水涡轮机械流场中的颗粒运动

从流体力学的基本理论出发，分析了固体颗粒在任意流场中的受力，导出了该流场中稀疏固体颗粒的运动方程，同时导出了固体颗粒在柱坐标系下的水涡轮机械流场中的运动控制微分方程式，给出了求解颗粒运动的数值计算方法，并求解了固体颗粒在一混流式水轮机转轮流场中的运动轨迹。     

涡轮机械流场中单颗粒的运动方程

针对涡轮机械的工作介质中含有固体颗粒对过流部件的颗粒磨蚀严重,但颗粒运动规律及相关特性尚不十分清楚的状况,从两相流和边界层理论出发,通过对固体单颗粒在涡轮的主流场及过流部件表面边界层中的受力分析,由牛顿第二定律推导出了描述涡轮机械流场中单颗粒的运动方程,并进行了数值算例分析,从中反映出了固体颗粒在该流场中的运动规律.该数学模型(方程)可用来进一步分析和研究涡轮机械内部流场中的颗粒运动及其对过流部件壁面产生磨蚀的影响.     

水涡轮机械单位工作参数方程

根据水涡轮机械的工作原理,对几何相似的水涡轮机械,导出了其单位工作参数所必须满足的方程.同时导出了水涡轮机械水力效率参数方程.这些方程反映了水涡轮机械各运行工况下,单位工作参数间的关系以及该工况的水力效率.它们对水涡轮机械的性能预测有一定的作用,也是水涡轮机械优化设计中较重要的参数水力效率.     

固体颗粒在竖直向上管内流场中的运动规律

对单个颗粒竖直向上管内层流,紊流中及在液体发生上变时的运动规律进行了较为系统全面的分析,建立了计算方程。研究结果表明,颗粒在随流体轴向运动的同时还存在向管中心方向的径向迁移,固体颗粒到达管中心后会随流体一直向上运动,在近壁面处存在一个流化死区,流化死区的大小与流体流态,固体颗粒的大小和密度有关,固体颗粒尺寸及密度愈大,流速愈小,则流化死区愈大,液体相变对颗粒的运动也产生重要的影响。当热流密度不是很     

热力涡轮机械的数字仿真

本文发展了一种积木式的动态仿真程序，它可以仿真由典型设备作任意组合的热力涡轮机械系统。每一个典型设备是一个易于和其它设备相联结的子系统，有一套节省机时的联结方法。本文中所介绍的程序可用于计算非线性系统的大扰动下的过渡过程。文中把催化裂化装置中的能量回收系统作为上述方法的应用实例。     

固体颗粒在竖直向上管内流场中的运动规律

对单个颗粒在竖直向上管内层流、紊流中及在液体发生相变时的运动规律进行了较为系统全面的分析,建立了计算方程。研究结果表明,颗粒在随流体轴向运动的同时还存在向管中心方向的径向迁移。固体颗粒到达管中心后会随流体一直向上运动。在近壁面处存在一个流化死区,流化死区的大小与流体流态、固体颗粒的大小和密度有关。固体颗粒尺寸及密度愈大,流速愈小,则流化死区愈大。液体相变对颗粒的运动也产生重要的影响。当热流密度不是很大,液体流量较小且在起始截面处的液相为单相饱和液体时,管内相变会对固体颗粒的运动规律产生明显的影响;而当液体流量较大且为紊流流动时,这一影响较弱     

基于DEM-CFD耦合方法的水合物与砂颗粒运动分析

采用离散元素法(discrete element method,DEM)和计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)的耦合方法,对海底水合物中砂颗粒和水合物颗粒运动进行了研究。利用球形颗粒沉降模拟实验验证了耦合方法的可行性,分别分析了单个砂颗粒和单个水合物颗粒运动过程中颗粒位置、速度、受力及角速度的变化规律。结果表明:砂颗粒向容器底部沉降,在到达底部时发生碰撞,同时颗粒发生旋转;水合物颗粒向上运动,颗粒没有发生旋转。最后对颗粒群进行了模拟仿真,结果表明,DEM-CFD耦合法能够模拟大量颗粒运动的复杂流动,并且能从微观尺度分析颗粒受力和运动情况,对水合物颗粒和砂颗粒运动的研究提供了一种可靠有效的方法。     

用Lagrange方法分析颗粒在湍流场中的运动

用Ｌａｇｒａｎｇｅ方法推导了固体小颗粒在湍流场中无因次运动方程，给出了该方程的一个线性微分方程形式。求解了颗粒在湍流场中的湍流运动特性，包括颗粒的能量频谱，颗粒速度方均值，Ｌａｇｒａｎｇｅ相关函数及颗粒的湍流扩散，同时给出了颗粒线性微分运动方程的通解。     

基于非解析计算流体力学和离散单元法的大颗粒在流场中的高效率运动模拟

为实现占据多个流体网格的大颗粒在流场中运动的仿真,基于计算流体力学和离散单元法耦合(computational fluid dy namics-discrete element mothod,CFD-DEM),提出了一种新的数值方法.使用黏结颗粒模型将大颗粒近似表示为多个小球形颗粒黏结而成,基于非解析CFD-DEM方法计算流体对每个小球颗粒的作用力,将所有小球颗粒运动参数的平均值用于描述整个黏结颗粒的运动状态.通过黏性流体中球形大颗粒的沉降运动模拟,比较仿真结果与相关实验数据,结果表明:该方法不仅能准确模拟球形大颗粒的沉降运动,而且与浸没边界法相比计算效率更高.与传统的解析CFD-DEM方法相比,此方法还可以方便且准确地模拟三维情况下非球形大颗粒在流场中的运动.     

颗粒在粗糙平面上运动的研究

为了了解颗粒物质的力学机制,人们建立了许多模型。作者采用一维的stochastic模型来分析一个颗粒在一个粗糙倾斜平面上的运动,改进前人所做的工作,考虑了摩擦存在时的情况,并给出一些讨论。     

循环流化床内颗粒团运动的研究模型

颗粒团运动是循环流化床中气固两相流动的重要特征之一。本文描述了一种循环流化床内颗粒团运动的研究模型,给出了该模型中颗粒团的基本概念及其相关的物理模型与数学模型,对单颗粒及颗粒团的碰撞、破碎、粘附等过程对颗粒团运动的影响进行了初步的理论研究及数值假定,提出了基于轨道模型上的用于研究颗粒团运动的数值计算方法及计算过程,为全面研究颗粒团现象奠定了基础。     

用Lagrange方法分析颗粒在湍流场中的运动

用Ｌａｇｒａｎｇｅ方法推导了固体小颗粒在湍流场中的无因次运动方程，给出了该方程的一个线性微分方程形式。求解了颗粒在湍流场中的湍流运动特性，包括颗粒的能量频谱、颗粒速度方均值、Ｌａｇｒａｎｇｅ相关函数及颗粒的湍流扩散，同时给出了颗粒线性微分运动方程的通解。     

内锥旋流器的流场特性及颗粒分级性能分析

內锥旋流器(ICH)是一种锥段结构倒置的新型旋流器,目前主要用于液-液的相分离。为了探索用ICH进行颗粒分级的可行性,通过雷诺应力湍流模型与Eulerian双流体模型耦合(RSM+TFM),构建ICH和常规旋流器的气-液-固三相流场,从流场压降、速度分布、颗粒运动行为以及分离效率4个方面进行对比分析。模型有效性的验证结果显示:文中构建的CFD数值模型与相关的实验结果吻合度较高,对切向速度、轴向速度以及分离效率的预测可靠。研究结果表明:与常规旋流器相比,ICH的流场压降更低,有利于减少分离作业的能耗,但也导致其离心力场强度处于较低水平;另一方面,ICH对粗颗粒的分离效果较好,溢流输出的细化产物质量较高,而对细颗粒的回收能力较差,底流流失的细颗粒数量较多。     

撞击流中单颗粒运动行为的数值模拟

通过采用格子波耳兹曼方法模拟撞击流流场,采用拉格朗日法跟踪颗粒相,对单颗粒在撞击流中的行为进行了数值模拟,得到了不同Re数和不同喷嘴间距H与喷嘴高度W比值(H/W=1,2,4)时颗粒的运动轨迹图,以及颗粒在流场中的最大渗入深度和停留时间.同时,对颗粒在湍流撞击流中的运动规律也进行了初步探讨.计算结果表明,当H/W一定时,随着Re的增大,渗入深度变长,停留时间却变短;而当Re不变时,随着H/W的变大,渗入深度和停留时间都变长.     

牛顿流体中的固体颗粒运动模型分析及应用

从更普遍的情况出发,重新推导了任意流体流速及固液密度条件下的牛顿流体中的固体砂粒运动（沉降或上升）末速计算模型。根据已有的实验结果,分析比较了过渡区和层流区各种阻力系数模型计算的准确性,以及各流型之间过渡时的基本变化特征。结果表明,层流区各阻力系数模型计算结果相差不大;过渡区阻力系数计算模型中,窦国仁、董长银、Кляико、S.H.A llen、冈恰洛夫5种公式准确性依次变差;层流区向过渡区的计算结果转变比较平滑,而过渡区向紊流区的转变明显不连续。     

圆柱尾迹中颗粒运动的直接数值模拟研究

文中首先对圆柱尾迹拟序结构进行直接数值模拟,得到高精度流场后对圆柱尾迹中的运动颗粒进行研究.通过研究不同颗粒St数,流场Reynolds数对颗粒扩散运动的影响来刻画圆柱尾迹中颗粒运动的物理机理.研究表明,由于圆柱尾流独特的涡结构特征,颗粒在圆柱尾迹中的扩散机理主要是决定于吸力作用.     

提升管内颗粒的微观运动行为

由激光多普勒测速仪获得了提升管中颗粒速度的瞬时信号，分析了提升管中颗粒的微观运动特征。研究表明，局部位置上颗粒速度概率密度分布为双峰形式，两峰分别对应于稀相中的颗粒与密相颗粒团，可用正态分布函数描述其双峰，并由此获得稀相中的颗粒及密相颗粒团的速度和两相的相含率。稀相中的颗粒及密相颗粒团的速度沿径向的分布为中心高、边壁低，且床中心区以稀相为主导，边壁区则被颗粒团所控制。提升管两相的微观运动特征及其分布造成了提升管内固含率及颗粒速度径向分布的不均匀宏观现象。