液滴与球形颗粒相互碰撞的数值模拟

为了研究液滴与球形颗粒的碰撞规律,建立了正确反映液滴与颗粒间相互碰撞的物理模型.利用所建模型模拟了液滴与颗粒的动态碰撞过程,进而对液滴半径铺展系数及液膜中心高度系数进行分析,研究了液滴与颗粒间的撞击速度、湿润角、粒径比等参数对碰撞结果的影响.结果表明:在一定条件下,撞击速度的提高会增大液滴的最大铺展半径系数,当撞击速度为0.4 m·s-1时,液滴完全反弹,当撞击速度提高到1.4 m·s-1时,液滴发生破碎;当速度和粒径比不变时,湿润角与最大液膜中心高度系数成正比;在湿润角不大于90°时,粒径比越大,液滴包覆的概率就越大.     

烧结烟气鼓泡脱硫的三维数值模拟

对钢铁行业烧结工序的烟气脱硫过程进行了数值模拟研究,以220 m2烧结烟气脱硫塔为模拟对象建立了鼓泡脱硫塔气液流动与脱硫反应耦合的三维数理模型,考察了Ca(OH)2浓度、表观气速、入口烟气温度、入口烟气SO2浓度对烟气中SO2脱除率的影响.以表观气速0.11m/s、入口烟气温度418 K、入口烟气SO2浓度1 600 mg/m3、Ca(OH)2浓度0.614 mol/L、浆液温度323 K为基准工况,逐一改变单个运行参数.研究结果表明:当Ca(OH)2摩尔浓度为0.1~0.614 mol/L时,脱硫率随浆液中Ca(OH)2浓度的增加显著增大;当表观气速为0.07~0.21m/s时,脱硫率随流速的增大而降低;当入口烟气温度为370~445 K时,脱硫率随温度的增大而降低;当入口烟气SO2浓度为2 000~2 400 mg/m3时,脱硫率随入口烟气中SO2浓度的增加有所降低.     

中碳耐磨钢动态冷却条件下组织变化

以中碳耐磨钢为研究对象,通过热膨胀法测定了中碳耐磨钢CCT曲线,分析了动态冷却条件下其组织变化,结果表明当冷速小于5℃/s时得到的组织为铁素体＋贝氏体,随着冷速的增加铁素体的数量减少,当冷速达到10℃/s时得到的组织为贝氏体组织,随着冷速的增加贝氏体的形态由粒状贝氏体逐渐转换为板条贝氏体,当冷却速度在15℃/s～50℃/s之间时得到的组织为贝氏体＋马氏体的组织。当冷速大于30℃/s的时候发生马氏体转变,生成的组织主要为马氏体组织。建议直接淬火工艺冷却速度15℃/s,冷却开始温度应该在800～850℃左右,而冷却结束温度在400～450℃左右。     

水颗粒作用下火灾烟气层沉降的数值模拟

基于火灾双层模型思想及基本物理定律,通过分析单个水颗粒与热气流的相互作用,研究水颗粒群对火灾烟气层的影响,建立了水颗粒作用下火灾烟气层沉降的数学模型,模型与实验值的对比误差为±0.3 m.利用该模型模拟研究发现:增大喷头流量速率、减小水颗粒喷射夹角、减小水颗粒粒径会加剧烟气层沉降;在同一喷水条件下,低温、薄烟气层更易于沉降,当烟气层厚度薄于某一临界值时,烟气沉降距离会大幅度增加;常用的12.7 mm喷淋喷头的工作压力不宜大于20 m.该模型可有效缓解喷水对实际火灾烟气层的沉降作用.     

连铸喷嘴气路加速环对喷嘴出口处液相运动与分布的影响

为获得更好的高速连铸二冷区铸坯冷却效果,本文提出在气-水雾化喷嘴气路通道内增设加速环装置。根据生产工艺条件,利用Fluent软件建立了优化前后气-水雾化喷嘴的三维气-液两相流模型,分析了喷嘴进水压力和进气压力对喷嘴出口处液相速度和液相体积分数分布的影响。结果表明,本文计算条件下,当喷嘴进水压力一定时,随着进气压力的增加,喷嘴出口处液相速度显著增大,液相体积分数呈减小趋势;当喷嘴进气压力一定,随着进水压力的增加,喷嘴出口处液相速度减小,液相体积分数整体呈增大的趋势;相同工况条件下,喷嘴气路设置加速环后,喷嘴出口处的液相速度分布较优化前更稳定,液相分布均匀性得到改善。     

工艺参数对玻璃包覆铁基合金微丝尺寸、结构和力学性能的影响

以玻璃包覆Fe_(69)Co_(10)Si_8B_(13)合金微丝为研究对象,研究了拉丝速率及冷却条件对微丝尺寸、结构及力学性能的影响;分析了不同冷却条件下微丝的拉伸断裂机制. 结果表明:当拉丝速率由5m·min~(-1)增加到400m·min~(-1)时,微丝及芯丝直径分别由95.2μm和26.9μm减小到14.5μm和7.2μm;拉丝速率由50m·min~(-1)增加到400m·min~(-1)时,芯丝抗拉强度由1305MPa增大到5842MPa;冷却距离小于20mm时,微丝尺寸和抗拉强度均随冷却距离的增大而显著减小;冷却距离大于20mm时,冷却距离对微丝尺寸和抗拉强度的影响很小;采用水冷方式且拉丝速率大于5m·min~(-1)时所获得的微丝均为非晶态结构,而采用空冷方式制备的非晶态微丝的拉丝速率应大于或等于20m·min~(-1);芯丝的断裂方式为伴随不均匀塑性流变的脆性断裂,且脆性断裂倾向随冷却距离的增加而增大.     

卧式喷淋塔烟气脱硫的数值模拟

卧式喷淋塔技术是北京科技大学环境中心开发的一种新型烟气脱硫系统工艺,在某些方面克服了立式喷淋塔的缺点,具有脱硫效率高、压力损失小、运行成本低、易检修等特点.但在实际工程中仍然需要进一步的改进.为了研究不同喷淋的布置格局对卧式喷淋塔的内部流场的影响,构建了卧式喷淋塔物理模型,采用Icem软件划分网格,利用Fluent软件数值模拟计算.模拟中选择k-ε湍流模型及随机轨道模型,数值模拟计算采用SIMPLE算法.模拟结果表明:双层喷淋设置时喷雾锥角为90°,上部喷淋高度为距顶部0.9 m,下部喷淋高度为距顶部2.4 m,喷淋层间距为1.5 m时,有效的减少脱硫塔压力损失,降低能耗,塔内吸收区烟气流动的速度均匀,增大了气液接触的频率.烟气的温度适宜于气液反应.总体上提高了烟气的脱硫效率,为实际工程的设计和应用提供指导.     

环境参数对公路隧道烟气蔓延影响的实验研究

以象山隧道为研究对象,利用缩尺温度模型进行实验,讨论环境温度、通风速度对隧道内的温度以及烟气蔓延的影响规律.研究表明:隧道内汽车着火后,火源上方隧道顶部的温度上升幅度大,上、下游人眼特征高度处温度的上升幅度较小;通风对隧道内温度的影响很大;环境温度越低,烟气蔓延时间越短.火灾发生后,未开启风机时,烟气蔓延降至人眼特征高度处时间需350~415 s;开启风机后,风速为2.4和4.8 m·s-1时,烟气达到人眼特征高度处的时间分别为25~40 s和20~30 s.     

低流阻火箭煤油的超临界压力流动与换热特性

为探索超临界压力下减阻剂对高温火箭煤油的减阻效果,在压力为15 MPa、质量流速为17 000～50 000kg·m-2·s-1(对应常温流速约20～60m·s-1)、流体温度从常温至360℃和热流密度为2.5～30MW·m-2的试验条件下,对火箭煤油和添加减阻剂的低流阻火箭煤油在直径2mm×0.5mm的高温合金钢管内的流动与换热特性进行了研究。研究发现:在本文研究条件下,煤油传热机理为超临界压力单相类液态强制对流换热;减阻剂对火箭煤油的减阻效果明显,减阻率最高可达60%;随着流体温度升高,雷诺数增大,减阻剂的减阻效果降低,减阻率最低下降至约20%;添加减阻剂后,煤油传热性能显著弱化,但高雷诺数下减阻煤油的换热性能基本维持不变,减阻煤油与火箭煤油的努塞尔数之比约为0.5;雷诺数小于63 000时减阻效果大于传热弱化效果,大于63 000时结果相反。     

烟气横掠螺旋槽管束灰粒沉积特性的数值模拟

为研究烟气中飞灰颗粒在螺旋槽管束壁面上的沉积特性,颗粒相采用离散相模型,气相采用k-ε湍流模型构建烟气横掠螺旋槽管束的气固两相流动模型,结合用户自定义函数(灰粒沉积模型)开展数值模拟研究.比较和分析飞灰颗粒在螺旋槽管束和光管管束壁面上的沉积特性和差异,并讨论两相流动参数、管束结构参数对灰粒沉积速率的影响.结果表明:烟气流速为7~10 m·s-1时,螺旋槽管束壁面上的灰粒沉积速率比光管减小5%左右;流速大于10 m·s-1时灰粒在螺旋槽管壁上的灰粒沉积速率与光管无明显差异;较大粒径的灰粒易沉积,灰粒质量浓度越高,灰粒沉积速率越大;灰粒沉积速率与管束的纵向节距成正比,与横向节距、螺距以及槽深成反比,横向节距和螺距对沉积速率的影响相对明显.