蓄热式加热炉流场的数值模拟

利用大型软件CFX建立了蓄热式加热炉炉内速度场的数学模型．采用k-ε模型数值模拟炉内的湍流流动，分析喷口几何形状及尺寸，喷口的分布位置等对炉内的速度分布的影响．计算结果为，蓄热式加热炉炉内流场与传统加热炉迥然不同，流场分布有利于燃料和助燃空气的混合，符合高温低氧燃烧的的流场分布．另外，影响炉内速度场的因素有炉型结构、喷口几何形状与尺寸及喷口的分布位置等．     

高温气流干燥氧化铝对流传热传质分析

基于两相流理论,提出了一个描述含湿氧化铝颗粒气流干燥过程的一维数学模型.模型考虑了干燥管内气固两相间的传热和传质、气固两相温度和含湿量的变化.利用Bird等所提出的努赛尔数经验公式对该气流干燥模型进行了数值计算,得到了含湿氧化铝颗粒在不同气流干燥条件下的干燥曲线.整个干燥过程的数值模拟结果与实验数据吻合得很好,可以用来预测含湿氧化铝颗粒的干燥湿度.另外,对固气比、气流温度以及气流速度对颗粒湿度沿干燥管高度变化的影响也作了计算和分析,结果表明固气比和气流温度对颗粒湿度的变化影响较大.低固气比、高气流入口温度,干燥过程颗粒湿度变化大,有利于颗粒干燥.而气流速度对颗粒湿度变化的影响则可忽略不计.     

基于结构化网格的两级矿浆泵数值模拟分析

为了研究深海采矿两级矿浆泵泵内固液流体流动规律及工作性能,采用计算流体动力学软件CFD对两级矿浆泵泵内的固液两相湍流进行了数值模拟和性能预测.阐述了矿浆泵计算流道区域的拓扑块划分方法和结构化网格生成方法;采用RNGκ-ε湍流模型和多参考坐标系,进行全三维流场数值模拟,分析了矿浆泵内流场的压力分布、流速分布和湍动能分布,进而计算出不同颗粒属性的泵的特性曲线.研究表明,颗粒属性对矿浆泵工作性能有重要影响,在颗粒体积分数相同的条件下,泵的扬程和效率均随颗粒粒径的减小而增大.颗粒的体积分数适宜控制在5%~10%左右.     

流化床烟气脱汞气固两相流动的可视化研究与数值模拟

为了探究流化床烟气脱汞反应器内气固两相的流动过程,通过可视化显形实验对不同主流化风速、床层物料高度、颗粒粒径和活性炭喷口速度下反应器内气固流动的行为和特征进行了研究.通过计算流体动力学方法对气固两相流动过程进行了数值模拟,并与实验进行比较.结果表明,数值模拟具有流动模拟的可靠性.主流化风速增加或颗粒粒径减小,均会加剧气固两相流动的剧烈程度,活性炭喷口气流会造成气固两相的局部湍动,但床层物料高度由于受到壁面与颗粒的摩擦力和内部气泡大小的综合作用,对气固流动行为的影响不显著.     

氧化铝激光立体成形过程中熔池气化特性

针对激光辐照条件下熔池难以观测的问题,采用电焊镜片进行滤光处理,研究了氧化铝陶瓷材料激光立体成形过程中熔池特性。通过调节激光功率、扫描速度及送粉速率等工艺参数,研究了熔池特性与工艺参数之间的关系。研究结果表明:在对氧化铝陶瓷材料进行激光立体成形时,熔池内激光光斑处极易出现气化现象。随着激光功率的提高,以及扫描速度和送粉速率的降低,熔池内的气化现象呈现加剧趋势。     

Numerical simulation for gas and liquid particles flowing rule in spray fluidized drying process

采用CFDesign进行干燥塔喷雾流化干燥模拟实验,分析干燥塔内气液两相流动特性与规律.简述CFDesign的性能与干燥塔模型,进行了干燥塔内气相速度场、压力场、应力场、涡流场、能量场的模拟实验;以及液滴速度场、速度场、压力场和运动轨迹的模拟实验;由实验获得的分布图与数据分析,得到气相速度、应力、压力大小与搅拌转速成正比,液滴在中心轴线和边界具有较大的速度等分布规律.     

非均匀入口条件下SCR脱硝系统精准喷氨策略

采用数值计算的方法,根据全尺度数值模拟计算结果和实际测量数据获得符合工程实际情况的SCR非均匀入口边界条件,模拟了整个SCR系统的烟气流动过程.根据喷氨格栅处速度场和浓度场获取NO通量,以此为基准精确分配各喷管喷氨量.研究了不同喷口布置的氨气与NO的对流扩散混合特性,分析了喷氨格栅中喷口密度N、开孔率φ、喷口角度α三个结构参数对SCR反应器内氨氮混合质量、氨氮比分布均匀性的影响.结果表明:增大喷口密度N可以有效地优化氨氮混合效果.当N15.34个/m~2时,增加N对氨氮混合效果的影响不再显著;混合指数β随着喷口开孔率φ的增大会出现先减小后增大的趋势;改变喷口角度α可以改善氨氮混合效果,喷口垂直布置时氨氮混合效果最佳.     

基于颗粒尺度DEM直接数值模拟的喷动流化床颗粒运动特性

采用离散元方法,对喷动流化床内的气固流动进行了三维直接数值模拟.气相场采用欧拉方法,固相场采用拉格朗日方法;对每一个颗粒考虑了碰撞力、携带力和重力;颗粒碰撞采用软球模型;气固耦合采用双向耦合.模拟中跟踪了每个颗粒的运动,获得了颗粒轴向速度、平均速度、颗粒浓度和颗粒平均碰撞频率随操作参数的变化规律.结果表明喷动气速度、流化气速度、颗粒平均速度、颗粒浓度和颗粒平均碰撞频率存在关联性:喷动气速度增加,颗粒在喷射区和环形密相区的平均速度增加,浓度减小,平均碰撞频率减小;流化气速度增加,颗粒速度、浓度和碰撞频率与喷动气速度增加具有相同的变化规律,但环形密相区的变化更为明显.     

薄板坯连铸结晶器内流场的三维数值模拟

针对薄板坯连铸结晶器中钢液的紊流流动特征,利用商业软件ＣＦＸ４．２建立了一个三维有限差分模型,计算这一限定空间射流的紊流时均场,采用均相流模型,模拟了结晶器内钢液液面形状及速度场,通过计算,分析了浸入式水口形状、拉速等工艺参数对薄板坯连铸结晶器流场的影响,同时,研究了结晶器出口处速度分布对结晶器内钢液流动的影响。     

多重射流气相燃烧反应器内三维流场的数值模拟

采用标准的k-ε湍流模型、EDC(涡耗散)燃烧模型和DO(离散坐标)辐射换热模型对多重射流燃烧反应器内的流动及燃烧状况进行了三维全尺寸数值模拟。研究了不同工艺条件下燃烧反应器内温度、速度以及各反应组分的分布状况,考察了燃烧反应器径向温度分布等参数对最终颗粒尺寸、形貌特征的影响规律,并与同工艺条件下实验结果进行了验证,数值模拟与实验结果吻合良好。所建立的数学模型为燃烧反应器结构设计和工艺条件优化提供了依据,同时模拟结果也为纳米颗粒成核生长过程的研究提供理论依据。     

深海采矿储料罐输送设备固液两相流数值计算与分析

针对深海采矿所使用的水泵与储料罐组合的矿石输送设备在矿石输送过程中矿石输送浓度难以控制,不利于矿石稳定和持续输送等问题,基于Fluent软件中的Euler-Euler模型,采用SIMPLE算法和标准k-ε湍流模型对储料罐输送设备内固液两相流进行数值计算和分析.计算结果表明:储料罐内的矿石在inlet1的水射流冲击和自身重力作用下能顺利进入输送管道,在inlet2水射流的卷吸和不断紊动稀释作用下,在出口处能得到稳定持续的矿浆流.同时,仿真结果表明:矿石体积分数随粒径增大而变小,当矿石粒径在5～10 mm范围内时矿石输送的体积分数保持在10％左右;随着储料罐内矿石堆积高度增加,矿石输送体积分数有所增大,但增大的幅度很小;随着inletl速度增大,矿石输送体积分数也相应升高,两者之间呈良好的线性关系,因此通过阀门控制inletl的水流速度就可以实现对矿石输送体积分数的控制;最后通过实验验证该输送设备的可行性,并进一步验证通过控制inletl入口速度控制矿石输送体积分数.     

基于阵列式静电传感器的气固两相流流速检测

流动速度是反应气固两相流流动情况的重要参数之一。为了实现气固两相流流动速度准确而方便的检测,根据静电感应原理,设计了新型阵列式静电传感器,在分析了传感器电荷信号产生机理的基础上,设计并开发了微弱信号处理电路,搭建了用于气固两相流流速检测的重力输送实验装置。通过互相关算法得到了固体颗粒流动平均速度,与其他相关测量装置比较,该装置能够稳定、准确的实现气固两相流流速的检测,同时,更便于现场使用安装。     

Mixed Model for Silt-Laden Solid-Liquid Two-Phase Flows

The kinetic theory of molecular gases was used to derive the governing equations for dense solid-liquid two-phase flows from a microscopic flow characteristics viewpoint by multiplying the Boltzmann equation for each phase by property parameters and integrating over the velocity space. The particle collision term was derived from microscopic terms by comparison with dilute two-phase flow but with consideration of the collisions between particles for dense two-phase flow conditions and by assuming that the particle-phase velocity distribution obeys the Maxwell equations. Appropriate terms from the dilute two-phase governing equations were combined with the dense particle collision term to develop the governing equations for dense solid-liquid turbulent flows. The SIMPLEC algorithm and a staggered grid system were used to solve the discretized two-phase governing equations with a Reynolds averaged turbulence model. Dense solid-liquid turbulent two-phase flows were simulated for flow in a duct. The simulation results agree well with experimental data.     

镁-铝水滑石及其衍生复合氧化物的合成

用共沉淀法制备Mg Al水滑石。利用XRD、BET等手段 ,考察了共沉淀剂、pH值、原料的滴加速度、搅拌速度、晶化温度、晶化时间、焙烧温度等合成条件对合成物相、结晶度及其衍生复合氧化物的比表面、孔径的影响。实验结果表明 ,共沉淀剂种类不影响水滑石的晶体形成 ;单一晶相水滑石形成的pH值范围为 8.5～ 9.0 ;镁与铝摩尔比 (nMg∶nAl)、晶化温度及晶化时间对水滑石的结晶度有影响 ,水热晶化法晶化时间短 ,且所得晶型好、晶粒大 ;原料的滴加速度、搅拌速度、焙烧温度对所得Mg Al O复合氧化物的比表面及孔径也有影响。由其衍生复合氧化物为载体制备的加氢脱硫催化剂的氢脱硫 (HDS)与氢氧化物 (HYD) ,随nMg∶nAl值及水滑石在载体中的质量分数的提高而降低 ,但HDS/HYD值降低 ,即对HDS的影响大于对HYD的影响。     

破碎硐室粉尘质量浓度分布规律的实验研究

为了解决破碎硐室粉尘质量浓度超标的问题,获取通风除尘设计的合理参数,根据相似原理,结合气固两相流的运动方程,导出了模拟破碎硐室粉尘运动的相似准则数,以西石门铁矿27#破碎硐室为原型,建立了破碎硐室相似模型,并对粉尘质量浓度分布规律进行了实验研究.研究结果表明:粉尘质量浓度在破碎机下料口附近区域内达到最大值,并以该区域为中心径向逐步降低.入口风速越大,矿石含水率越高,粉尘质量浓度越低,且当矿石含水率达到3.02%后,粉尘质量浓度基本不再降低;安装抽风除尘系统后,粉尘质量浓度基本保持在2 mg/m3以内,平均除尘率高达90%以上.     

环管反应器内液固两相流的数值模拟

为了对环管反应器内液固两相的流动形态进行研究,建立以颗粒动力学为基础的Euler-Euler双流体模型。在浆液流速远大于自由沉降速度的情况下,模拟不同浆液入口速度时的环管反应器上升段压力降,同时对管道内液固两相流中的一些重要参数进行数值研究：在入口液固两相体积分布均匀的情况下,环管反应器上升段、弯管段以及下降段液固两相体积分布和液固两相速度均不一样,在弯管段由于离心力引起管道内二次流,使得固相颗粒甩向弯管的外侧壁,引起固相体积分数在弯管外侧壁明显增大,管道内固体颗粒相分布不均。在浆液速度v=3m.s-1时,液相和固相的速度有一定的速度差,随着入口速度增大,速度差变小;当浆液速度v=7m.s-1时,固体颗粒相速度分布与液相速度基本相同,两者之间的滑移速度可以忽略。计算结果与传统经验公式的比较表明模型能有效地描述环管反应器内压力降和反应器内浆液流动形态。     

Numerical simulation on the rheo-diecasting of the semi-solid A356 aluminum alloy

The effect of injection pressure, piston velocity, and the forming temperature of semisolid slurry on the filling behavior of the semi-solid A356 aluminum alloy was investigated by simulation methods. The simulation results show that these processing parameters have an important effect on the filling behavior of the semi-solid A356 aluminum alloy. The slurry flows steadily in the cavity when the injection pressure, the piston velocity, and the forming temperature are low, but it is prone to turbulent flow when the injection pressure, the piston velocity, and the forming temperature are much higher. Therefore it is necessary to determine the appropriate processing parameters to get a steady flow of the slurry in the cavity.     

真空铝热还原炼锂新工艺中富锂熟料的制备

常压煅烧氢氧化锂、氧化铝和氧化钙混合物得到富锂熟料,真空铝热还原该熟料得到金属锂及可制备氢氧化铝的12Ca O·7Al2O3型还原渣.研究了制团压力、煅烧温度、煅烧时间对煅烧烧损率及锂还原率的影响.结果表明:在制团压力为30 MPa,煅烧温度为750~800℃,煅烧时间为60~90 min的条件下,烧损率基本保持在34%左右;该条件所得富锂熟料在还原温度1 100℃,还原时间90 min,铝粉不过量的条件下进行真空铝热还原得到锂还原率较高.该煅烧工艺适用于真空铝热还原炼锂新工艺中富锂熟料的制备.     

压力筛内部纸浆悬浮液流场的数值模拟

为了克服废纸浆压力筛筛浆过程中孔、缝堵塞问题,在分析测试废纸浆在不同浓度下黏度的等流体特性的基础上,通过Unigraphics NX(UG)软件对压力筛内部流场建立模型,运用计算流体动力学软件(ICEM CFD)和FLUENT软件对压力筛内部纸浆悬浮液流场进行数值模拟,得到了压力筛内部筛浆区流场的压力、湍流强度和流速的分布。结果表明:对于常用典型代表性的浆料和结构特征以及运行参数的压力筛,波纹筛板湍流强度最高为306%,而筛孔内湍流强度最高为128%;筛孔进口处最大流速为8.16 m/s,出口处最大流速为3.5 m/s,平均流速约为1.2 m/s;筛框处旋翼头部静压力最大约为1.8×105Pa,旋翼尾部静压力最小约为6.92×104Pa。