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。     

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。     

外部干燥条件对多孔介质干燥过程影响分析

分析了外部干燥条件，如对流干燥强度、辐射传热、变温干燥等对干燥过程的影响。在研究过程中，利用Ｓｔｅｆａｎ问题的研究方法对带有移动边界的多孔介质干燥过程的三个干燥阶段的热质耦合方程进行了联合求解。从而为研究不同干燥条件下的各种具体干燥过程提供了基础。     

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。     

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。     

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。     

含湿多孔介质传热传质三参数渗流模型研究方法

回顾了含湿多孔介质传热传质模型的发展，系统地介绍了三参数渗流模型概括的基本传递机制和物性数据，特别是松散介质的物性数据的获取方法。以埋管周围砂土内的传热传质动态过程研究为例，给出了不同边界条件的描述，介绍了介质物性数据及初始温度、含湿饱和度等的确定方法。最后，给出了常功率加热条件下，浅埋水平管道周围温度、含湿饱和度以及压力分布变化情况     

Explicit analytical solutions of the coupled differential equations for porous material drying

Some explicit analytical solutions are derived for the coupled partial differential equation set describ-ing porous material drying with two extraordinary methods proposed by the authors, I.e. The method of separating vari-ables by addition and the method of evaluating the source term in reverse order. Besides their theoretical meaning, these solutions can also be the standard solutions for the computational solutions of heat and mass transfer.     

Explicit analytical solutions of the coupled differential equations for porous material drying

Some explicit analytical solutions are derived for the coupled partial differential equation set describing porous material drying with two extraordinary methods proposed by the authors, i.e. the method of separating variables by addition and the method of evaluating the source term in reverse order. Besides their theoretical meaning, these solutions can also be the standard solutions for the computational solutions of heat and mass transfer.     

高温气体流过圆管时壁面发散冷却的数值模拟

对超高温燃烧室发散冷却全场进行有效的数值模拟对燃烧室材料结构设计具有重要的意义。该文通过FLUENT 6.1,采用RNG k-ε湍流模型,建立了高温气体流过圆管时多孔介质壁面发散冷却的全场耦合数值计算模型。该模型计算结果与低温氦气、低温空气发散冷却实验结果基本吻合。该文研究了常温氢气对超高温燃烧室内燃气的发散冷却,结果表明,忽略对流传质边界层的影响会导致计算预测的壁面温度偏高,忽略孔隙率局部分布的不均匀性会导致冷却壁面端部出现高温计算结果,这不符合常理。在注入率为1%左右时,冷却壁面温度在400~900 K的范围内,壁面局部热流密度降至200 kW/m2左右,可以满足航天器燃烧室保护壁面的需要。     

油藏注热流体开采过程数值模拟及分析

油藏注热流体(热水、蒸汽、热油)开采是提高采收率的重要方法。由于注热流体开采热传递过程复杂,理论和试验研究存在一定的局限。参考辽河油田常用射孔枪实物模型建立物理模型,经过合理简化建立数学模型,借助F luent模拟软件进行模拟。模拟结果表明,原油的流动性和驱动性较差,黏度越大,流动效果越差。     

孔隙介质渗流微观数值模拟

论述了孔隙介质渗流宏微观研究之间的联系,以及微观渗流研究的重要意义。综述了国内外有关渗流微观结构模拟方面的研究问题和当前主要研究方法,分析了各种微观物理模型及相应的各种数学模型的研究特点和研究手段。比较了孔隙结构研究的随机模拟方法和全局升尺度法,指出了两种方法的优缺点,最后对孔隙介质微观渗流研究的发展趋势进行了展望。     

Explicit analytical solutions fof transport equations considering non-Fourier and non-Fick effects in porous media

Dryingprocessinporousmediawidelyexistsin manyfieldssuchasenergy,chemistry,biology,medicineandarchitectonics.Researchesintothiskind ofphenomenonaretraditionallybasedonFourierlaw andFicklaw.Thesetwolawsincludethehypotheses ofinfinitepropagationofheatandmassdisturbance,respectively.Suchanapproximateapproachisprecise enoughfortheconventionalunsteadyheatandmass transfer.However,forhighintensiveandrapiddry ingprocess,itcouldleadtoerrorstosomeextent.Therefore,itisnecessarytoconsiderthenon linearrel…