采气厂输送管道为研究对象,利用FLUENT软件进行数值计算。根据现场的实际情况,建立了数值模拟的物理模型,设置合理的边界条件,得到了不同风速下天然气扩散规律。结果表明:在静风条件下,气体的浓度和速度分布基本上呈对称分布。在风力的作用下,气体的浓度场向下风向发生了明显的偏斜,当风速为3 m/s时,喷射气流大约在泄漏口上方50 m处发生偏斜,当风速为5 m/s时,喷射气流大约在泄漏口上方35 m处发生偏斜,当风速为10 m/s时,喷射气流大约在泄漏口上方15 m处发生偏斜,而且随着风速的增大,射流偏离竖直方向角度也增大。同时风速越大,硫化氢对人体有危害的面积越小。     

平行气流真菌孢子释放强度试验研究

真菌是室内环境中普遍存在的空气微生物污染物,可对人体产生许多危害.采用自行开发的平行气流真菌孢子释放强度测定装置(PAFST),测量了5种典型风速下,4种常见真菌孢子柑桔青霉(Penicillium citrinum)、扩张青霉(Penicillium expansum)、黑曲霉(Aspergillus niger)和枝孢属(Cladosporium Spp.)在3种材料表面的释放强度.结果表明气流的作用形式是影响孢子释放强度的主要因素;在琼脂表面,风速0.9m/s时,柑桔青霉的释放强度为(7±9)个/cm2;枝孢属在风速4.7m/s时,释放强度为(50±35)个/cm2;在无纺布表面柑桔青霉和扩张青霉的最小释放气流速度是0.3m/s,黑曲霉是2.4m/s,枝孢属为9.4m/s;当达到孢子释放最大强度时,风速增加释放强度将不再增大.     

收缩扩张喷管中稀疏颗粒加速运动及喉道优化

直升机、运输机在简易场地起降过程中,发动机可吸入的二氧化硅等微小颗粒,对叶片造成冲击磨损,冲击速度可达200m/s以上。冲蚀试验常采用直喷管加速固体颗粒,在入口总压为0.6 MPa时,颗粒速度难以达到200m/s。为更有效地加速颗粒,采用超音速收缩-扩张喷管,通过数值模拟研究了该喷管对稀疏二氧化硅颗粒的加速运动,并利用实验验证了数值模拟的准确性。在此基础上,对喉道尺寸进行优化以提高喷管对颗粒的加速性能。结果表明:收缩-扩张喷管对颗粒的加速主要发生在扩张段,管内激波不会引起颗粒速度的震荡,颗粒的加速度与气流、颗粒之间的相对速度以及气流的密度有关;在入口总压为0.6 MPa的条件下复现5级砂尘环境,喉道半径为0.001 6m的喷管加速效果最佳,可获得的颗粒速度达到218m/s。     

COREX熔化气化炉风口回旋区CFD+DEM数值模拟

COREX熔化气化炉风口回旋区是炉况顺行的基础,在冶炼过程中起着十分重要的作用,为了描述其形状和大小,建立了CFD+DEM(ComputationalFluidDynamicsandDiscreteElementMethod)耦合模型,对回旋区形成过程及大小进行了颗粒尺度的分析.得到床层高度为04m,气体速度1174m/s的条件下回旋区颗粒空隙度分布,当吹气时间为013s时,气体入口附近有颗粒被吹开,随着时间的推进,气体动能吹开的颗粒增多,019~021s时,形成的回旋区开始稳定.对入口处不同气体速度条件下回旋区及其附近颗粒速度进行了计算模拟.模拟结果显示,风口附近颗粒在做回旋运动,并且随着入口气体速度的增大,吹开的颗粒增多,回旋区空腔增大,当入口气体速度为1174m/s和1683m/s时形成的回旋区较稳定,当入口气体速度大于2190m/s时形成的回旋区不太稳定.