街道峡谷内颗粒物扩散沉积的数值模拟研究

采用计算流体动力学(CFD)技术,模拟分析了孤立街道峡谷内气流运动和颗粒物的扩散沉积.计算中选取中低来流风速(3,5,10 m/s)和高来流风速(20 m/s),颗粒粒径范围为0.01～10μm.得到了峡谷内气流速度场、颗粒运动轨迹和颗粒在建筑物不同表面及地面上的沉积率.结果表明,颗粒在地面上的沉积率明显高于在建筑物各表面上的沉积率;来流风速一定时颗粒在峡谷迎风面、背风面、建筑物屋顶及地面上的沉积率都对粒径的变化不敏感,中低风速范围内颗粒在建筑物各表面和地面的沉积率都对风速变化不敏感;在峡谷迎风面及地面上,颗粒在高风速下的沉积率明显大于中低风速下的沉积率,而在峡谷背风面及建筑物屋顶上,颗粒在高风速下的沉积率明显低于中低风速下的沉积率;在中低风速下,颗粒在背风面的沉积率高于在迎风面的沉积率,而在高风速下,颗粒在背风面的沉积率却低于在迎风面的沉积率.     

600MW机组锅炉管排偏斜引起的磨损模拟分析

以商用软件Fluent为平台,运用用户自定义函数(UDF)模拟分析600 MW机组锅炉低温再热器管排发生偏斜对气固两相流场分布、飞灰运动轨迹、碰撞速度等的影响,进一步研究飞灰碰撞造成的管束磨损分布.研究结果表明:当管排偏斜角从1.6°增加到6.5°,管排通道内最大气流速度由16 m/s增至20 m/s,最大飞灰质量浓度由5.8 g/m3增至6.8 g/m3.同时颗粒平均碰撞速度增大,较多颗粒平均碰撞角集中于最大磨损发生角附近,造成偏斜管束年磨损量有较大增加.     

600MW机组锅炉省煤器出口后包覆管磨损分析

采用三维模型对600 MW锅炉内部气固两相流场进行模拟,研究锅炉烟道烟气流场分布、飞灰运动和浓度分布等因素对烟道尾部锅炉管束的磨损的影响.根据模拟分析的结果,提出相应的防磨优化措施.研究结果表明,受附壁效应的影响,后包覆管处靠近后墙和侧墙的烟气中飞灰浓度较大,同时,由于烟道尾部气流通道变窄,气流速度增大,使颗粒在后包覆管上碰撞速度增大,管束上方气流速度最大值达到15 m/s,而颗粒在管束上碰撞最大速度也超过10 m/s,因此,引起后包覆管处磨损速率较大,第1层管束较大面积内磨损速率达到1 mm/a,最大值达到3 mm/a.     

建筑体型廓线对建筑物表面粒子沉积特性的影响

选取典型建筑体型,利用计算流体力学方法研究了建筑体型对气溶胶粒子在建筑表面沉积速度和沉积通量的影响.结果表明:迎风面宽度是影响气溶胶粒子在建筑表面沉积速度和沉积通量的重要因素,且迎风面和背风面对其的影响规律不同;建筑表面上气溶胶粒子的沉积通量随着其粒径的变化而变化,且不同建筑表面最小沉积通量对应的粒径不同.     

气溶胶在通风柜中沉积率和逸出率的实验研究

为研究粒径、开方面风速和热源温度对气溶胶在通风柜内沉积率和逸出率的影响,本文以粒径为1μm、2.5μm、5μm和8μm的气溶胶为实验材料,通风柜开放面风速分别取0.5 m/s和1 m/s,热源温度分别为300 K、523 K和753 K,进行实验研究.实验结果表明,气溶胶在通风柜内的沉积率和逸出率与粒径、开放面风速以及热源温度有关,其中:1)在1μm~8μm内,随着气溶胶粒子粒径的增大,气溶胶粒子在通风柜中的沉积率升高,逸出率降低;2)当开放面风速由0.5 m/s增加到1 m/s时,气溶胶粒子的沉积率和逸出率均降低;3)在300 K~753 K内,随着热源温度的升高,气溶胶粒子的沉积率降低,而气溶胶的逸出率随之升高.     

烟气横掠螺旋槽管束灰粒沉积特性的数值模拟

为研究烟气中飞灰颗粒在螺旋槽管束壁面上的沉积特性,颗粒相采用离散相模型,气相采用k-ε湍流模型构建烟气横掠螺旋槽管束的气固两相流动模型,结合用户自定义函数(灰粒沉积模型)开展数值模拟研究.比较和分析飞灰颗粒在螺旋槽管束和光管管束壁面上的沉积特性和差异,并讨论两相流动参数、管束结构参数对灰粒沉积速率的影响.结果表明:烟气流速为7~10 m·s-1时,螺旋槽管束壁面上的灰粒沉积速率比光管减小5%左右;流速大于10 m·s-1时灰粒在螺旋槽管壁上的灰粒沉积速率与光管无明显差异;较大粒径的灰粒易沉积,灰粒质量浓度越高,灰粒沉积速率越大;灰粒沉积速率与管束的纵向节距成正比,与横向节距、螺距以及槽深成反比,横向节距和螺距对沉积速率的影响相对明显.     

不同粒径飞灰对顺列管束磨损的非线性特性研究

基于计算流体力学理论对直径为45~100μm飞灰颗粒冲刷顺列管束进行了数值研究。运用了颗粒-壁面反弹模型来准确预测颗粒轨迹,采用磨损模型定量计算了各排管子的磨损量。计算结果表明,管排受到的颗粒撞击率随着粒径的增大而增加,第一排管子的磨损量随粒径增大而增加;但自第二排管起,随着颗粒直径的增大,管子受到的磨损量呈现先增大后减小的趋势,即存在一个特定的飞灰粒径,使得管排的磨损恶化。为锅炉尾部顺列管束防磨提供理论依据。     

垢晶体在黏土颗粒表面沉积过程及影响因素

以与微生物颗粒大小及表面性质接近的黏土颗粒为研究对象,采用光学显微镜、激光粒度仪和Zeta电位测定仪对其表面沉积垢的形貌变化、粒径变化和Zeta电位变化进行研究,探索垢晶体在颗粒表面的沉积规律,分析垢晶体在黏土表面的沉积过程及影响因素。结果表明:垢晶体在黏土颗粒表面沉积过程由垢晶体形成诱导期、垢晶核形成期和垢晶体长大期3个阶段组成。随着垢晶体沉积量的增大、温度的升高、搅拌速度的加速,垢沉积诱导期均呈下降趋势,垢晶核形成速率常数随之增大。另外,Ca~(2+),SO_4~(2-)浓度增加有利于垢晶体在黏土颗粒表面沉积,而Mg~(2+),CO_3~(2-),HCO_3~-加入不利于垢晶体在黏土颗粒表面沉积。     

本刊学术论文扫描

<正>前人对于磁性纳米粒子安全性的研究主要是从粒子本身的材料、粒径大小等方面着手,而在表面修饰剂的选择上,DMAB可增强纳米粒子的细胞通透性,而APTS可增加纳米粒子的稳定性,降低其沉积率。两种修饰剂均有作为磁性纳米粒     

纤维表面气溶胶粒子沉积与反弹行为数值模拟

在单纤维表面粉尘树枝生长随机模拟基础上,采用Dahneke碰撞反弹模型分析纤维过滤中气溶胶粒子碰撞反弹行为.讨论捕集体近壁区粒子碰撞反弹运动特性及其对沉积物形态结构和过滤单元捕集效率的影响.研究结果表明:随着粒子直径增大,粒子与纤维表面的碰撞反弹频率增大;输送粒子与沉积粒子发生多次碰撞反弹后仍有可能被捕集;所有过滤工况下,粒子碰撞反弹频率增大,均将导致沉积物向紧密结构演变;引入粒子碰撞反弹作用后,较低拦截参数下过滤单元捕集效率随沉积量的变化关系呈现出两阶段性特征,各阶段的变化关系仍满足近似线性,而较高拦截参数下过滤单元捕集效率随沉积量的变化关系未出现此特征;在相同黏附能下,多分散粒子的捕集效率均高于单分散粒子情形.     

顺列光管式省煤器管束间飞灰颗粒撞击率的模拟研究

以顺列光管式省煤器为研究对象,针对不同横向管距和纵向管距的顺列光管管束以及不同速度、粒径的飞灰颗粒,利用CFD软件平台对省煤器管束烟气流场进行气固两相流数值模拟研究。通过数值计算,得出了烟气颗粒横掠顺列光管管束的运动规律。研究结果可为锅炉尾部顺列布置的卧式省煤器减轻磨损提供参考。     

两相物质组成对泥石流固相流速特征的影响

固相颗粒流速是研究泥石流冲击力和防治结构荷载取值的关键问题。本文基于水槽模型试验,采用粒子图像测试技术提取了黏性泥石流表面固相颗粒流速,基于两相流模型探讨了浆体黏度、固相体积浓度与颗粒粒径对泥石流固相粗颗粒流速特征的影响。结果表明：泥石流龙头现象随浆体黏度与固相体积浓度增大而减弱;固液相相对运动随浆体黏度增加而减弱,大黏度与小粒径组合条件下消失;固相颗粒流速随浆体黏度与固相体积浓度呈正相关,与颗粒粒径呈负相关。两相物质组成影响固相颗粒间的摩擦力与/或碰撞力、浆体施加的粘滞阻力、拖曳力与虚拟质量力,其对流速的影响还需进一步深入研究。     

调合生物柴油颗粒物的微观特性研究

为研究生物柴油对柴油机排放颗粒微观特性的影响,利用微孔均匀沉积式碰撞采集器(MOUDI)分析不同比例调合生物柴油颗粒物的粒径分布,利用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观测微观形貌,根据计盒维数算法,计算颗粒物的分形维数。结果表明:调合生物柴油B20(在0#柴油中掺入20%的生物柴油)的粗态颗粒呈现分层堆积,原始粒子的粒径均大于45 nm,纯柴油(B0)的原始粒径为29 nm左右;所有颗粒物的质量浓度峰值均出现在0.18~0.32μm区间,发动机处于高负荷(75%和100%负荷)工况下,随着生物柴油掺混比的增加,积聚态和粗粒子态颗粒的质量浓度均逐渐下降,B20的积聚态颗粒质量下降至纯柴油的36.7%;两种计盒维数随生物柴油比例的增加而逐渐增加,说明颗粒物之间的重叠现象更明显,边界趋于不规则。     

送粉气流对冷喷涂流场及粒子速度影响的数值模拟

通过建立二维数值模型,利用计算流体力学软件进行数值模拟,研究了送粉气流压力和温度对冷喷涂过程中流场及粒子速度的影响.结果表明:喷涂中不可忽略送粉气流对流场及粒子速度的影响;为将粉末注入喷管,送粉气流的出口压力不能小于出口处的主气流压力,但增大送粉气流压力会使得进入喷管渐缩段的送粉冷气体流量增大,从而排挤高温主气流,同时也降低喷管气体流动的滞止焓,导致喷管喉部声速减小,不利于粒子加速;增加主气流温度对粒子加速效果不明显,而增加送粉气流温度可有效提高粒子撞击基板的速度,进而提高粉末粒子的沉积效率.     

纳米颗粒添加剂对柴油挥发及氧化过程的影响

在氮气及空气的热重氛围下,研究了以平均粒径分别为20,50 nm的Al2O3和平均粒径为20nm的Ce O2这3种纳米材料配制成的质量浓度分别为50,100,150 mg·L-1的3种纳米柴油的挥发特性和氧化特性,运用控制变量法探究纳米颗粒的粒子质量浓度、粒径尺度及物质种类对纳米柴油挥发及氧化过程的影响.结果表明:在惰性氛围下,纳米颗粒延缓了柴油的挥发过程;随着纳米粒子质量浓度增加和粒径增大,纳米柴油的挥发速率减缓.在氧化氛围下,纳米颗粒加快了柴油的氧化过程;随着纳米粒子质量浓度增加和粒径减小,纳米柴油的氧化速率加快;具有催化功能的Ce O2纳米颗粒比同尺度的Al2O3纳米颗粒表现出更好的氧化作用效果.     

深水气井测试水合物临界沉积粒径及敏感因素

针对水合物颗粒与管壁之间的浸入态与非浸入态两种情况,分析水合物颗粒形成后影响沉积的黏附力和拖曳力因素,建立水合物颗粒沉积过程中的力学模型,在此基础上提出以固固黏附力为主作用力、不发生滚动移除为基本准则的水合物颗粒临界沉积条件判别方法;结合深水气井测试实际工况,分析温度、压力、气相产量、液相产量、流通管径等参数对水合物颗粒移除力矩与黏附力矩的影响。结果表明:水合物颗粒在沉积过程中存在临界粒径,水合物颗粒粒径小于临界粒径时可进一步沉积,否则会在外力作用下被移除;随着温度、气相产量增加,水合物颗粒沉积粒径减小,而压力、液相产量、流通管径增加,水合物颗粒沉积粒径增大;气相产量对水合物临界沉积粒径影响占主导因素。     

溶剂热法制备纳米Fe3O4粉体

通过溶剂热法,以FeOOH作为前驱体,以油酸作为表面活性剂,以十八烯为溶剂,制备了纳米Fe3O4颗粒,研究了油酸和FeCl3用量、反应时间对纳米Fe3O4粒子的大小以及分散性的影响.结果显示,FeCl3用量的增加和反应时间的延长均可使Fe3O4粒子粒径增大,油酸用量的增加会导致Fe3O4粒子粒径先减小再增大.利用XRD、TEM等手段对所制备颗粒的结构、形貌进行了表征,结果表明,所制备的纳米Fe3O4粒子属于反尖晶石结构.FeCl3用量为0.003mol,油酸用量为13.5mL时(即Fe3+/油酸约为1/15),在230℃反应12h得到结晶度较高,分散性良好,平均粒径比较小的纳米Fe3O4粒子.     

介质粒径、形状和生物膜对粪肠球菌在饱和活性炭柱中迁移的影响

通过室内柱实验,研究了介质粒径、介质形状和生物膜对粪肠球菌在饱和活性炭柱内的迁移的影响。结果表明:介质粒径、形状和和生物膜对粪肠球菌在饱和活性炭介质中的沉积与迁移有着重要影响。活性炭介质粒径越小,粪肠球菌在活性炭滤柱中的沉积量越多,流失率越小,在介质粒径为0.8 mm时,出现表面封阻现象;颗粒活性炭比同粒径的柱状活性炭更利于粪肠球菌的沉积;颗粒活性炭表面附着生物膜时,有利于提高粪肠球菌在饱和活性炭内的沉积量,减小其流失率。     

特征参数对DSMC方法模拟声场中颗粒碰撞的影响

直接从颗粒受力和运动出发,基于直接模拟蒙特卡洛(DSMC)方法建立颗粒碰撞模型,模拟声场中颗粒的碰撞过程,通过改变模拟条件,探讨DSMC方法中的特征参数(取样颗粒的数目权重、网格数目、时间步长)对颗粒碰撞率和计算时间的影响.结果表明:频率越大,颗粒容积份额变化越迅速,颗粒空间分布越不均匀;数目权重的增加对颗粒碰撞率影响较小,而对计算时间的影响显著,使其迅速减少;网格数目增加,碰撞率降低,计算时间则先迅速降低,随后在低频时基本不变,高频时略有上升.研究还发现:随着碰撞时间步长的增加,低频声场中碰撞率单调增加,高频声场中碰撞率先增加而后出现波动;碰撞时间步长的增加将引起计算时间减少,减少量在碰撞步长较小时最为明显.     

聚乙烯醇- 硫脲体系中Q态CdS纳米粒子形成条件的探讨

聚乙烯醇体系中以硫脲为表面修饰剂合成了Q态CdS纳米粒子(Q-CdS).借助紫外-可见吸收光谱系统研究了硫脲加入量、pH值及Na2S加入量对Q-CdS形成的影响.结果表明,随着硫脲加入量的增大,Q-CdS粒径减小,粒径分布变窄;减小pH值从14到4对纳米粒子基本无影响,但至pH=2时,Q-CdS的特征吸收峰明显红移,表明形成的CdS颗粒粒径增大;减小Na2S加入量可得到粒径小且粒径分布窄的Q-CdS纳米粒子.