油页岩气体热载体干馏炉内布气均匀性的冷态试验

为研发新型油页岩气体热载体干馏炉布气方式,自主设计并搭建了干馏炉的干馏段的冷态试验台。对不同料层厚度和不同布气方式下的炉内速度分布和料层阻力进行了试验研究。试验结果表明:炉内流速分布情况为中心流速最小,边壁处流速最大;且中心向边壁流速先增大后减小再增大。与进气管方向相同的布气管周边的速度最大,其次是四周与进气方向垂直和成45°夹角的布气管,与进气管方向相反的布气管周边速度最小;满料时四层布气比两层布气时速度分布更加均匀。炉内中心处料层阻力最小,边壁处阻力最大;且沿半径方向先增大后减小再增大。布气管顺序排列比交叉排列时炉内料层阻力大。     

油页岩固定床干馏过程三维数值模拟

主要研究了固定床内油页岩干馏过程的三维数值模拟。通过对固定床内气固相间传热传质过程的分析,建立了完整的气固两相传热传质模型,并采用多孔介质模型与流动模型相结合,将干馏过程中水分析出和干馏油气的析出过程通过用户自定义接口添加到模拟过程中。针对实际工况进行了模拟研究并与实验结果进行比对,吻合程度较好。此外,分别从进气速度和进气温度等方面进行对比分析,研究结果表明当进气速度提高0.5倍时,干馏进程加快1 600 s。当进气速度降低0.5倍时,干馏进程延缓4 200 s,换热效率明显降低。进气温度提高100℃,干馏进程加快600 s,油页岩中干酪根热解过程前期水分最大蒸发速率提高约11.4%。当进气温度降低100℃时,干馏进程延缓1 300 s,干酪根热解过程前期水分最大蒸发速率降低约24.7%。在气体热载体和传质过程的共同作用下,靠近进气位置的底部颗粒与周围环境气体中水蒸气及干馏油气之间的浓度梯度小于上部颗粒,这也是固定床内上部颗粒干馏进程较慢的一个重要原因。     

炉内燃烧场数值模拟研究

为深入了解硫磺回收装置中主燃烧炉的燃烧情况,参照现役结构建立了燃烧炉的三维实体模型,依据忠县天然气净化厂燃烧炉的实际运行参数对炉内组分及入口条件进行了设置,采用realinzable k～ε双方程湍流模型及EDC燃烧模型对炉内燃烧场进行了数值模拟。计算结果表明:该方法能够较为真实地反映炉内燃烧情况;现役燃烧炉结构可促进气体间对流换热,实现炉内气体的强力混合;燃烧器是制硫反应的关键区域,单质硫在燃烧器内增量最快,提高燃烧器内气体混合效果有助于反应进行;气体在燃烧炉出口处速度分布不均匀,贴近炉衬处流速较大,说明现役花墙结构及布置有待改进。     

模拟圆筒炉加装多孔介质的实验研究

在模拟圆筒炉中进行了加装多孔介质和不加装多孔介质的对比实验,结果表明,多孔介质的对流-辐射能量转换效应强化了炉内的幅射传热,明显地提高了多孔介质上游侧的气体温度和降低了多孔介质下游侧的气体温度。     

大型轴向流固定床反应器流场的数值模拟

为了在催化剂床层中实现气体流动速度的均匀分布,对大型轴向流固定床反应器内流场进行数据值模拟.在包含多孔介质区域和无多孔介质的自由空间区域内建立一个统一流场和统一的基本方程组,采用半人工瞬变分方法在半交错不等距非正交曲线贴体混合网格系中进行数值计算,给出一个大型轴向流固定床反应器内流场的计算结果.     

Texaco气流床煤气化炉内气固两相流动的数值模拟

应用Eulerian-Lagrangian方法对国内某工厂实际运行的Texaco气流床煤气化炉内气固两相流动进行了模拟.采用Realizable k-ε模型计算炉内复杂气体湍流运动,应用颗粒轨道模型追踪煤粉颗粒在湍流气流中的运动轨迹.通过数值计算取得了炉内气相速度矢量、颗粒运动轨迹、颗粒碰撞壁面并沉积于壁面的沉积通量和颗粒在炉内的停留时间分布.揭示了该气化炉的气固两相流动特性,并分析了运行工况对壁面沉积通量分布的影响规律.结果表明:气化炉内的气体流场存在回流,回流延长了颗粒在气化炉内的停留时间,颗粒沉积通量最大的位置为筒体段下部和锥体段上部; 绝大部分颗粒在气化炉内的停留时间在5 s以内,气体流量降低时颗粒在炉内的停留时间减少.     

基于大涡模拟的三维随机球堆积床内湍流流动特性

基于离散元软件LIGGGHTS构建了球堆积床的三维随机结构模型,通过计算多孔介质的宏观阻力系数及局部孔隙率来验证模型的有效性.以典型的径向切面为研究对象,采用大涡模拟和k-ε湍流模型预测多孔介质内的湍流特性与旋涡分布规律.结果表明,随机结构模型能够预测多孔介质的宏观阻力系数及局部孔隙率.大涡模拟不仅能够描述多孔介质内部直径为0.4~2.0mm的细小旋涡和大孔隙内的复杂旋涡结构,而且能够模拟局部孔隙内细小旋涡的产生与发展历程,以及大旋涡的拉伸、分裂直至消失的过程,这与实际情况及湍流基本理论的研究结果相符.     

管壳式换热器壳侧湍流流动的数值模拟及实验研究

采用全三维、交错网格、全隐格式的计算方法对管壳式换热器壳侧的流动进行了数值模拟。基于各向异性多孔介质与分布阻力的概念，采用修正的κ-ε模型和壁面函数法，着重分析了管壳式换热器壳侧的湍流流动特性。数值模拟结果和冷态实验数据的对比表明：换热器壳侧的压力分布及压降的实验数据和计算结果符合良好，计算值与实验值之间的最大偏差为20％左右。采用各向异性多孔介质模型比现有文献中采用的各向同性多孔介质模型更能有效地模拟管壳式换热器壳侧的流动特性。     

多喷嘴对置式煤气化炉内气固两相流动及壁面沉积

对我国具有自主知识产权的多喷嘴对置式煤气化炉内的气固两相流进行了数值模拟分析.在合理简化和假设基础上建立了基于Eulerian-Lagrangian模拟方法的炉内气固两相流动模型,采用Realizable k-ε模型描述炉内复杂气相湍流运动,应用颗粒轨道模型随机追踪煤粉颗粒在湍流气流中的运动.通过数值计算获得了炉内气固两相的速度矢量、颗粒分布、颗粒运动轨迹,以及颗粒碰撞并沉积于壁面的通量分布.揭示了该型气流床煤气化炉内气固两相流动特征,并分析了入口速度和炉体上部高度对气固两相流动和颗粒在壁面沉积的影响规律.结果表明:对撞流显著增强炉内气固流动湍动,强化气固相互作用,并使煤粉颗粒在炉内有效分散,有利于化学反应高效进行;在喷嘴入口及顶部的壁面处颗粒沉积率较大.     

全循环干馏炉内油页岩颗粒流动规律

采用离散元方法建立了300 t/d气体全循环油页岩干馏炉三维数学模型,研究了干馏过程中油页岩颗粒的流动行为;搭建了1:6比例的干馏炉冷态物理模型,验证了数学模型的准确性。结果表明,油页岩颗粒在炉内流动过程中流型呈现“一”→波浪型→“W”→不规则“V”的演变过程。颗粒与炉墙壁面的摩擦,使流动形态沿半径方向呈现波浪型,中心柱与阿西结构的阻滞作用使流型进一步变为“W”型与不规则的“V”型,促进了干馏段的颗粒混合,有利于干馏过程的进行;干馏段结构的支撑和分流作用,使得干馏段下部颗粒结构疏松,颗粒在此阶段加速流动,同时阿西结构的分流作用使气体热载体与油页岩颗粒发生剧烈的掺混,提高了换热面积。冷却段炉壁顶角区域出现的“死料区”,可能导致物料黏结,进一步堵塞出料口,影响干馏过程的顺利进行。对炉内相互作用力进行分析表明,炉内相互作用力大小主要在0~200N,1000N以下约占90%,在可承受载荷范围内;炉内磨损分析表明,法向累计接触能较小,切向累计接触能较大且集中在阿西结构下部,表明颗粒的流动摩擦是磨损的主要原因,实际干馏中,气体热载体会与油页岩颗粒发生掺混换热,磨损情况会更严重。     

基于自相似业务的多服务台排队性能分析

基于现实网络业务流呈现自相似的特点，利用矩阵几何和剩余累积分布函数拟合的方法研究了Pareto到达时间问隔和负指数服务时间，以及多服务台和有限缓存空间下的网络排队系统性能，并获得了P（areto）／M／c／K＋c队列平均排队队长和缓存溢出概率的近似结果，详细的仿真结果验证了这种方法具有较高的精确性。     

一类特殊Z分布的渐近分布

通过对Fisher-Z分布进行适当分解, 利用截尾法研 究Z分布的近似分布. 证明了当Z分布中的两个参数m和n都为正整数, 且m/(m+n) →α(m,n→∞, 0<α<1)时的渐近分布为正态分布. 作为特例, 说明了某类F分布的渐近分布 也是正态分布.     

(0,1)区间上一种新的分布族

探讨了取值在(0,1)区间上的随机变量的一种新的分布族,对其各阶矩给出了积分表达公式,证明了这种分布是指数族,并利用数学软件给出了这种分布的几种典型形态.与Beta分布相比,这种分布族的曲线形态更加丰富,同时,这种分布与Gamma分布又有着密切的关系.     

TGBVE分布及其性质

在GBVE分布的基础上提出了TGBVE分布，并讨论了这种分布的一些性质。     

一类Dirichlet分布的渐近分布

利用中心极限定理和Slutsky定理, 证明了一类Dirichlet分布的渐近分布为正态分布.     

多项分布与多元Poisson分布

通过对多项分布与多元Poisson分布关系的研究,得到多元独立的非负整值随机变量X1,X2,…,Xn每一个服从Poisson分布的充分必要条件,并从另一个方面描述了二项分布与Poisson分布的内在关系。     

矢量场的分布与其实际的源分布之间的关系

矢量场是由它的源所引起的，所以场分布由源的分布所决定．本文试图依据亥姆霍兹定理，推导出整个场的分布与其所有实际的源分布之间的关系式．     

三种重要分布的极限分布

超几何分布、二项分布、普阿松分布、正态分布是概率论中几种重要的分布函数，这4种概率分布之间存在着一定的联系。给出了它们之间的关系，并进行证明，同时指出了它们在实际问题中的应用。     

二项分布对推广的负二项分布的逼近

Y.H.wang在文[1]中给出了多项分布对负多项分布的逼近结果。本文将文[1]的结果在一维的情形下推广到相依情形,同时给出相依情形下二项分布与推广的负二项分布的逼近界。     

为随机数实现及变换方法研究

随机数在现代生活中，特别是在系统仿真中起着重要的作用。利用自然特性来得到随机数不太实用。因此，需要研究产生伪随机数的方法来满足不同的需求。首先研究生成均匀分布和白噪声伪随机序列的方法，然后给出了根据均匀分布随机序列产生任意概率分布的伪随机数序列的算法。并根据这些算法进行了建模仿真，且对仿真所得的伪随机数序列进行了统计分析，结果表明符合概率分布要求。