超低浓度甲烷气体催化燃烧数值模拟

使用FLUENT软件对超低浓度甲烷气体在壁面涂有Pt/Al2O3催化剂的蜂窝型燃烧器微通道中的催化燃烧情况进行数值模拟,计算分析入口甲烷浓度,催化壁面温度以及燃料入口流速对甲烷转化率的影响。结果表明,随着入口甲烷浓度的增大,催化壁面温度的升高和燃料入口速度的降低,甲烷转化率会增大。当燃料入口流速为0.1m/s,甲烷体积浓度为1%,壁面温度为950K时,甲烷转化率可以达到97.0%。     

潮流数值模拟与参量辨识

讨论了有潮汐流动与水泵变化动力系统的数学模型,给出了确定开边界及其函数的有效方法,首次建立关于谢才系数与开边界函数选取辨识模型,并论述了有关性质,研制的软对大连双岛湾海域作了实际计算,得到了数值结果与实测数据符合很好。     

甲烷氧化菌对煤吸附甲烷的氧化特性

在煤样中加入甲烷氧化菌AEM1235菌悬液,充入CH4或CH4与O2的混合气体进行等温吸附实验以测定甲烷氧化菌对CH4的氧化能力.在两种充气条件下的吸附与脱吸附实验结果均显示出气体中CH4量显著减少和CO2增加的变化.在充气5.0 MPa、添加菌液量为18.75%条件下,充CH4气体、CH4与O2的混合气体时的CH4减少量分别可达其饱和吸附量的121.18%和244.39%,表明在高压、缺氧或充氧的条件下甲烷氧化菌对煤样中吸附的CH4均具有吸收和氧化的作用,这种作用随菌量增加或压力升高而加强,并且有O2存在可以促进甲烷氧化细菌对CH4的吸收和利用.该结果表明在地下煤层的高压和缺氧的条件下甲烷氧化细菌仍然具有较强的吸收和氧化煤层中结合态CH4的能力.     

钨合金力学行为的计算机数值模拟——宏观力学性能

在微观力学行为分析的基础上，对９０Ｗ合金宏观力学性能及其与微观结构因素（粘结相力学参数）之间的关系进行了计算机数值模拟研究，结果表明：钨合金性能与粘结相力学参数密切相关，随着粘结相弹性模量增加，合金的抗拉强度增加，但延伸率当粘结相屈服强度≤８００ＭＰａ时，合金抗位强度随粘结相屈服强度增加而增大，在粘结相屈服率为８００ＭＰａ时达到最大值，随粘结相抗拉强度增加，合金抗拉强度和延伸率呈近似线性规律增加，     

微细通道内甲烷部分催化氧化的反应特性

基于详细基元反应机理,对微细通道内Rh催化剂表面低浓度CH4部分催化氧化的反应特性进行了数值研究,重点考察了进口温度、CH4/O2体积比以及H2O对CH4部分催化氧化的影响.结果表明:在Rh催化剂表面,CH4的反应为动力学控制,而O2的反应为扩散控制;由于O2的高反应性,CH4首先与O2发生氧化反应,完全氧化产物和部分氧化产物均有生成;当O2被消耗以后,CH4与H2O发生重整反应,而CO2的重整反应没有发生;C/O体积比的增加会导致重整区积碳量的增加,从而CH4的转化率以及部分氧化产物的生成量降低,甚至重整反应停止;添加H2O能够有效地抑制积碳,并促进H2和CO2的生成.     

超临界甲烷在竖直圆管内加热的数值模拟

在超临界压力下甲烷的相变现象消失,并且物性变化非常剧烈,换热过程变得相当复杂.通过数值模拟软件FLUENT导入制冷剂物性软件REFPROP中超临界甲烷的材料模型,在准确反映超临界甲烷的热力性能和传输物性变化的情况下,采用数值模拟的方法对竖直加热圆管内超临界压力下甲烷的传热特性进行了研究.在分析不同工况下超临界甲烷换热情况的基础上,重点研究了浮升力对换热的影响,并得出了适用于甲烷的浮升力影响判别标准.结果表明:换热系数随着压力的减小而增加;当流体平均温度接近临界温度,壁面温度大于临界温度时有利于换热;在高热流密度,低质量流量的条件下容易造成传热恶化;浮升力改变了径向速度分布曲线,抑制了湍动能的产生,削弱了换热.     

多孔铜合金高温压缩蠕变行为的数值模拟

采用RDL05电子蠕变疲劳试验机,在不同温度（550,600,650,700℃）以及不同应变速率（10-4,10-3,10-2／s）条件下对多孔铜合金进行高温压缩实验,获得多孔铜合金真应力一应变曲线,计算并得到相应温度下的蠕变本构方程．采用ANSYS软件对多孔铜合金进行高温压缩蠕变模拟,研究了孔径、载荷、孔形等因素对多孔铜合金蠕变性能影响．研究结果表明,孔径越大,温度、载荷越高,多孔铜合金蠕变变形越大,蠕变速率更快,蠕变性能越不稳定;在蠕变过程中,内棱孔壁处容易引起应力集中;孔隙形貌对多孔铜合金结构影响很大,随着孔形边数的增加,多孔铜合金结构越不稳定;在相同载荷下,三角形孔压缩量最小,圆形孔压缩量最大．     

套室内厨房油烟浓度的数值模拟

采用稳态不可压缩雷诺时均N-S方程、k-ε湍流模型,对套室内厨房油烟浓度进行了三维空间数值模拟。通过对浓度扩散方程添加源项以表示烟气发生率,采用交错网格控制容积法将计算区域进行离散,用SIMPLE算法求解离散控制方程。模拟结果表明,排烟方式的不同和排风量的大小对厨房油烟浓度及速度的分布均产生一定的影响,在相同的排风量情况下,上排烟的效果要优于侧排烟,但排风量增至一定程度后,并不能明显改善排烟效果。研究结论有助于有效预测厨房油烟浓度分布和污染物传播规律,保护套室内人体健康安全。     

住宅厨房油烟浓度的数值模拟和实测

为了确定住宅厨房合理的排风量,改善厨房内空气质量,运用CFD技术对不同排风量下厨房油烟的浓度场分布进行了建模和数值模拟,利用有限容积法和SIMPLE算法对微分方程进行离散求解,对模拟结果进行了分析和实测验证.认为增加排油烟机的排风量对改善厨房的排烟效果是有效的.但一味增加排风量不仅浪费能量,而且对改善排烟效果作用也不大.结合实例结果,对排烟效率进行了分析.     

微细直管内甲烷/氧气燃烧的实验和数值模拟

为了解微小燃烧室的工作特点,建立了微细直管的实验系统,采用氧气和甲烷气体进行了2个混合比的燃烧实验,实时采集壁面的温度分布。同时考虑微细直管内的燃烧、流动,以及与外界的换热,采用三维数值模拟方法对该微细直管燃烧室进行了数值计算,数值模拟结果与实验结果比较一致。研究结果表明,微细直管的内径较小,充分燃烧需要很长的微细直管;微细直管与外界的换热量很大,占总燃烧放热的40%左右,其中辐射换热量最大,占总换热量的70%,燃烧室需要采用低发射率的材料来减小辐射散热损失。     

Ni系低温钢的高温氧化行为研究

为研究Ni系低温钢的高温氧化行为,利用Setsys Evolution型高温同步热分析仪对Fe-3.5Ni和Fe-9Ni钢在700~1200℃的氧化行为进行了研究,采用电子探针(EPMA)、场发射扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等手段表征了氧化物微观形貌和物相组成.结果表明:700~1200℃条件下氧化2h后,Fe-3.5Ni钢和Fe-9Ni钢的氧化增重曲线规律相似,相同氧化温度条件下,单位面积Fe-9Ni钢的增重量低于Fe-3.5Ni钢.随氧化温度的升高,试样表面依次出现团絮状、晶须状和不规则多边形状Fe₂O₃.氧化分为内氧化和外氧化,内、外氧化层厚度随氧化温度的提高逐渐增加,且900℃是两种钢外氧化层厚度发生突变的临界温度.内氧化层由FeNi₃和混合物(FeO+Fe₃O₄)组成,外氧化层由Fe₂O₃,Fe₃O₄和FeO组成,且外氧化层内包裹着尖晶石相NiFe₂O₄;随着Ni含量增加,NiFe₂O₄增多并形成连续的薄带.     

超低渗油气藏非对称压裂数值模拟理论及应用

以鄂尔多斯盆地某采油区延长组的长6油层组为例, 利用测井资料开展地质建模、三维岩石力学场和三维应力场研究, 获得井筒以外空间任一点与压裂密切相关参数的非均质网格节点数值模型。依据岩石破裂准则定量模拟计算出压裂缝的实际展布形态, 建立非对称裂缝空间分布模型, 包括缝高、缝长、缝宽和裂缝的走向。结合生产动态资料, 开展剩余油分布研究, 提出单井重复压裂措施方案。经过现场实施, 日增产原油4吨左右, 效果显著。     

自结合碳化硅材料高温氧化行为研究

研究了气孔率为１１ ．５ ％ 的自结合碳化硅材料在１ ３００ ℃空气中的高温氧化行为．研究结果表明：氧化初期形成的非晶态ＳｉＯ２ 对材料中孔隙与裂纹尖端起钝化作用，造成材料室温强度随氧化时间的增加而增加．当氧化２２ ．５ ｈ 时，材料强度最高，达２９３ ＭＰａ；随着氧化时间的增加，非晶态ＳｉＯ２ 晶化形成方石英，以及冷却过程中引发的表面裂纹，造成材料室温强度的降低．表面裂纹的出现，使得自结合碳化硅的氧化增重动力学曲线符合对数规律     

高硬度涂层磨削温度场的数值仿真和实验研究

采用数值仿真和实验研究相结合的方法,分析了WC-Co高硬度涂层磨削温度场.以矩形移动热源理论为基础,结合实验加工条件和工件材料性质,通过合理的假设简化,建立了金刚石杯形砂轮磨削WC-Co高硬度涂层材料的温度场数学模型,利用有限元方法对磨削温度场进行了数值仿真,提出了涂层磨削温度的实验测量方法并对涂层表面磨削温度进行了实验研究.实验结果与仿真结果基本一致,表明所提出的高硬度涂层温度场数值仿真和实验研究方法能比较真实地反映WC-Co涂层材料在磨削过程中的温度变化情况.     

700MPa级高强钢水蒸气条件下的高温氧化行为

采用高温同步热分析仪(TGA)对高强钢的高温氧化行为进行了系统研究,分析了不同相对湿度条件下氧化质量变化规律,并采用场发射电子探针(EPMA)表征氧化铁皮厚度、截面形貌及元素分布,同时采用X射线衍射(XRD)分析氧化层的物相组成.实验结果表明,在1000℃的不同相对湿度条件下,氧化质量变化曲线由线性规律转变为抛物线规律...     

蓄热换热的温度分布与热饱和时间的数值模拟研究

在计算流体力学数值分析软件基础上，运用数值方法模拟了陶瓷蜂窝蓄热体的蓄热换热过程，得到了蓄热体及气体的轴向温度分布曲线，分析了温度随时间的变化规律，同时讨论了换向时间、烟气入口温度、蓄热体高度、蓄热材料比热等参数对热饱和时间的影响，为进一步研亮蓄热式换热机理提供了初步的理论依据．     

燃气喷射对高温空气燃烧室内流动影响的数值研究

用所开发出的计算程序 ,在高温空气燃烧炉燃气烧嘴的多种喷射方式下 ,通过改变烧嘴的间距、烧嘴的同向或逆向喷射以及烧嘴的周向布置个数等条件 ,对炉内三维等温流场进行了相应的数值模拟·分析了炉内的流场结构及流动特性·模拟结果表明 :合适的烧嘴间距、燃气的逆向喷射以及多个烧嘴的对称布置等方式均能获得炉内合理的流场结构 ,并有效地利用回流区混合的低氧条件 ,从而实现高温空气低氧燃烧的技术关键·模拟结果与相似模型炉的实验研究资料相符合     

高能量密度等离子体表面微晶化对Fe_3Al高温氧化的影响

应用高能量密度等离子体对Ｆｅ３Ａｌ进行微晶化处理，在合金表面获得了晶粒尺寸介于１０～１００ｎｍ的微晶层。对比研究了铸态Ｆｅ３Ａｌ微晶处理前后在空气中１０００℃高温氧化的行为和规律，发现微晶化处理后，合金表面在氧化过程中形成了微晶氧化膜，极大地改善了氧化膜的塑性和粘附性，氧化速率显著降低，氧化动力学服从４次方规律。     

高低温试验箱内温度场实验及数值研究

高低温试验箱内部循环风速的大小对试验区的温度变化速率和温度场均匀性有着关键性作用,为了提高温变速率和温度场的均匀性,以内箱体积576 L的高低温试验箱作为研究对象,通过数值模拟分析6种送风方案(送风风速依次为1、2、3、4、5、6 m/s)下试验箱内试验区的温变速率、温度场,并计算分析能量利用系数.结果表明,方案1、2...     

一种网格加密方法在壁温响应模拟中的应用

通过引入径向距离变换函数，建立一种与身管温度梯度变化相适应的网格划分方法。计算表明，该法可以有效避免预测结果振荡、加快收敛速度。在利用微型机模拟和监控多发连续射击状况下特种弹发射热安全性问题的研究中，该方法得到应用。