锥形风幕风扇流场数学模型及其解析解

针对普通风扇在有毒有害车间局部控制效果较差的缺点,研制出一种新型风扇——锥形风幕风扇.该风扇的同一轮毂安装两组角度相反的锥形风幕风扇叶片.风扇环形外腔产生的正压湍流射流在内腔负压汇流作用下形成锥形风幕流场,将处于流场范围内的气体及粉尘严密封闭起来,使安全生产得到保障.在将风扇风流近似为稳定、不可压缩无旋流的情况下,引入相对速度分布函数,通过解析解法建立了流场数学模型,得出了其解析解,为锥形风幕风扇的应用奠定了理论基础.     

风幕集尘风机流场的作用机理研究

风幕集尘风机是一种新型的环保风机，由于其具有新颖特殊的流场结构，广泛适用于工矿企业中有毒有害气体及粉尘的治理。作者介绍了其构造，对风机的作用机理进行了分析，提出了短路流场理论。将环形紊流射流与汇流进行叠加，建立了风幕集尘风机流场的数学模型，为风幕集尘风机的应用奠定了理论基础。     

涡流风幕抽吸控尘系统数值模拟与应用

涡流风幕抽吸控尘系统可有效控制气载粉尘的扩散.为了解决综掘工作面粉尘浓度过大的难题,分析了涡流风幕的形成机制,并根据气固两相流理论和气体-粉尘颗粒两相流动的特性,建立求解综掘工作面祸流风幕抽吸控尘流场粉尘扩散规律的k-ε-θ-kp数学模型;采用基于同位网格的Simple算法,利用Fluent软件对综掘工作面粉尘浓度的空间分布规律进行了数值模拟,模拟结果显示,涡流风幕抽吸控尘流场能有效地将粉尘封闭在掘进头至掘进机司机前方0.5m的空间内.根据模拟结果和工作面现场的实际条件,设计了由附壁风简和抽尘净化装置构成的综掘工作面涡流风幕抽吸控尘系统,该系统在综掘工作面应用后,有效地降低了工作面现场的粉尘浓度.     

倾角对湍流狭缝冲击射流流动与传热性能的影响

为了研究倾斜冲击射流的流场结构和传热性能,采用SIMPLE算法和RNGk-ε湍流模型,对三种入射角度下的狭缝湍流冲击射流进行了数值模拟。结果表明,由于射流的卷吸以及上封闭板的作用,在流场两侧的流出区域分别形成了一个环形的回流区。当射流倾角减小时,左侧回流区的范围变小,而右侧的回流区增大。流场中的低温区以及冲击表面压力系数最大值和局部Nu最大值的位置也都随着倾角的减小而向流场的左侧偏移。当倾角减小时,冲击表面压力系数最大值降低,局部Nu最大值没有明显的变化,射流与冲击面之间的平均传热率降低。     

半封闭冲击射流对移动平板流动特性的影响

采用雷诺应力湍流模型和Simplic算法对半封闭湍流狭缝射流冲击移动平板进行了数值分析,得到了不同射角和平板速度下的流场结构、湍流强度和平板面剪切应力分布曲线.结果表明,减小射流倾角和提高平板速度都会导致流场结构和湍流强度相对射流中心线呈现非对称性,且在流场一侧形成二次回流区.当平板速度提高到入口射流速度的2倍时,平板...     

水下气体射流技术的柱形与环形结构仿真分析

为了探究不同形态射流的关联异同,以N-S方程为控制方程,选用Standard K-epsilon湍流模型,采用有限体积法与多相流界面捕捉方法 VOF模型,在二维矩形计算域内,对速度为100 m/s的柱形与环形水下气体射流进行数值模拟研究,探究两种不同形态的射流的发展和关联。研究结果表明:选用模型正确,成功模拟出射流初期气泡的演化过程;柱形与环形水下气体射流虽然在形态发展历程与物理规律上基本一致,但在射流初始形态、轴向发展速度等方面存在差异;同时发现在射流过程中存在卷吸作用。数值模拟结果给出了实验中无法测量的压力场变化、流体流动方向等流场结构,为该技术的实验开展以及在工程领域的广泛应用起到了很好的帮助作用。     

机掘工作面旋转射流屏蔽通风最佳送风角度的确定

为了确定最佳的送风角度,采用数值模拟和模型试验,对不同送风角度下机掘工作面旋转射流屏蔽通风流场和粉尘质量浓度分布进行研究。研究结果表明:在其他设计参数确定的情况下,工作面风流流场和粉尘质量浓度分布与送风角度密切相关;当送风角度θ为75°时,旋转射流屏蔽通风流场能在工作面形成完整的屏蔽风幕,且组合风口前方吸气速度和负压沿轴向衰减较其他送风角度吸气速度和负压沿轴向衰减缓慢,组合风口控尘效果最佳,组合风口后方粉尘质量浓度降至24 mg/m3,旋转风幕隔尘效率高达85.9%。     

水下气体射流的诱导水流场结构PIV测量

在矩形水箱内,对水下气体射流环境流场进行了PIV实验研究.聚苯乙烯荧光粒子作为PIV示踪粒子,发射波长为580 nm,经过滤消除了532 nm激光在水中的各类反射.成功捕捉到了气体射流环境场中明显的涡流对,从产生、发展、减弱到消失的完整过程.涡流是射流所诱导的环境流动的基本结构,在射流的法向平面内涡流对是射流作用的主要形式.气体射流对环境流场的作用主要限制在射流段,其作用沿射流轴线快速衰减.     

综采工作面旋转风幕隔尘数值模拟 及试验研究

为了研究综采工作面旋转风幕隔尘机理及其隔尘效率,对旋转风幕隔尘下的综采工作面风流流场、粉尘浓度分布及其隔尘效率开展了数值模拟和模型试验研究.研究结果表明:采用旋转风幕隔尘时,采煤机司机处的粉尘来源被有效控制,空气幕的隔尘效率得到提升,旋转风幕隔尘与普通空气幕隔尘相比,司机侧的全尘隔尘效率由81.8%提高至84. 2%,呼吸性粉尘隔尘效率提高6.5%.     

平面射流及平面射流火焰中拟序结构的实验研究

在设计和组建了二维平面射流及平面射流燃烧实验系统的基础上 ,对二维平面湍射流流场及平面湍射流燃烧场进行了流场显示实验研究。实验采用烟雾作为示踪粒子 ,由 He- Ne气体激光器产生的激光束经柱面镜后形成片光源实现对流场的照明。实验给出了不同射流伴流速度比下二维平面湍射流的流场显示图像 ,不同的射流发展阶段流场中的大尺度湍流拟序结构的形态及其发展演变情况以及射流燃烧场中湍流拟序结构的形态。实验同时表明 ,在射流燃烧情况下 ,火焰的存在使喷嘴出口处的流动层流化 ,并显著降低初始剪切层的增长     

以PLC技术实现矿井主通风机永不停机

通风机是煤矿通风系统的动力源,负责为井下提供新鲜空气,稀释煤矿生产中涌出的有毒有害气体《。煤矿安全规程》第一百二十一条规定,＂必须保证主要通风机连续运转＂、＂备用通风机必须能在10min内开动＂。可见,实现主通风机的不间断运转是矿井安全生产的首要问题。     

建筑环境中有害气体扩散及分布的分析

利用温差射流原理分析了有害气体泄漏时在大气中扩散的特点;在与实验结果对比的基础上,对某建筑小区环境下有害气体连续泄出的扩散迁移过程进行了初步数值计算．结果表明,泄出气体的主运动方向沿大气流动方向发生偏转,气体浓度分布区的范围和形状主要与大气主流风速的大小、建筑物阻挡作用和气体泄出速度等因素相关．     

可压缩气体合成射流微喷优化设计

借助Fluent软件,基于标准k-ε湍流模型和PISO算法,采用动网格方法构造动边界条件,在可压缩模型下,对二维、黏性、非定常气体合成射流微喷的频率特性及影响射流性能的3个关键因素(驱动频率、振动膜峰值速度和喷口尺寸)进行数值模拟,为合成射流微喷的优化设计提供了依据.结果表明,在可压缩模型下,合成射流微喷的频率特性仿真结果与理论计算结果较吻合,验证了其在可压缩气体模型下仿真的必要性;同时,对任一给定的合成射流微喷,驱动频率和喷口宽度存在最优值.     

烟道气湿式净化新方法

本文提出了一种烟道气净化的新型净化装置，并对其进行了实验研究，分析了除尘机理．该装置采用三相分离元件，除雾、除尘效率高，同时还能减少有害气体的排放，是一种很有开发前景的新型湿式除尘技术     

射流悬浮床气固两相流动的数值模拟

从多相流多流体模型、气相湍流k-ε模型与颗粒湍流k_p模型出发,对底部向上射流悬浮床内气固两相流动进行数值模拟,得到了不同入口气速下各截面的颗粒相速度场、颗粒相脉动速度场的分布,结果与实验定性一致。计算结果与实验值对比的结果表明,数值模拟对进一步的研究有指导意义。数值结果与实测值间存在的差异则有待于进行直接三维流动模拟、进一步考察更为合理的边界条件及应用更先进的模型来解决。     

水煤浆气化炉三通道喷嘴气相流场的数值模拟

为研究三通道喷嘴结构对气化炉宏观冷态气相流场的影响,利用计算流体力学软件F luen t对水煤浆气化炉的三通道喷嘴和简单的单通道喷嘴分别在自由射流和受限射流情况下进行了气相流场的数值模拟。通过对两种喷嘴在自由射流和受限射流流场的比较,发现二者的流场非常相似,只是在距喷嘴出口较近处速度分布有明显不同。这说明喷嘴的结构对气化炉宏观气相流场的影响并不如入口速度对气相流场的影响显著。通过对喷嘴附近处径向和轴向速度分布的分析,发现三通道喷嘴外环气流和中心气流有强烈的撞击,这对水煤浆的雾化起到重要作用。     

底吹冰铜吹炼炉中气-液流动状况的数学模拟

采用Eulerian-Eulerian模型描述了底吹冰铜吹炼炉内气液两相流行为,在模拟结果与实测结果一致的基础上,对双喷嘴在不同喷气角度下熔池内的气液两相流行为及气体含量进行模拟计算与比较.结果表明:随着喷吹角度的增大,喷溅情况相应有所减弱,在14°对喷角度下的喷溅现象最为严重.随着双喷嘴对喷角度的增大,射流轴线横向穿透距离增大,湍动能的分布区域也相应增大,气泡在容器中停留时间增加.但当夹角超过一定范围后,继续增大角度会使喷嘴口距离液面垂直距离减小,气泡在熔池中的停留时间反而减小,其中28°对喷角度下,熔池中的气体体积分数最大,而且湍动能分布范围最广.     

液—气喷射紊流混合装置的作用及其在环境工程的应用

阐述喷射流体紊流混合装置的作用和应用,建立两级紊流混合速的液－气喷射器的流体动力学方程组。由于液－气紊流混合促进烟气含硫化合物与喷射脱硫剂的化学反应,进一步研究它们对流体的动量及能量方程的影响。讨论影响脱硫除尘的治理效果的主要因素。最后给出液－气喷射装置在环境工程中的应用实例。