单纤维对惯性颗粒稳态过滤捕集效率的数值模拟分析

采用计算机对单纤维稳态过滤捕集效率进行模拟分析,所选研究对象为惯性单分散颗粒,模拟分析中考虑拦截机理及碰撞机理作用,同时忽略扩散机理的影响.采用Kuwabara流场来表征单纤维表面的气流绕流特征,以计算粉尘颗粒运动的轨迹,计算分析了斯托克斯数St、拦截系数R及填充率c对稳态单纤维捕集效率的影响.研究结果表明:单纤维稳态过滤捕集效率均随St、R及c的增大而增大,单纤维稳态过滤捕集效率与填充率近乎呈线性增加的关系.模拟计算结果与文献研究结果基本吻合.     

柴油机颗粒捕集器捕集效率的数值模拟及试验验证

为研发高过滤效率的颗粒捕集器,通过填充床捕集理论建立其综合捕集效率的数学模型,并利用Matlab和试验对所建立的数学模型进行验证.结果表明:在整个微粒捕集过程中,布朗扩散起主导作用,减小排气流量和提高排气温度均能提高布朗扩散捕集系数和综合捕集系数,而排气流量和排气温度对直接拦截捕集机理的影响不大;当微粒粒径小于100 nm时,布朗扩散捕集机理起主导作用,综合捕集系数随微粒粒径的减小而迅速增加,数值与布朗扩散捕集系数相差不大;当微粒粒径大于100 nm时,直接拦截捕集机理作用增强,综合捕集系数随微粒粒径的增大而减小缓慢,数值大于布朗扩散捕集系数,但仍较小;当微粒粒径为100~500 nm时,由于各种捕集机理相互竞争,综合捕集系数出现最小值.     

过滤体结构对柴油机微粒捕集器加热再生过程影响的数值研究

针对车用柴油机微粒捕集器过滤体孔道内的加热再生模型,采用数值模拟方法,对加热再生过程中过滤体孔道内微粒燃烧与壁面温度沿轴向分布以及过滤体结构参数对再生过程的影响规律进行数值研究。结果表明:过滤体的壁面温度从过滤体前端向后端依次升高,且整个过滤体的峰值温度出现在过滤体后端;较小的过滤体壁面厚度会增加过滤体前端的再生时间,缩短后端的再生时间;较小的过滤体长度及较大的过滤体孔道宽度都可使整个过滤体的再生时间缩短。研究结果可为微粒捕集器再生过程的优化提供重要的理论指导。     

壁流式过滤体捕集微细颗粒过程的数值模拟

压降是评价过滤体性能的重要指标。针对壁流式过滤体捕集微细颗粒物的过程,建立了描述通道内流场和颗粒层分布的一维非稳态模型。通过数值计算,研究了颗粒层滑移对颗粒层分布和过滤压降的影响,同时研究了过滤体结构参数与来流参数对过滤压降的影响。研究结果表明:颗粒层分布直接影响过滤压降,随着颗粒层滑移效应的加强,颗粒层由平坦转向直线递增型分布,过滤压降则先增后降;增加过滤体长度有助于降低过滤压降;增加过滤体孔目数,增加了过滤体工作初始阶段的压降,但可降低高颗粒沉积量时的过滤压降;此外,随来流流量和颗粒浓度的增加,过滤压降增加。     

过滤单元形状对其微波再生特性的影响

针对一种新型的柴油机微粒捕集器单元块旋转式的过滤体微波加热再生模型,采用数值模拟方法,对再生过程中过滤体壁面温度沿径向分布和过滤体单元的形状结构参数对微波加热再生过程的影响规律进行数值模拟研究.结果表明:过滤体壁面温度从外弧面向内弧面逐渐升高,且整个过滤体的峰值温度出现在内弧面;较小的过滤体圆心角将会缩短再生时间;较小的过滤体单元长度以及较小的过滤体单元厚度都可使再生时间缩短.     

刚性陶瓷过滤元件的过滤机理研究

根据空气动力学捕集理论,研究了陶瓷过滤器的过滤机理,计算了刚性陶瓷过滤器的过滤流动,分析了影响过滤效率的重要因素,提出了满足过滤效率要求的“最小厚度”概念,为陶瓷过滤器的设计提供了理论依据。结果表明,在刚性陶瓷过滤元件的过滤中,当靶的尺寸较小（如20μm）时,对于10μm以下的颗粒,拦截和惯性碰撞对过滤所起的作用相当;对于大于10μm的颗粒,拦截比惯性碰撞所起的作用要大得多。当靶的尺寸较大（如80μm）时, 对于很小的颗粒（5μm以下）,拦截和惯性碰撞过对过滤所起的作用相当,而对于稍大的颗粒,拦截 始终起主要作用。在给定的流动速度下,随着颗粒尺寸的增加和靶尺寸的减小,实际分级最小厚度减小。     

柴油机微粒捕集器泡沫型滤芯上气流压降特性研究

研究了柴油机微粒捕集器泡沫型多孔介质滤芯上的气流压降特性,提出了一种预测泡沫型多孔介质滤芯气流压降的理论模型.模型将泡沫型滤芯材料复杂的内部孔隙结构简化成规则布置的球形通道,直接以滤芯材料的孔隙率和平均孔隙直径为基本参数,同时考虑了流体流过滤芯时介质骨架表面对其的摩擦阻力作用以及介质骨架在流体中的形状阻力,并给出了描述多孔介质滤芯的压降特性关系式及式中渗透率和惯性项系数的计算方法.研究结果显示,对于壁流式滤芯来说,使用达西公式来描述气流通过过滤介质时的压降具有足够的精度,而通流式滤芯必须考虑气流惯性项的影响,公式对其具有良好的适用性.该文的研究结果可以作为DPF的设计和优化提供理论依据和参考.     

柴油机排气微粒过滤体微波加热再生过程的优化

利用微波加热柴油机排气微粒过滤体是一种有望解决过滤体热再生易损坏难题的新颖方法。本文针对自行设计的过滤体微波加热再生系统建立了一个 2维非稳态传热传质模型。模型考虑了再生过程中微波空间加热、二次空气、微粒燃烧等众多因素 ,并得到了实验验证。利用该模型研究了空气保温层、二次空气流速及含氧量、过滤体中微粒沉积量、微波功率及微波加热时间等因素对再生效率、再生速率、再生温度及再生时间等参数的影响。所获得的优化参数被用于实用装置的控制 ,使再生过程缩短到 5～ 7min,而再生温度被控制在可接受范围内     

不同气氛下柴油机排气微粒的燃烧特性实验研究

柴油机排气微粒捕集器的关键技术之一就是捕集器的再生.应用热重/差热同步分析仪,在空气、氧气两种气氛下对柴油机排气微粒进行燃烧特性实验,并就微粒的失重曲线和燃烧特性曲线、燃烧特征参数以及燃烧反应动力学等方面进行了分析.结果可以为柴油机排气微粒捕集器再生技术的实施提供指导和依据.     

柴油机微粒捕集器加热再生过程的数值模拟

基于车用柴油机微粒捕集器过滤体孔道内的加热再生模型,采用数值模拟的方法对加热再生过程中过滤体孔道内微粒燃烧与壁面温度沿轴向的分布规律以及不同再生条件下柴油机微粒捕集器再生过程的规律进行了研究.结果表明:过滤体的壁面温度从过滤体前端向后端逐渐升高,且整个过滤体的峰值温度出现在过滤体后端;提高过滤体初始温度,适当地增大再生气流质量流量、气流含氧量以及微粒沉积量都可加快再生过程,但过大的含氧量和微粒沉积量会造成壁面峰值温度过高,过大的气流质量流量会减慢再生过程.     

煤粉壁摩擦特性的实验与模拟

为了研究仓壁材料性质、粒径对煤粉运动壁摩擦角的影响,用Jenike剪切测试仪,测试不同粒径煤试样在不锈钢板、碳钢板、环氧板3种常用仓壁材料上的运动壁摩擦力.结合Jenike松散物料流动理论,探讨了不同粒径煤试样运动壁摩擦系数的变化.结果表明:仓壁材料表面的粗糙度越大,煤粉的运动壁摩擦系数越大;材料刚度越大,煤粉的运动壁摩擦系数也越大;水分一定时,煤试样中小粒径煤粉含量越多,壁摩擦系数越大.同时,用离散单元法(DEM)对这一壁摩擦过程进行模拟研究.分析比较模拟结果和实验结果表明:数值模型能够有效模拟实验过程,仓壁材料粗糙度、刚度以及煤粉粒径对壁摩擦系数的影响规律与实验结果相同.     

粗砂水流态化状态颗粒悬浮额外阻力研究

颗粒受力是粗颗粒管道运输的重要研究内容,而颗粒流态化受力研究是一种简化的研究方法。为了研究流态化条件下上升水流中粗砂颗粒所受阻力,采用了试验方法,研究粒径颗粒分别为0.5 mm、1.2 mm、2 mm、3.3 mm和4.5mm的粗砂在垂直水流中的流动阻力。实验数据的计算结果表明,粗砂颗粒还受到额外阻力作用。由此提出了采用干涉力前添加额外阻力系数来描述该额外阻力的研究方法,并在研究了该阻力系数的影响因素基础上,通过实验数据拟合,给出了阻力系数的表达式。最后研究了额外阻力随水流上升平均速度和颗粒粒径的变化关系。     

压缩性对亚声速圆盘空化器超空泡流动的影响

以超空泡射弹为研究背景,分析了水的压缩性对亚声速圆盘空化器超空泡流场的影响,基于势流理论建立了理想可压缩超空泡流场数学模型并进行数值求解.计算了极低空泡数(10-4量级)的超空泡流动,在此基础上分析了压缩性对超空泡形态和射弹阻力系数的影响.结果表明:在亚声速条件下,流体压缩性使超空泡外形膨胀,阻力系数增加;计算结果与试验数据和经验公式符合较好.     

柴油机微粒捕捉器捕集效率模型的研究

在深床微粒捕集效率经典理论的基础上 ,结合柴油机排气的特点 ,从宏观的角度建立了一个计算捕捉器内气流中的微粒分布及微粒捕集效率的基本数学模型 ,这个模型可以更确切地描述捕捉器内微粒的捕集过程及影响微粒捕集效率的各种因素 ,为柴油机排气微粒捕捉器的优化设计及进一步建立定量的捕捉器微粒捕集数学模型提供了基础 .     

基于改进型锁相环的单相并网逆变器

单相并网逆变器广泛地应用在新能源发电领域,它的一个关键技术就是对电网电压的锁相。分析了基于Park变换的锁相环原理,并进行了改进。针对并网逆变器采用的LCL滤波器,采用了基于电容电流前馈的有源阻尼控制方案,推导了LCL滤波器的模型,在此基础上加入电容电流前馈,推导出加入前馈后的数学模型,给出了不同前馈系数的bode图,分析出不同前馈系数的变化趋势。通过单相并网逆变器的仿真实验,验证了改进型锁相环和有源阻尼控制的正确性。搭建了硬件平台,进行了并网硬件实验,验证了以上理论的正确性和可行性。     

圈闭评价技术及其在塔里木盆地的应用

为了探讨正确的圈闭评价技术思路,选取合理的评价方法,使评价结果更加准确可靠,对评价内容进行了深入分析,对各种评价方法进行了对比研究,提出了以系统论和油气系统理论为指导,按照不同探区的地质条件与勘探实际,建立圈闭评价模式的评价思路和技术方法,并在塔里木盆地某探区进行了具体应用,为该探区提供了４个有利的钻探目标,从而达到直接为勘探决策服务的目的     

DPF喷油助燃装置工作参数对再生过程的影响

以喷油助燃再生方式为例,基于柴油机微粒捕集器(DPF)过滤体孔道热再生模型,对喷油助燃再生装置在不同工作参数下即喷油压力、喷油率、补气量等单因素变化时对再生过程过滤体排气背压、孔道内微粒层厚度及壁面峰值温度等变化规律进行了研究与分析.结果表明:燃烧器的工作参数喷油压力、喷油率、补气量等对再生过程有显著影响.随着喷油压力...     

基于CFD的双层玻璃幕墙热工计算及应用

应用计算流体动力学CFD通用软件来对某实际工程双层玻璃幕墙进行热工模拟,得到热通道内的速度场、温度场、压力场。在此基础上计算出进风口的空气流量、平均温度、平均风速等物理量,并求出综合传热系数K和通风除热效率η,然后总结一些规律。     

基于Ergun方程的菱镁球团填充床层阻力特性实验

菱镁球团重烧竖炉内的气流流动分布较为复杂,获得料层阻力特性规律是开展竖炉内气体流动及气固换热过程研究的基础.从颗粒填充床的气体动力学出发,以Ergun方程为基础,首先系统测量了菱镁球团颗粒关键宏观特性——粒径分布、密度、球形度及空隙率;通过冷态实验修正了Ergun方程中黏性阻力系数和惯性阻力系数,获得了适用于描述菱镁球团床层阻力特性的关系式.结果表明:球形度及空隙率均随颗粒粒径的增加而增加;单位料层压降随气体流速的增加而增加,且增长趋势逐渐加剧,反之随着颗粒粒径的增加而减小.