多孔介质中可逆化学反应和传质过程数值模拟

考虑到流体同固体骨架间的化学反应对多孔介质内的传递过程有很大影响,在导出微元体的综合速率表达式基础上,建立了描述当流体同固体骨架间存在可逆化学反应时多孔介质内传递过程的数学模型,运用有效容积隐式方法对其进行数值求解·针对固定床中铁矿石的间接还原反应,分析了流速、颗粒半径、化学反应平衡常数、化学反应速率等主要参数以及Peclet数和Thiele数的相对大小对床层内气体浓度分布和固体转化率分布的影响规律·研究结果对反应器的设计和运行具有一定的参考作用·     

多孔介质对流干燥过程数值模拟

为研究含湿毛细孔介质干燥过程的相变现象,建立了相变的传热传质数学模型.模型中以残余饱和度将多孔介质划分为湿区与干区,湿区和干区以“蒸发界面”动态边界相互耦合.用有限差分方法对多孔介质一维干燥过程进行了计算,数值解表明:干区是等速干燥与降速干燥的分界点;干燥初期多孔介质压力升高,温度下降;随后在等速干燥段温度分布保持不变,在出现干区时再度升高.干区出现的初期,蒸发界面向多孔介质内部推进的速度较慢,在到达介质厚度10%左右时出现转折,随后推进速度加快.     

突发高温下多孔介质的热质迁移模拟

对突发高温作用下多孔介质中发生的动态行为进行了考察。在干燥区采用温度、蒸汽压力和空气压力,在含湿区采用温度、饱和度和空气压力为独立变量来描述多孔介质的热质迁移过程。在数值方法上解决了模型的参数结构和计算速度问题。利用锡的浇铸实验,对模型进行了实验验证。结果表明,在误差允许的范围内,本模型与实验结果较好地相符。利用该数值模型对１０００℃下的开口二维干燥过程进行了模拟。结果表明,突发高温作用下温度的变化速度最快,饱和度的变化最慢,温度、压力、饱和度三者相互关联,综合起来反映了突发高温下传热传质的基本特征。     

离心流化床中多孔介质干燥的传热传质研究

通过对典型的多孔湿物料在离心流化床中干燥过程的理论分析,将含湿多孔介质传热传质过程和物料与气流之间的外部传递过程相耦合,导出了离心流化床的控制方程组,在此基础上,可以对离心流化床中湿物料的干燥过程进行数值模拟。     

考虑毛细滞后的末饱和多孔介质传热传质模型

本文从热湿迁移机理出发，通过在液相渗流中引入毛细滞后的影响，彩用液相运动的最小梯度假设，建立了未饱和含湿多孔介质在考虑毛细滞后效应时传热传质的较普遍的模型理论，并对方程中的热湿迁移特性系数进分析，为进一步发展确定热迁移特性的有效实验方法提供了依据。     

含湿多孔介质传输机理模型系数的确定

从传输机制出发，建立了考虑胀缩效应的含湿多孔介质内部多种输运现象的机理模型，结合解吸等温特性与Ｋｅｌｖｉｎ方程，利用改进的Ｄａｒｃｙ定律推出了液相质传递系数等参数的数学表达式。还将一般分子扩散和Ｋｎｕｄｓｅｎ扩散有机组合，应用改进的Ｆｉｃｋ定律，获得了气相质传递系数等参数的表达式。本模型中各参数物理意义明确，易于确定。     

多孔介质内自然对流传热传质研究

该文研究了含内热源圆柱形多孔介质内不均匀温度分布产生的浮力效应引起的自然对流。给出了以流函数表示的无量纲基本方程,用控制容积法对方程离散并进行了数值计算,得到了多孔介质内的流场、温度场和浓度场,讨论了瑞利数Ｒａ和刘易斯数Ｌｅ对多孔介质传热传质的影响。     

非饱和含湿多孔介质传热传质的渗流模型研究

综述了非饱和含湿多孔介质传热传质模型研究的发展。从多相渗流和扩散迁移机制出发建立以温度、压力和饱和度为基本变量的实用化三参数模型。该模型由一组描述水－汽质量守恒、空气质量守恒和能量守恒的非线性偏微分方程组成。利用该模型对埋管的热过程、砂土物性测量、毛细滞后现象、回湿过程、突发高温作用下多孔介质内部的传热传质过程和冻融过程进行了研究。为了模型的进一步应用,仍需对束缚水饱和度以下毛细压力与饱和度的关系、导热系数的影响因素及其获取方法、非饱和多孔介质传热传质的边界效应和滞后效应的物理机理等方面深入研究。非饱和多孔介质中溶质的运移更是一个饶有意义的研究课题。     

多孔介质传热传质研究的现状和展望

本文综述了国内外在多孔介质传热传质研究方面的现状，总结了我国近年来在多孔介质传热传质研究所取得的重要进展，展望了该研究领域中需要深入研究的方向和有关的发展趋势。     

矩形闭合空间内多孔介质中自然对流传热研究

对底面恒温加热顶面恒温冷却、其它壁面绝热的矩形闭合空间内多孔介质中的自然对流传热问题,简化为二维模型进行数值计算和分析,在Ra≤300范围内,揭示了流场、温度场和换热效果随瑞利数(Ra)变化的特性,证实了从导热向自然对流开始过渡的第一临界瑞利数 Ra_c=40,给出了努谢尔特数(Nu)、瑞利数(Ra)和形状比(A)之间关系的理论计算公式和曲线。     

多孔介质蒸发制冷及传热传质性能的研究

本文论述了多孔窗自由蒸发制冷的基本原理与工作过程,建立了描述多孔填料床中物理量场关系的一维稳态数学模型.文中根据数值计算结果,预测了多孔窗的制冷与工作性能,得到了合理的设计尺寸,讨论了多孔窗空调在中国的应用前景.     

伴有二级化学反应的瞬态质扩散非Fick分析

以Fick第一定律为基础，对伴有二级均相化学的瞬态扩散传质问题进行了分析。结果表明，在化学反应强度为正时，二级反应浓度分布的非Fick解要明显高于一级反应；当化学反应强度为负时，二级反应浓度分布的非Fick解要低于一级反应。     

考虑毛细滞后的未饱和多孔介质传热传质模型

本文从热湿迁移机理出发，通过在液相渗流中引入毛细滞后的影响，采用液相运动的最小梯度假设，建立了未饱和含湿多孔介质在考虑毛细滞后效应时传热传质的较普遍的模型理论．并对方程中的热湿迁移特性系数进行了分析，为进一步发展确定热湿迁移特性的有效实验方法提供了依据。     

多孔介质强迫对流传热中粘性耗散的影响

分析了多孔介质强迫流动传热中粘性耗散的特点,建立了考虑粘性耗散作用的平行平板间多孔介质强迫流动传热模型,并进行了数值计算．考察了雷诺数Ｒｅ、修正的埃克特数Ｅｃ′、板间距与颗粒直径比Ｒｈ以及不同截面位置ｘ／ｈ处的影响．计算结果表明,多孔介质中粘性耗散的作用远大于不填充多孔介质时的粘性耗散的作用,并随着Ｒｅ、Ｅｃ′、Ｒｈ及ｘ／ｈ的增大而增大,有可能大到不再容许忽略的程度     

化学气相冷凝合成纳米颗粒反应器：Ⅱ.传热过程模拟

考虑反应器内高温差带来的流体物性变化,建立了化学气相冷凝反应器内流体流动和传热过程的二维数学模型,采用ＳＩＭＰＬＥＣ算法求解得出了强制对流状态下反应器内速度场和温度场的分布,考察了直管壁面温度,撞击壁面温度,直管出口与撞击面的距离和Ｒｅｙｎｏｌｄｓ准数等参数对反应器内中心轴线上直管出口与撞击面间的温度分布,直管壁面上的直管出口与撞击面间的温度分布以及撞击驻点的Ｎｕｓｓｅｌｔ准烽的影响规律。     

多孔介质内部热质传递的等效耦合扩散模型

基于Whitaker的体积平均方程,在不附加任何新的假设的基础上,寻出一组关于液体饱和度、温度和气相压力的新支配方程,应用该方程组对微孔硅酸钙保温制品干燥过程进行了数值分析.在蒸发速率、平均含湿饱和度及温度变化方面,数值解与实验结果十分吻合.文中还提出了表面质流和表面局部蒸发的概念,根据这两者与外部传质的平衡与转换可以解释临界点出现的机理.