化学气相冷凝合成纳米颗粒反应器研究：Ⅰ.流体流动过 …

建立了化学气相冷凝反应器内层流状况下流体流动的数据模型,采用ＳＩＭＰＬＥＣ算法求解了反应器内速度和压力的分布,并对计算值和文献值进行了比较。考察了Ｒｅｙｎｏｌｄｓ准数,直管出口与撞击面的距离等参数对反应器内流型,轴向中心速度,径向最大速度,沿击板压力分布的影响规律。     

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。     

径向反应器流体流动行为研究

研究了径向反应器流体流动行为。从动量定理出发推导出动量恢复模型，测定了主流道动量恢复系数和分流、集流情况下的穿孔阻力系数，为主流道设计提供了依据。     

化学气相浸渗反应器内气体流场的数值模拟

控制化学气相浸渗(CVI)反应器内的反应气体流场是获得理想沉积物的关键技术之一, 通过建立质量守恒、动量守恒、能量守恒和化学反应守恒4个微分方程及其边界条件, 采用有限单元法对CVI反应器中复杂且不可观察的气体流场进行数值计算. 数值计算结果表明, 喷嘴形状及其与衬底相对位置对流场形貌有显著影响. 采用π/6的斜口喷嘴, 并使其中心轴线与通过它和圆柱形衬底交点切线的夹角为π/6时, 反应器内基本消除了回流.     

SiC涂层化学气相沉积过程的数值模拟

根据化学气相沉积法的工艺特点,对C/C复合材料SiC涂层的制备过程进行了数学建模和有限元模拟,得出了反应器内以及试样表面反应物浓度的变化规律,并且获得了反应器内反应物浓度与沉积产物间的关系.结合实验分析,验证了SiC涂层晶粒尺寸的变化和沉积形貌的演变是由于反应气体浓度分布随位置变化造成的:沿着反应气体流动的方向,反应物浓度逐渐降低,沉积得到的SiC晶粒尺寸逐渐减小,沉积形貌由堆积岛状到颗粒状再到晶须状逐级演变.     

滴流床加氢裂化反应器内流体流动的数值模拟

采用计算流体力学(CFD)方法,利用Fluent软件中多孔介质模型对某实验室规模滴流床反应器进行数值模拟;对比考察3种多孔区域三相动量相互作用模型对计算结果的影响;通过模拟计算得到具了反应器内速度场、压力场及持液量的详细信息,并对压降和持液量进行分析对比.结果表明,模拟计算结果与文献中实验报道结果相符,在3种动量相互作用模型中双流体界面力模型能描述床层的微观流动特征(壁流).     

论多孔介质中流体流动问题的数值模拟方法

简要介绍了多孔介质中流动问题的数值模拟方法及其发展现状,对各种方法的优劣及适用范围进行了评价。对多孔介质－纯液体耦合流动区域的数值模拟方法及发展现状进行了综合对比。多孔介质模型方法可以用于多孔介质中液体流动问题的数值模拟,并且非常适于进行多孔介质－纯液体耦合流动区域的数值模拟。     

论多孔介质中流体流动问题的数值模拟方法

简要介绍了多孔介质中流动问题的数值模拟方法及其发展现状 ,对各种方法的优劣及适用范围进行了评价。对多孔介质纯流体耦合流动区域的数值模拟方法及发展现状进行了综合对比。多孔介质模型方法可以用于多孔介质中流体流动问题的数值模拟 ,并且非常适于进行多孔介质纯流体耦合流动区域的数值模拟。     

三角形微通道中环状冷凝过程的数值模拟

建立了三角形微通道中环状冷凝的一维稳态模型,给出了等边三角形微通道中环状冷凝过程的液相毛细半径沿轴向的变化曲线.计算发现,在等边三角形微通道中,气液界面毛细半径先沿程急剧增加,然后趋向平缓,最后再急剧上升,且毛细半径的平缓段占据了绝大部分冷凝段总长度.在接触角和通道热流密度较小或者通道水力直径和入口蒸气压力较大时,冷凝段长度较长.在冷凝过程中,流速和液相压力沿程变化剧烈.该模型较好地解释了三角形微通道环状冷凝机理,并能用于估算冷凝过程的部分参数,为进一步推导更完善的微通道冷凝模型奠定了基础.     

Al2O3-H2O纳米流体管内流动特性数值模拟

采用数值模拟的方法研究了柱状管内Al_2O_3-H_2O纳米流体低流速的流动特性与换热机理.重点探究三维开口系稳态模型在不同体积分数的纳米颗粒情况下,对流动速度场和温度场的影响以及流动过程中的压降变化,并分析了Al_2O_3纳米颗粒对流动过程中的整体换热的影响.数值模拟结果表明:对于给定的入口流速,随着体积分数的增大,纳米流体各处温度、流动速度明显趋于一致,换热效果增强;压降梯度上升;纳米颗粒的布朗运动是影响换热与流动的主要因素,由于颗粒布朗运动的扰流与混合,各微元状态相互联系增强了流动均匀性.     

螺旋升流式反应器流态特性的数值模拟

为了分析螺旋升流式反应器去除COD及N、P效果好的原因,利用计算流体力学(CFD)商用软件PHOENICS对螺旋升流式反应器厌氧段的流态特征进行了模拟研究.研究结果表明:螺旋升流式反应器内流体流态为以螺旋方式上升的推流流态和完全混合流态,其中推流流态约占65%.反应器兼有PFR和CSTR 反应器的特点,使其具有较好的处理能力.     

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。     

压力能驱动的自搅拌反应器流动特性数值模拟

提出了一种新型自搅拌管式反应器,并采用数值模拟方法对新型自搅拌溶出反应器内的流体流动特性进行了研究.在搅拌转速不变的情况下,研究了不同入口流速对反应器内部流体流动的影响.结果表明:不同流速下,反应器内部轴向流速整体分布均匀,但反应器入口和出口的流体,由于受到扰动作用速度偏大,且靠近出口的流速低于入口附近流速.径向靠近壁面处速度稍大,靠近搅拌轴处速度略小,说明搅拌桨叶端部对流体作用更大.入口流速为8.3 m/s时,更利于反应器内环流的形成.     

耗散粒子动力学在流动数值模拟中的应用

对耗散粒子动力学方法在流动问题中的应用进行了理论及数值研究，给出了耗散流体粒子运动的控制方程组、边界条件、数值方法及随机数据统计方法等．提出用固壁粒子层结合流体粒子反弹运动的方法来处理固壁边界有滑移流动边界条件，有效地消除了目前耗散粒子动力学及分子动力学模型在固壁附近的粒子密度波动问题．利用该方法编程计算了2类流动问题：方腔驱动流动与泊肃叶流动，计算结果与现有的理论及数值结果比较吻合，验证了所采用的数学模型、计算方法在流动数值模拟中的可行性及潜在优势．     

椭圆管外含不凝气体的蒸汽凝结传热的数值研究

对含不凝气体的蒸汽掠过椭圆管外,伴随凝结发生的传热传质现象进行了数值模拟。研究了等周长椭圆管长短轴比(a/b=1.0~4.0)、工质进口速度(v)以及蒸汽质量分数(Y_v)对凝结传热及复合传热的影响。研究发现,当a/b为1.0时,凝结传热最强,随着a/b增大,椭圆管外凝结换热系数有所降低;当椭圆长短轴比为4.0时,约下降20%;椭圆管外的平均凝结换热系数随着进口速度和蒸汽质量分数增大而增大。     

层流假设在型腔充填过程数值模拟中的适用性

根据Ｊ．Ｃａｍｐｂｅｌ的基准实险,采用层流假设和紊流模型对其充填过程中的流动现象进行三维数值模拟,进而逐步改变其直浇道高度,用上述２种方法进行数值模拟实验对比．根据所得结果的比较,提出了一个浇注系统最小断面处的临界雷诺数,该处的雷诺数小于此值时,采用层流假设进行模拟是合适的;而大于此值时,应采用紊流模型．     

文丘里热解反应器结构对流场影响的模拟研究

文丘里热解反应器制备的氧化铈产品存在粒径不均的现象,需要对文丘里热解反应器进行结构优化,进一步强化气固混合效果和倒吸效果,改善粒径分布.利用Fluent19.0软件,采用欧拉-欧拉多相流以及标准k-ε模型研究了9种不同结构的文丘里反应器内部氯化铈热解过程,分析了反应器内部气固混合和倒吸效果.结果表明:引流管长度为35mm,气固混合效果最好;引流管长度45mm,倒吸能力最好.喉管长度为150mm,气固混合效果最好;喉管长度为100mm,倒吸能力最好.扩张段直径与收缩段直径比为2∶2时,气固混合效果最好,倒吸能力最好.     

连续铸造复合轧辊结晶器流场的数值模拟

采用湍流两方程模型,对连续铸造复合轧辊组合结晶器内钢液的流场进行了数值模拟研究,分析了拉坯速度及浇注倾角等工艺参数对组合结晶器内钢液流场的影响.结果表明:钢液进入组合结晶器后分为三个流股,其中的两个流股对称地沿周向流动的同时向上反卷,在组合结晶器的上部形成两个对称的漩涡;另一个流股沿周向流动的同时向下流动,最终以几乎相等的流速流出结晶器.涡心位置随着拉坯速度的增大而下移,同一拉坯速度下,漩涡涡心在浇注倾角为60°左右时最低.在相同的拉坯速度下,随着浇注倾角的增大,钢液流股的穿透深度也随之增大.浇注倾角为15°时,钢液对辊芯的冲刷速度较大,而浇注倾角为90°时,钢液对辊芯的冲刷速度较小.