一种新型的数字化微粉体混合器

利用压电陶瓷驱动器产生的脉冲惯性力来驱动和扰动微流体,实现了粉体流的均匀离散和微喷射,具有数字可控性.设计了一种粉体微混合器,该微混合器将玻璃微管道拉制仪拉制的三根微管道组合起来,形成含有两个进口与一个出口的微流道,无需复杂的玻璃微加工技术及键合、芯片钻孔等工艺.工作时通过数字化控制每一根进料微管道内的粉体喷射至混合腔内,实现粉体的微混合,最终生成的混合物由微混合器出口喷射而出.进行了300目银粉和280目刚玉粉的混合实验,证明该混合器可以用于粉体的微混合.     

基于数值模拟的液滴式微混合器性能研究

基于有限体积法,建立了直通道、V形通道和U形通道3种不同结构的液滴式微混合器模型,并采用流体体积函数(VOF)和用户自定义标量方程(UDS)模型模拟微混合器的混合过程。模拟结果表明,在经过10 ms混合之后V形微通道的混合效果最好,混合度高达99.5%,但其单位长度消耗的能量最多;U形和V形微混合器均利用弯道对液滴内部造成扰动,从而促进混合并且明显提升了混合效率;直通道微混合器仅靠扩散作用进行混合,混合效率低。     

交流电场促进型微混合器设计

以微混合器为研究目标,基于电渗效应及对流扩散方程,研究了一种新的主动式交流电场促进型微流体混合器.首先,使用有限元方法建立混合器多物理场耦合数值模型,然后通过计算分析了待混合流体附加交流电场时的混合效率,最后通过分析仿真结果,提高了经过外加电场的流体混合效率.     

分离再结合型与内交叉指型微混合器微观混合性能实验研究

利用碘化物-碘酸盐平行竞争反应体系对分离再结合型和内交叉指型微混合器的微观混合性能进行了研究.实验考察了氢离子浓度、雷诺数和混合流体的体积流量比对微混合器离集指数的影响,并对实验结果进行了理论分析.研究结果表明,对所研究的两种微混合器,混合流体的体积流量比为1时,适宜的氢离子浓度范围均为0.02~0.04mol/L,微观混合效果最好.随着体积流量比的增加,离集指数增加,表明微观混合性能变差.雷诺数增大有利于微观混合效率的提高.在所研究的雷诺数范围内,相同雷诺数时分离再结合型微混合器的微观混合效果略好于内交叉指型微混合器.     

新型三次采油用静态混合器组合的性能研究

油田聚合物驱油过程中,油田采出水与高浓度聚合物溶液的混合过程所使用的静态混合器的混合效果很大程度上影响着采油效率.针对目前油田常用静态混合器能耗较高、混合效果不好等问题,开发了一种新型静态混合器组合.基于计算流体力学理论,通过数值模拟与实验测试研究流体在混合器内的流动情况及混合效果,并与两种工业用混合器的性能进行了对比.研究结果表明:模拟结果与实验数据拟合较好;该混合器组合能耗较低,流体流经混合器组合后浓度分布均匀,完全适用于油田聚合物驱油过程.     

平行微管道中高Zeta电势的旋转电渗流动

研究了高Zeta势下平行微管道内牛顿流体的旋转电渗流动.根据薄的双电层假设,解析求解了非线性Poisson-Boltzmann(P-B)方程,进而获得了电荷密度分布.考虑旋转坐标系下流体的Navier-Stokes控制方程,利用常数变易法得到了电渗速度及流率的半解析解,并且将得到的结果与低Zeta电势的结果进行比较.通过数值计算,研究了无量纲壁面电势ψ0、旋转角速度ω以及电动宽度K对电渗速度剖面的影响.结果表明:远离双电层的流体更容易受到旋转的影响,从而导致电渗速度剖面在微管道中心处形成一个凹面;相比于低Zeta电势的情况,其电渗速度更大,因此高Zeta势能够促进流体流动.此外,还研究了无量纲壁面电势ψ0、旋转角速度ω对流率的影响.     

被动式旋流微混合器的实验研究

目的:设计和制作一种被动式旋流混合器,为药品分析和生物制剂提供新选择.方法:从层流扩散混合机理出发,设计利用流体自身旋转提高混合效益的被动式旋流微混合器.提出了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)旋流式微混合器的一种简易制作方法,并从理论上分析了在超纯水环境中紧固方法实现微混合器基片和盖板之间封合的可行性.结果:采用体试显微镜和表面轮廓仪对制作的旋流式微混合器形貌、混合腔深度及加工表面粗糙度进行了表征.结论:在一定尺度范围内随混合腔深度的增加,混合器混合性能得到改善,微混合器可以作为生物制剂和药品分析的新选择.     

Kenics型静态管道混合器内污泥药剂混合最佳药剂流速

污泥处理工艺中,需对原污泥添加药剂,文章选用Kenics型静态管道混合器(简称SK型管道混合器)对污泥与药剂进行混合。利用Gambit软件对SK型管道混合器内流体进行三维建模,结合Fluent软件选用Mixture多相流模型对管道混合器内污泥、药剂两相流进行模拟仿真,得到不同药剂流速下药剂相的体积分数云图,得出两相混合均匀所需混合单元数与药剂流速的关系曲线。通过实验验证,仿真与实验结果最大误差在10%以内,所分析的SK型管道混合器最佳药剂流速为1.0m/s时,两相混合均匀所需的混合单元数最少,为7.5个。     

一种小型电磁力驱动流体混合器的特性

为了提高混合效率,该文设计了一种小型的电磁动力驱动(MHD)混合器,对其混合特性进行了理论分析和实验研究.该混合器由聚碳酸脂和黄铜采用常规方法加工而成.研究液体为硫酸铜溶液,采用粒子图像测速技术进行实验,在实验过程中为观察溶液的流动混合搅拌过程,溶液中加入荧光粉作为示踪粒子,并通过数据采集和处理系统对实验结果进行分析,得到流场的速度分布.建立该混合器的理论模型,在实验的基础上进行数值模拟,并对结果进行分析比较,模拟结果与实验结果相吻合.     

大型燃煤锅炉SNCR/SCR混合脱硝数值模拟及工程验证

为了提高选择性非催化还原/选择性催化还原(SNCR/SCR)混合脱硝中的还原剂在锅炉尾部烟道内的分布均匀性,基于FLUENT平台,对300 MW燃煤机组SNCR/SCR混合脱硝系统进行了数值模拟,重点分析转向室补氨喷射位置、混合器结构对烟气中氨氮组分混合的影响,计算结果与试验测量数据吻合很好.结果表明:SNCR反应后,转向室出口还原剂分布极不均匀;转向室侧墙补氨喷枪越靠近转向角位置,越有利于提升烟道内还原剂的平均分布;SCR反应器入口烟道设置新型复合X型混合器,进一步强化NH3与烟气的均匀混合,反应器首层催化剂入口截面还原剂浓度分布偏差从22%降低至7.4%;将优化的补氨喷射位置与混合器结构应用于现场锅炉,SNCR和SCR脱硝效率分别达到了35%和78.4%,SNCR/SCR联合脱硝效率达85.96%,脱硝效果良好.     

基于电渗流驱动的涡流诱导微混合器

 以电渗流为驱动,设计出一种采用涡流诱导增强混合的微米级混合器。通过控制混合方腔上下壁面电渗流的大小和方向,可诱导腔内流体产生不同的涡流形态,本文重点研究电渗流驱动下形成一个涡流和两个涡流时的混合特性,称相应涡流形态诱导混合下的模式为单涡模式和双涡模式,并采用数学模拟方法定量地研究了两种混合模式下典型的稳态特性和动态特性。研究结果表明：所设计的混合器具有流道短、结构简单,调控方便,可实现高效、连续和稳定的混合等特点;两种混合模式中,双涡诱导混合模式具有更好的应用价值。     

多孔分散微结构混合器中流动及其混合性能的CFD模拟

在对多孔分散微结构混合器内流动现象进行分析的基础上,选择标准的k-ε模型和多环境模型,以商业CFX软件为基本工具,建立了模拟多孔分散微结构混合器的几何模型,对于孔半径为10,20,30,50,70μm的微结构混合器内的流动、混合性能进行了模拟,并利用模拟结果讨论了孔径、流速等因素对于混合性能的影响规律。     

电场作用下多孔介质中单相流体的渗流速度

研究了外电场对多孔介质中单相流体渗流速度的影响。根据渗流力学和电渗理论,推导了外电场作用下多孔介质中单相流体渗流方程,建立了有限元数值模型,采用有限元方法进行了数值模拟。计算结果与实验结果拟合很好,二者之间的相对误差在5%左右。在此基础上探讨了外电场对多孔介质中单相流体渗流速度的影响,结果表明:在压力保持不变情况下电场可以将流体渗流速度增大1~7.5倍;相同电位梯度情况下,压力梯度越大,渗流速度之比越小。     

自适应FGM激光熔覆成形的粉体快速混合机理

多相粉体的快速、精确混合是自适应功能梯度材料(A-FGM)零件的成形基础.为提高载气驱动下的粉体混合均匀性,建立了气固两相流数值分析模型,采用雷诺时均法进行数值模拟,设计了一种载气驱动的快速混粉设备,通过ANSYS-FLUENT分析了不同混粉参数和混粉器构型对混粉腔体内流场的影响规律,并通过元素分析和图像处理实验测量了粉末混合的均匀度.实验结果表明:载气驱动下的合金粉体混合机制以对流混合为主,提高粉粒的平均流速和位移能有效增加粉粒群的流动性,提高粉体混合均匀度.     

同向双螺杆间隙对含能材料加工过程的影响研究

为研究螺杆间隙对流道中药浆的安全性能和混合效果的影响，在螺杆构型相同的情况下，设置1.2、1.6 mm和2.0 mm 3种不同的螺杆间隙，建立非等温流场模拟模型，用模拟计算得到的压力、温度和剪切应力来评价流道中药浆的安全性能，用加权平均剪切应力和累积停留时间分布来评价螺杆的分散混合和分布混合能力。结果表明：随着螺杆间隙的增大，流道中药浆的安全性提高，混合效果变差。     

防冰系统喷嘴结构对冷热空气掺混性能的影响

为了分析燃气轮机进气防冰系统的性能,降低过滤器烧伤的风险,针对某燃气轮机防冰系统,采用三维数值模拟方法探讨了不同的射流孔孔径、孔数以及不同引气流量条件下防冰热气与主流冷空气的掺混效果。计算结果展示了射流孔喷出的热气与主流冷空气的掺混现象及其向下游输运的整个过程,表明吹风比（Br）是影响热气与主流掺混的关键参数,减小射流孔孔径、增大引气流量都会提高射流孔Br,使热空气与主流冷空气掺混的更加均匀,而在射流孔孔径和引气流量不变的前提下,增加射流孔数目不会对掺混起到积极的作用。     

混水泵在既有建筑采暖系统中的应用

为有效解决现有采暖建筑中普遍存在的不同楼层房间冷热不均的问题,提高楼内管网的水力稳定性,降低供热系统的输送能耗,提出在保证系统供热能力的前提下,降低二次网流量,在每栋采暖建筑的热力入口处旁通管上安装混水泵,同时适当加大末端换热面积,实施“楼内大流量、小温差,二次网小流量、大温差”的运行方式．采用EnergyPlus软件进行了模拟分析,并结合现场测试结果,对比了加装混水泵前后系统的供暖效果和能耗情况,分析了方案的可行性．结果表明,这种方案能够取得良好的供暖效果,技术上和经济上都是可行的．     

Influence of Water Boundary Conditions on Pore Pressure and Improvement Effect in Electroosmosis

The influence of water boundary conditions on pore pressure was studied by one-dimensional electroosmotic consolidation test, and the effects of electroosmosis, pore water pressure,settlement and electroosmotic flow were monitored and analyzed.The results show that the boundary conditions of electroosmotic water have a significant effect on the pore water pressure and improving effect. Negative pore water pressure without auxiliary water is far greater than the replenishment. The measured data show that improvements in experiments without replenishment are also better. The calculation of Esrig solution of the pore water pressure is consistent with the measurement data in the watersupplementing test and is very different from the measurement data in the test without rehydration. Considering the impact of water boundary conditions is the key to electroosmosis experiments and applications.