Computational fluid dynamics for dense gas-solid fluidized beds

Many computational fluid dynamics (CFD) models for describing the hydrodynamics of dense gas-solid flows in fluidized beds have been put forward in the past few decades. These models treat the solid phase as continuum or discrete particles, which leads to Eulerian-Eulerian or Eulerian-Lagrangian formulations, respectively. Different governing equations and closure relations essentially result from an insufficient understanding of the complex gas?particle and particle?particle interactions for gas?solid flows. The current status of these models is discussed briefly in this paper. All the approaches in the literature modify only the solid phase momentum balance equation introducing various forms of the solid phase stress tensor and the solid phase pressure drop in the Eulerian-Eulerian models. Taking them into consideration, a new model for predicting the fluid behavior of dense gas?solid flows in fluidized beds has been developed, which contains new terms in both the particle and gas phase momentum balance equations and requires only the use of an experimental drag force correlation. Several results are shown to verify the model’s reliability, which include the homogeneous fluidization of Geldart type A particles, the bubbling and jetting fluidization of Geldart type B particles in rectangular beds, and fluid dynamics in a complicated geometry for a bubbling?bed of a fast internally circulating fluidized?bed biomass gasifier.     

搅拌设备的CFD分析与软件对比

对搅拌设备CFD分析的特点和分析方法进行了阐述，论述了不同方法适用的场合。此外，通过对一简单案例进行计算，对比了两大CFD软件包STAR—CD和FLUENT应用于搅拌设备的异同。     

改进TM法控制贴体网格节点分布的研究

在分析微分方程法控制网格节点分布方法的基础上，对改进的ＴＭ法控制网格生成进行研究，并以柴油机ＭＰＣ排气管分支为例，用改进的ＴＭ法生成二维贴体网格．应用实例表明，增加角度控制参数后，该方法能对复杂区域生成合理的贴体网格     

CFD在汽车空气动力学研究中的应用

阐述了ＣＦＤ方法在汽车空气动力学研究中的应用现状，分析了各种数值方法目前的局限性。     

喷油器控制阀中流体阻尼间隙

建立了共轨燃油喷射系统喷油器控制阀的力学模型,在计算流体动力学和试验的基础上对控制阀阻尼间隙进行了研究.结果显示:在阀芯与阀体之间的阻尼间隙为0.02~0.03 mm时,最能满足控制阀阀芯关闭时反弹的最小要求.     

质子交换膜燃料电池性能影响因素的数值分析

为研究交指流场质子交换膜燃料电池的输出性能,分析影响其性能的因素,寻找改善其性能的可行措施,探讨了使用交指流场流道的必要性和优越性,建立了包括质子交换膜燃料电池阴极/阳极侧流道、扩散层和催化层以及质子交换膜在内的完整的稳态、三维、两相数学模型.基于计算流体力学方法,用该模型对交指流场质子交换膜燃料电池的全流场进行了统一的数值计算以模拟其输出性能,分析了流场流型、氧化剂种类、反应气体进气速度、质子交换膜厚度和双极板筋宽对质子交换膜燃料电池输出性能的影响,确定了提高质子交换膜燃料电池输出性能的一些方法.将理论模型的模拟计算结果与实验结果进行比较,两者较为吻合.     

气升式环流反应器内气液两相流动计算流体力学的模拟

采用欧拉-欧拉两流体模型模拟了气升式环流反应器内部气液两相流动过程,考察了液相速度和气含率随表观气速的变化,液相速度和气含率模拟值的关系与两种经验关系式的计算值进行了比较,两者取得了很好的一致,证明了模型的正确性。在此基础上,使用计算流体力学模拟的方法考查了反应器内的导流筒直径和导流筒高度对反应器内两相流动的影响,导流筒直径增大,液相循环量增大,上升段气含率增大;导流筒位置升高,液相循环速度和循环量均增大,上升段气含率减小。所获得的结果对气升式反应器的设计优化具有指导意义。     

非结构化四面体单元用于搅拌设备流场的计算

采用非结构化四面体单元,利用滑移网格技术模拟了搅拌设备内的非定常流场。通过搅拌桨叶端时均速度、功率准数与实验值的对比,量化考察了不同因素对计算精度的影响,指出了建模过程中网格划分和参数设置应遵循的原则,为非结构化四面体单元进一步用于搅拌设备CFD分析提供了可靠的理论依据,从而为基于CFD技术的具有复杂型面的新型搅拌桨的开发打下基础。     

油滴在旋流分离中的相间滑移数值模拟

为了研究旋流管的分离性能,应用计算流体力学(CFD)方法对旋流管内的旋转湍流流场进行了数值模拟,获得旋流管内的浓度分布、滑移速度和粒级效率曲线。计算结果显示:随着进口流量的增大,粒级效率逐渐增大;在旋流管进口流量为2.0 m3/h时,20μm油滴颗粒大部分被分离出来;粒级效率与实验结果进行对比,验证数值模拟分离效率结果的可靠性和准确性。分析结果表明:数值模拟结果和实验数据基本一致。     

微通道热沉的稳健优化设计

将田口稳健设计方法用于硅基微通道热沉的优化设计，建立了微通道热沉的简化性能分析模型，确定了影响其散热性能的关键参数，利用正交试验和信噪比分析实现了参数的稳健优化。利用外部监控程序对CAD和CAE软件的脚本进行动态修改，并且创建专门的进程来执行修改后的脚本，采用共享文件和延时的方法实现主进程、几何建模进程和性能分析进程的同步运行，实现了稳健设计过程的自动化。