中浓纸浆悬浮液的流态化研究及CFD模拟

通过高剪切作用力实现中浓纸浆悬浮液的流态化,并对其流态化运动进行研究.结果表明:中浓纸浆悬浮液在流态化过程中的能量耗散最终以热的形式发散,悬浮液在流态化过程中温度不断升高;中浓纸浆悬浮液流态化运动的主体是尺度较小的絮聚团的流动,体现出牛顿流体的流体动力学特性,流态化过程中存在着纤维分散与絮聚的动态耦合与平衡关系.文中还在流态化运动研究的基础上,以气-液两相流欧拉模型及基于雷诺时均法的混合湍流模型为基础对中浓纸浆悬浮液的流态化过程进行了计算流体力学(CFD)模拟,结果表明模型的数值计算结果与实验结果吻合较好.     

中浓纸浆悬浮液湍流边界层的模拟

介绍纤维悬浮液的分类及管道中纸浆纤维悬浮液的流动状态 ,重点进行中浓纸浆悬浮液湍流边界层的模拟研究 ,详细分析了相关的模拟结果 ,得出如下结论 :当管子壁面距离 0～ 9× 10 - 4m时 ,横过水环厚度的速度分布是线性的 ;水环厚度很小 ,水环中的剪切作用是层流剪切 ,剪切力作用于纤维网络表面 .突出网络塞体表面 (0～ 9× 10 - 4m )的纤维甚少 .据此可认为网络塞体表面较为光滑 ;管道中远离壁面处浓度高 ,壁面处浓度低 ,浓度分布具有递减的趋势     

纸浆纤维悬浮液的流动和模拟

纸浆纤维悬浮液流动力学可用于描述现代造纸机的流送和成形过程,为造纸过程及装备的优化设计提供理论依据.文中概述了纸浆悬浮液的特点及其模型和模拟方法,阐释了相关测量技巧,提出了将新的流场测量技巧与先进的软件相结合来研究特殊的多相流-纸浆纤维悬浮液的流动力学,重点介绍了笔者所在团队近期对纸浆悬浮液在多种模型中的流动与模拟研究以及PIV测量技术.最后阐释了这些理论研究成果在自行研制的国产高速造纸机的流浆箱和成形装置结构优化设计方面的应用.     

中浓纸浆在反应器内的流动特性研究

中浓纸浆是一种非常特殊的介质,中浓纸浆在升流式反应器中的运动特性关系到反应器的反应效率和反应质量.为探求中浓纸浆在升流式反应器内的流动规律,作者利用自行研制的中浓纸浆漂白试验系统采用示踪法进行了研究.结果证明:中浓纸浆在升流塔内流动时的运动和塔器的截面形状,流动速度相关.对其中气体的运移也进行了一定深度的研究.     

中高浓纸浆中的气体渗流实验研究

采用自制的中高浓纸浆气体渗流试验装置,对氧气在23%～30%浓度纸浆中的渗流规律进行了研究。结果表明：23%～30%浓度纸浆的气体渗透率与浓度负相关,其规律符合中高浓纸浆渗透率与孔隙率正相关的推论。     

基于泵内纸浆悬浮液数值计算的纸浆泵设计

在由吸水室、前盖板、半开叶轮和涡壳组成的过流部件内，对纸浆悬浮液的流动进行了三维不可压两相湍流流动计算．计算采用双流体模型及κ-ε湍流模型，Phase Coupled SIMPLE算法进行压力速度耦合计算．根据计算结果，对两相流动的速度、压力及体积分数进行了对比和分析研究．发现在叶轮叶片数较少的情况下，叶轮流道内速度变化不均匀．并着重对前盖板与叶轮间隙内的流动进行了分析，揭示了半开式叶轮输送两相流介质的优点所在．该计算结果为建立少叶片半开式叶轮纸浆泵的设计方法提供了理论依据．根据新的设计方法设计出的纸浆泵，效率经检测高出国家标准17．5％．     

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。     

剪切条件下中浓纸浆的流动特性和能量耗散

对中浓纸浆悬浮液在剪切室内的流动特性和能量耗散进行了研究.结果表明中浓纸浆悬浮液在高剪切应力下可以达到流体化状态,此时其流动特性与水类似;根据中浓纸浆在流体化过程中的温度变化可以计算其能量耗散值;由于中浓纸浆中纤维之间存在着较大的摩擦力,因此耗散的能量与输入能量的比值很高,这对于中浓纸浆的泵送是很不利的;当中浓纸浆质量分数为13.2%时,其在流体化状态下的能量耗散值为498.96 kW/m3,表观粘度为7.94 Pa·s,所耗散的能量占输入能量的45.62%,且随着纸浆质量分数的升高而增大.     

流态化合成氮化硅的鼓泡床冷模试验与CFD模拟

对流态化合成氮化硅的鼓泡床进行了冷态试验研究,结果表明：优选出的流态化分布板,在表观气速为0.11～0.13m／s时,可以形成稳定的鼓泡床,并运用CFD技术,模拟研究了床内的空气相、颗粒相的组分浓度分布规律,对床内的死流区、不同粒径颗粒的上下分层现象与不同床层高度的压力降的模拟预测结果与实验结果相吻合。     

纸浆流动的数值模拟

作者分析了有关宾汉流体的计算及湍流两相流的现状，在k-ε湍流模型和使用壁面函数法处理近壁区问题的理论基础上，通过引入一些合理的假设，建立了一个比较有效的处理纸浆纤维悬浮液的数学模型，并对其进行了数值模拟。作者通过对直圆管中纸浆纤维悬浮液两相端流的模拟，证明了流核区的存在（r/R=0-0.2)。由纤维相和液相的速度分布，说明了滑移扩散连续介质模型的正确性，将不同初始湍流强度进行比较，可进一步解释有关“阻力减小”的现象。     

矿浆浓度神经网络PID控制系统

由于磨矿过程高度非线性和随机性扰动的影响 ,引起矿浆浓度频繁波动 ,采用常规的PID控制难以取得满意的效果 ,因此设计了一种基于神经网络的PID控制器控制矿浆浓度 .应用结果表明该控制器具有较好的适应能力和稳态性能 ,满足了生产需要 .     

生物质与惰性颗粒流化特性的实验研究

生物质的流化转化是获取生物质能的重要方法之一,单纯的生物质不易流化,在生物质中加入惰性颗粒(石英砂)形成双组份混合物可实现流化.因此有必要对生物质及其与惰性颗粒的流化特性进行研究.该论文在冷态(室温)的条件下,采用降速法,对稻壳,油菜秸秆以及它们相对应的双组份混合体系的流化特性的进行了研究.结果表明石英砂的最小流化速度的理论值与实测值相符;单一组份的生物质颗粒(稻壳或油菜秸秆颗粒)不能正常流化;在稻壳或油菜秸秆颗粒和石英砂双组份混合体系中,稻壳/油菜秸秆的质量分率小于60%时,稻壳/油菜秸秆与石英砂双组分能很好的流化.     

流态化准数方程及最小流化速度的确定

气体力学参数的确定是流态化过程正常进行的前提,本文运用相似理论,从流化一类现象中固体颗粒和气体介质两方面的运动相似入手,用与前人不同的研究方法,导出了适用于全过程的流态化准数方程式,以此作为流化过程气体力学诸参数研究的统一基础。在此基础上,针对工业加热流化床的特点,通过实验建立了最小流化速度的实用计算式,由于考虑了固体颗粒与气体介质密度比这一影响因素,从而提高了计算精度,为流化床气体力学参数的确定提供设计依据。     

深圳地铁车站通风与火灾的仿真模拟及现场测试

地铁环境控制通风系统的任务是在正常运行期间为地铁乘客提供舒适的环境,以及在紧急情况下能够迅速疏散乘客并尽可能减少损失．不同城市的气候条件、室外温湿度差异很大,因此选用何种环控方案,应根据客观条件、工程造价、运行效果等方面综合分析．为此,结合深圳地铁一号线的设计情况,建立了地铁车站的物理模型和数学模型,根据设计条件和实验情况确定物理模型的边界条件,分别对地铁车站正常工况和火灾工况进行了模拟分析与现场测试,并将模拟结果与实测结果进行了对比分析,验证了CFD模拟的可行性和正确性．     

混合动力车用镍氢电池组散热系统CFD仿真分析与实验验证

以混合动力车用镍氢电池组为研究对象,利用Fluent软件对散热系统进行流场分析,以所得电池组流量为边界条件进行镍氢电池组温度场稳态仿真分析。通过仿真结果给出电池组温度场实验所用传感器的布点方案,并进行汽车行驶工况下镍氢电池组的温度场实验,以实验监测的电流数据计算电池组单位体积的发热功率,以此为输入条件对电池组温度场进行了瞬态仿真分析。结果表明:仿真值和实验值吻合度良好;电池组散热性能良好,满足混合动力汽车对动力电池的使用要求。     

基于CFD的纯油润滑滑动轴承数值模拟

应用FLUENT软件中的空穴模型对纯油润滑状态下的滑动轴承进行了数值模拟,给出了轴承的温升值,并与文献实验值对比,吻合良好;进一步计算了不同转速、长径比下,承载力大小与偏心率的关系;给出了不同偏心率下油膜压力分布,并讨论了气相体积分布规律。     

床径影响流化床中气-固流化行为的研究

在不同床径（φ５７，１３９，２８０和 ４７５ｍｍ）的气－固流化床中对鼓泡流态化向湍动流态 化的流型转变进行了研究。采用密相压力信号的计算机分析作为实验手段，得到了床直 径影响流型转变的定量关联式。对床径趋于无穷大时的极限流型转变速度Ｕｃ∞（此时床 径对流型转变无影响）也进行了讨论并得到了定量结果。