阳极焙烧炉火道燃烧过程模拟

对阳极焙烧炉的燃烧过程进行了数值模拟。讨论了炉内温度场、流动场和各组分浓度场的分布规律，分析了这些因素对碳阳极焙烧质量的影响。温度场的分布是影响碳阳极生产质量的关键因素。计算结果表明，在设计阳极焙烧炉结构时应充分考虑烟道中隔板对气流分布的影响。     

悬浮床氮化硅合成热过程的实验研究与数值模拟

针对基于流态化技术利用硅粉直接氮化合成氮化硅粉的新工艺,建立了悬浮床内热过程的二维数学模型,并借助CFD商业软件FLUENT对悬浮床内热过程进行了数值模拟,分析了氮气速度、粉气比和氮化温度等因素对温度场和硅转化率的影响. 结果表明,模拟计算值与实验值误差小于5%,该模型可以用来预测悬浮床内的热过程. 在本文条件下,当以平均粒径2.7μm的硅粉为原料、氮化温度为1380℃、氮化时间为54.5s时,硅的转化率为22.5%. 模型预测表明,如果将氮化温度升至1450℃、氮化时间延长至7.1min,那么硅转化率可达98.6%,氮化硅纯度达98%以上.     

有曲率影响的湍流流场中几种k-ζ模型的数值

采用圆柱坐标系下简化的高阶各向异性kε模型、标准kε模型和各向异性kε模型分别对有曲率影响的弯管内湍流流动进行数值分析,并与实验数据作比较.结果表明,由于MAKE模型考虑了曲率对雷诺应力的影响,对雷诺应力的预估更与实验值符合.对近壁区主流速度、雷诺应力的计算,MAKE模型比SKE模型、AKE模型有进一步的改善.证明MAKE模型预测有曲率影响的湍流流动行之有效.     

有曲率影响的湍流流场中几种K-ε模型的数值

采用圆柱坐标系下简化的高阶各向异性K-ε模型、标准K-ε模型和各向异性K-ε模型分别对有曲率影响的弯管内湍流流动进行数值分析,并与实验数据作比较.结果表明,由于MAKE模型考虑了曲率对雷诺应力的影响,对雷诺应力的预估更与实验值符合.对近壁区主流速度、雷诺应力的计算,MAKE模型比SKE模型、AKE模型有进一步的改善.证明MAKE模型预测有曲率影响的湍流流动行之有效.     

厚板对接多道焊温度场的三维数值模拟

采用三维有限元法模拟厚板对接多道焊的温度场分布.计算过程中考虑了温度对材料相变和热物理特性的影响,采用了“生死单元“的技术,实现了模拟过程中焊接材料的逐步填充.同时采用热电偶实时测量厚板对接多道焊的温度场.结果表明,温度场计算值与试验测量值十分吻合,为全焊接阀体球阀的阀体焊接工艺参数的确定提供了重要的手段;同时从温度场变化趋势可以得出,为了控制多道焊的焊接温度,在保证焊接质量的前提下,应尽量减小前几道焊接线能量.     

燃气干衣机半预混旋流燃烧器的一氧化碳排放影响分析

设计一款以丙烷为燃料,适用于燃气干衣机的半预混旋流燃烧器.采用实验测量与数值模拟的方法,研究不同燃气流量和挡环高度对其CO排放的影响.研究表明:在工况中,燃气流量增加使一次空气系数下降,CO生成速率上升,故增加燃气流量后CO浓度升高;挡环主要影响燃烧器头部周围二次空气流场和火焰温度场,增加挡环高度后燃气空气混合程度上升,烟气温度升高;当燃气流量为0.207 m³·h^-1,挡环高度分别为3,11,16 mm时,CO的实测体积比折算值分别为319,242,199 cm³·m^-3,因此,增加挡环高度后CO减排效果明显.模拟结果显示:当燃烧器挡环高度为20 mm时,CO的排放量最低.     

水力旋流器内油水分离过程的三维数值模拟

由于计算模型的局限性,目前对水力旋流器内两相湍流的模拟计算仅限于来流分散相浓度低于10%(体积分数,下同)的情况.文中利用Fluent软件,将多相流欧拉分析方法与各向异性的雷诺应力湍流模型相结合,实现了水力旋流器内油水分离过程的三维数值模拟并预测了分离效率.该模拟可用于来流分散相浓度超过10%、湍流具有各向异性的一般广义情形,展示了油水两相由开始的均相来流逐渐在旋流器内分离、聚合、迁移的过程.实测结果验证了文中对旋流器分离性能预测的正确性.     

极低浓度甲烷高温氧化宏观参量数值模拟

为了研究极低浓度甲烷的高温氧化特性,通过CHEMKIN模拟软件对甲烷浓度为0.5%、1%、2%、3%、4%的5种极低浓度甲烷气体高温氧化反应进行数值模拟,着重分析高温氧化后压力、温度以及反应物和生成物的变化规律.模拟结果表明,极低浓度甲烷高温氧化过程中,甲烷的体积分数急剧下降;生成的一氧化碳体积分数先急剧上升,然后迅速降低至零.二氧化碳体积分数、温度及压力均急剧上升,然后趋于稳定;且甲烷混合气体高温氧化后二氧化碳体积分数、温度及压力最终值与一氧化碳体积分数的最大值均随着甲烷体积分数的增大而逐渐增大.     

金属材料中激光产生熔池的数值模拟及应用

数值模拟了激光与金属铝相互作用的温度场和流场,求解热传递与层流耦合的PDE方程.数值模拟中选取符合实际光束分布的激光参数,考虑了自然对流、表面张力梯度引起的Marangoni对流和热物理参数依赖于温度的实际情况.针对γ/T<0,γ/T>0,γ/T=0等3种不同的表面张力梯度,计算得到了激光产生熔池的温度场、熔池速度场及熔池的形状.研究结果表明,金属材料内的温度场分布与入射高斯光束光强分布具有相似特征;Marangoni对流是熔池内液体流动的主要形式;γ/T的大小和正负对熔池内流体的运动起决定性作用,可对熔池形状产生很大影响,进而影响激光加工的质量.     

伞罩除尘器内黑烟颗粒浓度分布特性的数值分析

采用FLUENT软件模拟了伞罩除尘器内黑烟颗粒浓度的分布特性.在气相和颗粒相分别选用雷诺应力模型(RSM)和离散相模型(DPM)的基础上,计算了入口含尘质量浓度(1～7 g/m3)、入口气速(10～16 m/s)和黑烟颗粒粒径(0.24～11μm)对伞罩除尘器内黑烟颗粒浓度的轴向和径向分布的影响.模拟结果表明:黑烟颗粒...     

Reconstruction of Temperature Field in 3-D, Absorbing, Emitting, and Anisotropically Scattering Medium

IntroductionRecently ,theinvestigation on numerical radiative heattransfer has been focused onthe reconstruction of temperatureprofile in target space according to its boundary heat fluxgained by detectors[1 8], whichis a kind of inverse problemofradiation. Among these investigation, Li HY[1 4]hasresearched on one-di mension or two-di mension rectangular ,spherical or cylindrical medium which is absorbing ,emitting , and isotropically scattering ; Liu LH[5,6]hasresearched on the semitranspar…     

高炉铜冷却壁热态实验及温度场数值模拟

根据铜冷却壁传热过程分析,得到铜冷却壁热面复合传热系数的计算公式,并在1∶1的热态实验炉上进行了热态实验,得到不同炉气温度下相应的热面复合传热系数值.建立了铜冷却壁三维数学模型,模拟铜冷却壁在几种不同的热面边界条件下的温度场分布.通过与热态实验结果对比分析可知,热面复合传热系数不能取恒定值,需要考虑炉气温度变化的影响.通过模拟结果,计算壁体热流密度的分布,还可得到热面渣皮的厚度的变化范围.     

高温空气燃烧技术改造均热炉方案研究

系统研究了高温空气燃烧技术改造均热炉的各种方案 .提出这种新型燃烧技术必须充分考虑系统布置、炉膛结构、炉内烟气流动及传热过程、工件加热工艺过程等因素 .通过大量的数值模拟试验 ,发现在各种改造方案的入炉热量与原均热炉相等的情况下 ,当空气、燃气温度分别被预热到 12 73K和 10 73K时 ,炉内的最高温度相对较低 ,而炉内平均温度相对较高 ;温度分布不均匀系数Rtu从 33.18降到了 18.0 0左右 .在空气预热温度相同情况下 ,燃气预热温度越高 ,NOx 排放量越大 .最后 ,提出了均热炉燃烧系统的改造方案 ,并进行了非稳态燃烧过程数值模拟研究 .     

高炉炉缸三维稳态出铁模型

根据热流体力学原理和计算流体力学热焓-多孔介质方法,建立了包含铁水凝固相变的高炉炉缸三维稳态出铁数值计算模型.计算中采用等效对流换热系数的方法对炉缸、炉底的冷却条件进行了合理转化.结合实际高炉炉缸对其流场、温度场和渣皮形貌进行了数值计算和分析.给出了不同高炉容积利用系数和冷却条件下的炉缸铁水流动特征和结渣情况数据,可为现场操作提供技术参考.     

基于CFD的城市生活垃圾焚烧炉燃烧优化

基于CFD,对城市生活垃圾焚烧炉进行了燃烧优化调整。采用扩散的床层模型和组分运输模型对垃圾在焚烧炉内的燃烧过程进行了数值模拟计算。在保持一、二次风比例不变的情况下,调整一次风的各级给风率,计算出各种燃烧条件下床层上方的炉膛烟气组分和温度分布。计算结果表明：一次风各级给风率的变化对垃圾焚烧炉内的气相燃烧及流场产生了较大的影响,热解燃烧段应采用均等配风;当一次风各级比例为1:3:3:2:1的时候,主炉膛出口CO浓度最小,平均浓度为0.159g/m3。     

推钢式板坯加热炉流场、温度场和浓度场的模拟研究

针对推钢式板坯加热炉,建立加热炉内气体流动、燃烧和传热过程数学模型.采用计算流体力学(CFD)商业软件Fluent模拟得到加热炉炉内的温度场、流场以及反应物和生成物浓度分布.结果表明:通过预热空气至350℃和预热煤气至50℃,平均炉温能够达到1300℃,满足钢坯加热温度要求.由于加热炉结构复杂,使得炉内有明显的回流,预...     

间歇注气抽采煤层气井注气量与采收率分析研究

水力压裂煤层、注气提高煤层气采收率等生产工艺过程中,煤层中流体的运动是多相多组分流体的扩散渗流。假定煤层为孔隙裂隙二重介质,孔隙中只存在吸附状态气相,裂隙是气、水共存空间,孔隙与裂隙之间气体的交换量是渗流场中的质量源。试验研究了质量源与时间和煤层结构的关系,测定了吸附置换速率的衰减系数。应用多孔介质中扩散渗流理论,再运用质量连续方程,导出了多相多组分流体的扩散渗流微分方程。忽略占煤层中气体总量百分比很小的游离状态气体在微分方程中随时间变化,从而求出了单井间歇注气抽采煤层气井在注气过程注气量的近似表达式。分析解表明注入气体流量与注入气体压力和煤层气初始压力之差、竞争吸附置换速率成正比;煤层渗透率越大、煤层气和注入气体的混合粘性越小,吸附竞争置换速率越小和注气抽采煤层气效果越差;注气抽采煤层气工艺适合低透气性煤层。     

超临界CO_2萃取木香挥发油的实验研究及数值模拟

采用单因素法,在流量2～4 L/min,木香颗粒度0.144～0.200 mm,萃取温度33～48℃,萃取压力10～25 MPa的范围内,利用超临界CO2萃取木香挥发油,分别考察了CO2流量、原料颗粒度、萃取温度及萃取压力等因素对挥发油萃取收率的影响;并根据萃取器微分单元和固态原料颗粒微分单元的质量守恒建立了微分方程,对一定萃取条件下的实验结果进行数值模拟。结果表明：在实验范围内,木香挥发油萃取收率随CO2流量增加而增大,随原料颗粒度减小而增大,随压力升高而增大,随温度则呈现出交叉现象。结论：CO2流量、原料颗粒度、萃取温度及萃取压力等对木香挥发油的超临界CO2萃取工艺有显著影响,所建立的数值模型能较好地描述实际萃取行为。     

玉米秸秆成型燃料在复合式固定床中的气化试验

本文利用复合式固定床中试装置,通过调整一次空气量、二次空气量、进料量等参数,控制各反应区温度和反应深度,对玉米秸秆成型燃料进行了气化试验研究。试验结果表明,复合式固定床对成型燃料具有较好的适应性,炉内各区的温度分布合理,各区实现了稳定的化学反应平衡,气化效率达75.4%;二次风量的大小对气体燃烧区燃烧温度、产气热值的变化影响明显;通过焦油裂解区的高温温度场能够实现燃气中焦油在炉内较为完全的裂解,所产燃气具有较高的热值。     

高炉喷吹焦炉煤气风口回旋区的数学模拟

基于质量平衡和热量平衡理论,建立了高炉喷吹焦炉煤气风口回旋区数学模型,系统研究了焦炉煤气喷吹量对回旋区焦炭质量流量、理论燃烧温度、炉腹煤气量、炉腹煤气组成和回旋区形状的影响.研究表明:在维持高炉现有的基准操作不变的条件下,随着焦炉煤气喷吹量的增加,理论燃烧温度呈降低的趋势,而炉腹煤气量呈增加的趋势;为了维持理论燃烧温度和炉腹煤气量与基准操作一致,可通过降低风量和提高富氧率进行热补偿.热补偿后,随着焦炉煤气喷吹量的增加,焦炭质量流量呈上升趋势,炉腹煤气中还原气体积呈增加趋势,回旋区体积呈缩小趋势.每增加1 m3/s的焦炉煤气喷吹量,焦炭质量流量上升1.74%,炉腹煤气中还原气体积增加2.04%,...