基于Matlab的纺织材料动态模型的数值解法

用Matlab求解伴有凝结发生时多孔织物的动态热湿传递数学模型,指出Matlab在运用有限差分方法和数值积分方法在纺织材料中对热湿传递模型求解的作用.对于不同材料的多孔织物介质中的温度、水蒸气浓度和含水量进行了数值计算与比较.数值模拟结果及其分析表明了数值算法的有效性.     

基于饱和多孔介质的复杂自由场地震响应分析

采用不可压缩饱和多孔介质的广义Biot理论模型,导出流体饱和两相多孔介质振动问题的有限元方程,并对港珠澳工程沉管隧道段自由场进行数值模拟计算.计算结果表明,相对于传统的单相介质自由场而言,饱和两相多孔介质自由场地表加速度峰值有所降低;实际场地的地形地貌对孔隙水压力有显著影响;多孔材料的渗透系数增大,可能会导致其孔隙水压力降低;同时输入地震作用的大小也会影响场地地震液化的评估.由此可见,基于不可压缩饱和多孔介质的数值模拟方法在场地地震液化分析中可行,其结论可以应用在其他工程场地分析中.     

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。     

梯形横截面微通道内的水蒸气凝结压降实验及其模型修正

通过梯形微通道内水的单相流动摩擦压降和水蒸气凝结压降实验,分析水蒸气冷凝过程及压力和温度等参数对其水蒸气凝结压降的影响,根据实验数据修正Lockhart-Martinelli的两相流压降模型,提出了新的实验关联式,并将实验结果与现有微通道和常规通道的压降关联式进行比较.结果表明:单相层流摩擦因数随Re的增加而缓慢增大;凝结压降在质量流量保持不变的条件下,随干度的增加而增大,在相同千度条件下,随质量流量增加而增大,同时随微通道水力直径的增加而减小;根据实验结果回归得到适用于梯形微通道内凝结摩擦压降Martinelli-Chisholm常数C的关联式.     

膨胀率对氮气和水蒸气超音速凝结特性的影响

为了研究膨胀率对氮气和水蒸气超音速凝结特性的影响规律,利用双组分凝结流动数值模型对氮气和水蒸气的不平衡凝结流动进行了数值模拟.对数值模型进行了验证,发现模拟结果与实验结果一致.利用该数值模型研究了不同膨胀率对氮气和水蒸气凝结流动的影响,发现在相同的进口参数下,随着膨胀率的增大,极限过冷度变大,液滴成核率和液滴数增大,但液滴半径减小.在超音速分离管设计过程中,需要综合考虑膨胀率与液滴半径两方面因素来获得较高的分离性能.     

大温差条件下多孔材料干燥过程数值模拟

基于热力学平衡假设并结合动态边界条件,对大温差下多孔保温材料中的水分迁移及三态相变过程进行数值模拟,并以海绵干燥过程为例给出了实验验证.在数学模型中考虑了由于温差引起的自然对流效应,分析了不同时刻海绵内部的温度、水蒸气浓度、液态水及冰体积分数的分布规律,讨论了材料主要物性参数对水分传递过程的影响.结果表明:数学模型能够实现对大温差下多孔介质中水分传递过程的准确预测;由物性参数分析的结果可知,相比于影响多孔保温材料水分传递的有效扩散系数和孔隙率两个关键物性参数而言,有效导热系数影响相对微弱.     

粗糙裂缝型多孔介质渗透率的分形模型

多孔介质渗透率的研究在油气藏、地下水文学、燃料电池、纤维织物等诸多实际应用工程领域具有重要的应用价值.该文基于分形理论和达西定律,提出了牛顿流体在粗糙裂缝型多孔介质中渗透率的分形模型.研究结果表明粗糙裂缝型多孔介质的渗透率是正弦波动幅度因子、裂缝面积分形维数、孔隙率及最大裂缝宽度等多孔介质微结构参数的函数,每个参数都有明确的物理含义,能清楚揭示影响粗糙裂缝型多孔介质渗透率的物理机理.为了证实渗透率分形模型的有效性,将该模型与已有模型和数值模拟结果进行对比,整体结果吻合较好.     

裂缝多孔介质中达西流动的有限差分方法

用差分方法来模拟二维裂缝多孔介质中的单相达西流动问题.采用降维模型对二维区域内的裂缝进行建模,相比整个区域而言裂缝的宽度很小并且把裂缝视为一个一维的界面,流体通过裂缝会和周围多孔介质发生耦合现象.在裂缝和周围多孔介质中,流体流动均遵循达西定律和守恒定律.采用差分方法来求解降维模型中推导的流体流动方程.通过数值实验验证了该方法的有效性,并证明了裂缝是快速通道还是地质屏障取决于裂缝处渗透率张量的大小.     

水平多孔窗内蒸发现象与制冷效应的二维数值模拟

从连续介质力学的观点出发,建立了描述非饱和多孔介质内部热质传递现象的二维稳态模型.并用此模型对水平多孔窗的传热传质过程进行了数值模拟,得到了不同运行工况下的床内各量的场分布及其蒸发制冷量分布,从而揭示了环境参数与多孔窗内部热质传递及其换热性能之间的内在联系.     

多孔介质反应器的数值模拟

利用专业的多物理场耦合软件(COSMOL Multiphysics)对多孔介质反应器模型内的不可压缩流场进行了仿真模拟,计算过程中采用软件中的自由和多孔介质流动和稀物质的传递内置模块,得到了多孔介质反应器内中各组分的浓度场﹑速度场及压力场分布。该模型验证了自由和多孔介质流体在固定床反应器中的耦合。利用后处理软件对计算结果进行分析,为其后期的工业开发提供了理论依据。     

冷凝消雾收水装置设计计算方法

冷凝消雾收水装置可实现冷却塔水蒸气深度回收,基于对间壁式冷凝消雾收水装置结构研究,提出了适用于CSCT和FSCT冷凝消雾收水装置的设计方法,建立了冷凝收水装置热力计算模型、冷凝量计算模型及阻力计算模型;并构建了冷凝收水装置设计计算流程。计算方法可为冷凝收水装置的设计及优化提供参考,是机械通风冷却塔冷凝消雾收水装置技术研发和推广的关键支持。     

Heat Transfer in Flue Gas with Vapor Condensation

IntroductionDetermination ofthe total heattransfer coefficientsfor the convection of gases containing acondensable vapor is an increasingly important andinteresting topic,since this kind of heat transferprocess is frequently encountered in the utilizationof waste or low temperature energy.The recoveryof low temperature energy is an importantenvironment issue.With condensable vapor,theconvective heat transfer is greatly increased by thecondensation of the condensable gas (water vapor)in flue ga…     

机械通风冷却塔冷凝消雾收水装置设计程序

为实现在役机械通风冷却塔循环水蒸发损失深度回收,提出了有限空间型冷却塔(CSCT)概念,设计了机械通风CSCT冷凝消雾收水装置结构模型,并建立了装置设计数学模型。构建了装置设计软件流程,基于C++ Builder耦合水物性数据库开发了机械通风冷却塔凝消雾收水装置设计计算软件,实现了机械通风冷却塔冷凝消雾和水深度回收,并通过软件仿真计算实例预测了CSCT冷凝除雾收水装置性能和完成装置阻力优化。研究结果为在役机械通风CSCT冷凝消雾收水装置技术开发设计提供了理论基础和工具性软件支持。     

高超声速喷管中水蒸气凝结的数值研究

我们针对高超声速燃烧加热风洞喷管流动的大扩张比、高马赫数、高低温气体并存和高水蒸气含量的特点,发展了兼顾高温气体效应与水蒸气非平衡凝结过程影响的有限体积计算方法,对伴随水蒸气凝结的喷管流动的机理开展了数值研究.计算中,凝结模型采用Hill矩方法进行模拟.数值分析着重关注喷管进出口气流的参数变化.结果表明,燃烧加热风洞的凝结问题计算中,应考虑高温气体效应的影响,以保证结果的合理性;随总温、水蒸气含量等参数的不同,喷管流动中的凝结现象会呈现明显不同的特征,适量的水蒸气含量和较低的总温会使得凝结后的流场参数发生显著改变.     

安注过程蒸汽直接接触冷凝的数值模拟

压水反应堆发生失水事故（LOCA）时，应急堆芯冷却系统（ECCS）将过冷的安注水注入到冷管段中，安注水与管道中的蒸汽发生直接接触冷凝，导致温度波动及压力振荡。选用流体体积分数模型、大涡湍流模型和双阻力冷凝模型，在FLUENT平台上对饱和蒸汽与安注水直接接触冷凝过程进行数值模拟，获得直接接触冷凝过程中温度场和压力场的变化情况。结果表明，冷凝主要发生在汽液界面附近，主管内蒸汽流量的增加能够阻止安注水回流现象发生。     

含高分压不凝气体的蒸汽在分离式热管内凝结换热

设计建立了一套以水为工质的分离式热管系统实验台,系统冷凝端采用水冷套管式换热器.在此实验台基础上研究了不抽真空、有大量不凝性气体存在于分离式热管的凝结放热问题,测定了在不同的入口蒸汽温度、循环蒸汽流量、冷却水进口温度及流量条件下混合气体在圆管内凝结换热的情况,分析了这些参数对换热过程的影响.同时,还对套管内含高分压不凝性气体——空气——的水蒸汽凝结换热物理模型进行了研究,并建立了相应的数学模型.模型中除了质量守恒、动量守恒、能量守恒和界面控制方程外,还增加了流动扩散和凝结控制方程.模型结果显示蒸汽放热量与实验测定值基本吻合,偏差在8%～15%之间.     

Numerical Simulation of Condensation-induced Water-hammer

ＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＣｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ┐ｉｎｄｕｃｅｄＷａｔｅｒ┐ｈａｍｍｅｒＹａｏＺｈａｏｈｕｉ（姚朝晖），ＺｈａｎｇＸｉｗｅｎ（张锡文），ＷａｎｇＸｕｅｆａｎｇ（王学芳）ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＭ...     

利用激波管进行水蒸汽凝结过程的理论和实验研究

水蒸汽凝结过程是一种含有潜热的两相非等熵过程.本文在一台激波管装置上,对水蒸汽的凝结问题进行了实验研究.本文采用经典成核理论,将特征线方法应用到水蒸汽凝结过程,进行了理论分析和数值计算.本文的实验结果与国外其他作者在激波管上所作的同类结果能吻合较好.     

立式三分螺旋折流板冷凝器的数值计算

利用立式三分螺旋折流板冷凝器之倾斜折流板的疏液强化凝结传热是一种创新的改进.以数值模拟的方式,研究立式三分螺旋折流板冷凝器模型中倾斜折流板的疏液和螺旋通道内的流动汽液分离对凝结换热强化的影响.模拟结果表明,凝结换热效果随折流板倾斜角度减小而强化,且在含不凝性气体时,倾斜角为15°,25°和35°的3种三分螺旋折流板冷凝器方案和弓形折流板换热器方案比无折流板光管束Nusselt凝结模型方案的平均凝结换热系数分别高出89.7%,75.7%,58.2%和33.1%.     

饱和蒸汽在高速过冷水射流外凝结换热的数值模拟

采用数值计算的方法,研究了高速过冷水射流外饱和蒸汽的凝结换热过程,在研究中,采用标准的k-ε紊流计算模型,两相界面上采用了凝结换热边界条件,并考虑了蒸汽凝结造成的相界面处的法向速度,计算表明,凝结换热强度完全由高速过冷水充中的紊流运动决定,其平均对流换热系数可以达到1．0MW／（m2,℃）,与实验结果相符合。