短管填料对沉淀池沉淀效果的改进

在模拟平流式沉淀池、竖流式沉淀池及SBR反应器中,通过放置短管填料可以使浊度去除率提高20％～30％,减少泥水分离的时间,浊度去除率随着放置填料的增加和反应器内水流水平流速的减少而增加,在反应器中放置短管填料可以促进混凝效果,投加混凝剂后可以使浊度去除率提高20％左右,短管填料在反应器中自然放置与固定放置相比,浊度去除率可以提高10％左右。     

辐流式二沉池固液两相流数值模拟

二沉池两相模拟传统上采用标准k-ε（紊流动能-紊流动能耗散率）模型，导致结果失真．利用改进的RNG（重整化群）k-ε两方程紊流模型和简化的多相流Mixture（混合）模型，对辐流式二沉池内速度场和污泥质量浓度场进行了数值模拟．研究结果表明：沉淀池表面和底部存在着两个回流区，约占整个池体积的20％．池内存在着明显的泥水界面和压缩界面，泥水界面距离水面约1.2m，污泥层中相当大的部分是等质量浓度的成层沉淀区，污泥层底部是质量浓度较高的压缩区，高度小于0.1m．模型同实际结果符合较好．     

工业结晶器内流体流动过程的数值模拟

对某无机盐工业结晶反应器中的流体流动过程进行了三维数值模拟,采用多重参考系法(MRF)及标准k-ε模型,分析了桨型、转速、桨的安装高度对结晶器流场的影响情况。计算结果表明:速度分布主要集中于内导流筒内部以及内、外导流筒之间的区域,相应地,结晶器被粗略地划分为对反应结晶过程具有不同作用的两个区域——内导流筒内速度较大的循环区和外导流筒外速度较小的沉降区。通过对循环区和沉降区的速度分布比较,认为推进式搅拌桨的流体流场速度云分布均一性要好于其他型式的搅拌桨,其最佳安装高度为3.5~5.7 m。在合适的搅拌速率下,结晶器沉降区的流体流动速率具有均匀向上的特点,可以有效带出部分小粒子,有利于获得大粒度产品。通过流动过程的数值模拟获得详细的流场分布及操作参数,为结晶器结构和操作参数优化提供了理论指导。实践表明:优化后的产品粒度显著提高,产品中大于0.2 mm的粒子从优化前的不足50%提高到优化后的90%以上,干燥产品的天然气消耗从优化前的22 m3/t降低到优化后的15m3/t,节能降耗效果显著。     

矩形沉淀池内悬浮物沉降模拟

建立了模拟平流式沉淀池中悬浮物的沉降过程模型,以预测沉淀池的去除率。利用标准k-ε紊流模型,考虑悬浮物沉降引起的水体密度变化,采用非正交同位网格下S IM PLE算法求解水动力和悬浮物沉降的耦合模型,使用了能够反映悬浮物沉降特性的双指数沉速公式,底边界上考虑水流对淤泥的冲刷作用,能够更加真实地模拟沉淀池内水流和悬浮物运动情况。比较各工况下沉淀池去除率,得出的最佳挡板高度与经验值相符,同时利用E.Im am所做物理模型的模拟结果进行验证。结果表明,该数学模型在水流流场和悬浮物浓度分布中均能获得较理想的结果。     

平流式沉淀池数值模拟分析

利用前人已建立的二维沉淀池数学模型计算沉淀池内水流的流场和过流曲线,并进行验证,结果表明,该模型能够很好地模拟沉淀池中水流的流动以及示踪剂在池内的流动过程．利用该模型,分别计算平流式沉淀池在不同挡板位置、进水口流速和沉淀池长高比下的水流流场、悬浮物的浓度场,并用示踪剂分别计算其过流曲线．分析比较挡板位置、进水口流速、沉淀池长高比等对沉淀池运行效果的影响,并依此确定沉淀池合理的挡板位置、长高比和进水口流速．     

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。     

基于群体平衡模型的冰浆流动与传热特性数值研究

冰浆作为一种固-液两相流体,由于其储能密度高、流动性及传热性能好而被广泛应用于蓄冷和冷量输送系统.结合Euler-Euler模型和群体平衡模型,考虑固-液相间作用以及固相颗粒的聚并、破碎和融化作用,在颗粒直径变化的基础上对冰浆在水平圆管内的流动与传热特性进行数值研究.研究结果表明:冰浆固相颗粒直径的变化与固相体积分数的变化呈正相关,较大的流速有利于颗粒直径的增大.在入口流速为1.0 m/s与固相体积分数为10%的流动工况下,固相颗粒的直径最大值可从初始状态的125μm增长到139μm.相同流动条件下,当壁面热流密度为50 kW/m~2时,固相颗粒的直径可从初始状态的270μm直至完全融化,热流密度的增大会加快颗粒直径的减小,颗粒直径分布表现出与等温流动工况不同的特性.     

一种涡流除雾器的实验与数值模拟研究

为了解决火电厂使用的折流板除雾器对小粒径雾滴脱除效果差的问题,提出一种新型的涡流除雾器,通过在除雾器中产生涡来使流场复杂,从而增加对小粒径雾滴的脱除效果。通过数值模拟方法研究涡流除雾器和折流板除雾器,并且通过实验对数值模拟进行验证。研究结果表明:当流速为3~7 m/s时,涡流除雾器的总除雾效率比折流板除雾器的总除雾效率大10.8%~29.8%;当流速为3~7 m/s时,涡流除雾器对于20μm雾滴的除雾效率便能达到90%以上;涡流除雾器对小粒径雾滴的脱除效果比折流板除雾器好,如当粒径为10μm时,涡流除雾器的效率比折流板除雾器大17.8%~18.2%;涡流除雾器的压降要比折流板除雾器大,当流速为3 m/s时,差值为193 Pa,而后差值随着流速的增大而增大。     

液体可压缩性对超空化流动的影响

基于多相流模型和运动框架模型构建可压缩超空化流场的数值计算模型,分别使用具有不同物性的流体介质模拟水下跨声速超空化流动,并将数值模拟结果与经验公式结果相互参验,通过对比分析研究在液体可压缩性对跨声速超空化流动的影响.研究结果显示:液体可压缩性对流动参数的分布规律、空化物体的阻力特性和流场的空化情况均有显著影响;考虑液体可压缩性,随飞行速度的增大,射弹的阻力系数将增加,并且在高速工况下超空泡的尺度大幅度减小;可压缩超空化流场中,较300m/s工况,速度为1 900m/s时弹体阻力系数增大约22%,弹尾截面空泡直径减小约30%.     

辐流式沉淀池挡板尺寸对温差异重流水力特性影响的三维模拟

在冬季或夏季,沉淀池内进水与池内水的温差将导致异重流现象,从而影响池内流态及流速。本文选取Realizable k-ε湍流模型,通过设置池内水与进水的不同温度,对进口处两种不同挡板形式的辐流式沉淀池冬季与夏季工况下异重流的演变规律进行三维数值模拟。结果表明:夏季低温水进入池内产生下异重流,而冬季高温水进入池内产生上异重流;夏季高流速水流在沉淀池底部,产生逆时针旋流,冬季高流速水流在沉淀池上部,产生较大的顺时针旋流。长挡板形式下的辐流式沉淀池对冬季产生的上异重流的影响更为明显,使得池内速度场更加均匀。     

全场光学测量中示踪粒子跟随性的数值分析

将量纲分析法引入全场光学测量示踪粒子跟随性的研究中,给出了粒子跟随性的无量纲数学表述。并据此对均匀振荡流场中粒子的运动进行了数值计算,定量分析了粒径、无量纲密度及振荡频率等参数对示踪粒子跟随特性的影响,系统分析和数值模拟了示踪粒子的跟随性,为有效的实现高速复杂流场的全场光学测量提供理论依据。     

歧管式催化转换器的流场分析及结构改进

建立了某催化转化器的流体力学模型,并利用CFD软件对原歧管式催化转化器和改进后的催化转化器的内部流场进行分析．模拟结果表明：改进后催化转化器的流场分布更加均匀,提高了歧管式催化转化器载体前端截面的气流分布均匀性指数和催化剂使用率,与此同时,改进方案还减少了歧管式催化转化器运行时的压力损失,在一定程度上提升了发动机燃油经济性和歧管式催化转化器的使用寿命．     

三椭圆柱体绕流流场和压力场的边界元分析

采用了边界元方法，对三椭圆柱体的绕流流场和压力场进行了研究，在计算时为了避免角点处法线不连续性现象的发生，采用非协调单元法对角点进行了处理。给出了三椭圆柱体的绕流流场和压力场。     

板坯连铸机结晶器内钢液流动的数值分析

采用有限差分法和ｋ－ε湍流模型对板坯连铸机结晶器内钢液的流动进行了数值计算。分析了双侧孔浸入式水口射流角度。连铸速度，以及水口浸入深度等操作和设计参数对流场的影响。     

涡街流量传感器在二维和三维流场中特性之比较

涡街流量传感器中的涡街现象存在于三维管道中,其信号特性表现出与二维情况较大的差异．研究这种差异对于涡街流量传感器的设计以及三维建模具有十分重要的意义．通过在近似二维流场（水槽中）以及三维流场（管道中）的实验,发现管道中的涡街频率比水槽中高出至少1倍,且最强信号出现的位置比水槽中更靠近旋涡发生体,由此引发了对二维、三维涡街流场特征的研究．通过数值仿真,揭示了造成差异的原因是管壁的约束作用以及涡管的扭曲,同时对涡街流场的速度分布等特征进行了分析．     

垂直弹射系统弹射初始阶段内流场数值分析

针对燃气活塞弹射装置在垂直发射系统中的应用,采用计算流体软件Fluent的源项法,用UDF(用户自定义函数)编译来实现火药燃气的质量、动量、能量向高压室的注入,对弹射初始阶段高压室和低压室内燃气流场进行了数值分析,得出以下结论:高压室压力在破膜前快速上升,破膜后缓慢上升的趋势,在高压上下两端压力应力集中,低压室呈中间和两端压力应力集中现象,同时高压室形成的低速燃气经导管产生激波形成超声速燃气流撞击低压室,并分析了压力和速度对弹射装置的影响。计算结果表明,该方法能够较好地仿真弹射装置燃气流场的特性,为弹射装置优化设计和装药设计提供理论依据。     

野外全风向梯度集沙仪集沙流场特性的数值分析

为认识集沙仪腔内的速度场与压强场的变化规律,以及改进野外集沙仪和防沙工程措施提供依据,本文针对兰新铁路沿线布置的普通无排气孔集沙仪和改进后的有排气孔的全风向梯度集沙仪,采用CFX数值分析程序对全风向梯度集沙仪腔内的流场(速度场、压强场)特性要素和集沙效率进行数值计算与分析,结果表明:有排气孔的集沙仪的集沙效率远大于无排气孔的集沙仪的集沙效率,改进后的全风向梯度集沙仪在不同风速下集沙率均在90%以上。     

风机内空气流动仿真研究

采用大型通用有限元分析软件ANSYS对风机内的空气流动进行仿真分析,得到流体的速度、压力的分布图,并对风机出口处的速度场进行了数值模拟,为风机的优化设计提供了依据。     

干气密封气膜流场数值分析

基于计算流体动力学(CFD)中的动压效应基本理论,建立了T型槽干气密封气膜流场控制微分方程,采用CFD软件包Fluent工具对气膜压力场进行求解,得到了计算区域径向压力的分布,由此得出T型槽干气密封能产生较好的流体动压效应的结论,并就部分槽型几何参数对密封性能中的无量纲开启力和气膜刚度的影响进行分析,得到了部分参数的最佳值.     

基于数值模拟的水下发球管汇系统流动与冲蚀

水下发球系统具有作业成本低、无需长时间停井的优势,应用前景广泛。发球管汇系统管道结构复杂,管道内流场变化规律不清,出砂现象严重,在发球过程中会出现高流速,易发生冲蚀。基于某水下发球管汇系统,应用计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD)的方法进行流场计算及冲蚀分析。结果表明,管内流速分布不均,弯管与T形管区域存在偏流;气液两相分布较为均一,但在竖直管段存在积液。对比冲蚀模型的计算结果,发现Generic与DNV模型计算结果相对准确;颗粒冲蚀速率较大的位置主要分布在含液区域或气液界面处,且竖直管段的冲蚀速率比水平管段更大;当颗粒含量为10×10^-6 kg/m³时,颗粒直径为100μm时,最大冲蚀速率为0.21 mm/a;最大冲蚀速率随着砂颗粒含量的增大、含砂量的增大而增大;且随着砂粒直径的增大,冲蚀区域愈趋向集中。管内流速高,长时间运行时冲蚀现象严重,需加强关键冲蚀区域的防护措施,提高腐蚀裕量,以保障管汇系统的安全运行。