气固两相流输送特性的试验研究

为了研究柱塞式气力输送气固两相流的输送特性,对实际的工业气力输送系统进行1∶1实验台改造,首先进行了粉煤灰在输送管内的流动模式试验;然后进行粉煤灰输送压力、输送质量流量特性试验;最后考察了主进气流量、补气流量、助吹气流量对粉煤灰输送量、固气比的影响.研究表明:柱塞式气力输送流动模式以密相栓柱流为主,其灰栓长度为0.8-2.3m,移动速度约为2.8-11.3m/s;输送压力与输送流量成双曲线特性,且随着气量的增加输送量增大;主进气流量起主导作用并与输送粉煤灰质量流量成单调上升抛物线关系,与固气比成上凸抛物线关系即先增大后减小.研究结果对柱塞式气力输送系统的工程设计、运行和理论研究提供依据并具有指导作用.     

气固两相流静电传感器特性的研究

基于点电荷的概念,设计了气固两相流传感器的静电感应实验装置,并实验研究了传感器环状电极的几何尺寸对传感器性能的影响．结果表明,对于直径相同的电极,其长度越短,所构成的传感器的通带频宽越大,但传感器的能量传递系数却变小．因此在设计传感器时,应综合考虑频宽与能量传递系数对测量结果的影响．     

管道复杂流场气固两相流DPM仿真优化

针对Fluent中气固两相流离散相模型(DPM)仿真,为提高通用模型对管道节流复杂流场问题仿真时的准确性,在结合气相流场分析与固相颗粒受力分析的基础上,提出DPM优化的4项措施,即从气相速度入口模型、颗粒曳力模型、颗粒壁面碰撞模型、颗粒所受各个力的合理取舍4个方面进行优化.通用模型的优化通过调用Fluent相关宏并编制用户自定义函数(UDF)程序实现.实验已验证优化DPM的准确性明显优于通用DPM,具体体现在:两相流型转换时气相速度区间的模拟,颗粒沉降气相临界速度的模拟方面,这2项指标优化后比优化前分别提高55%和50%;在实验管道局部阻力损失与节流孔板前颗粒速度分布的模拟仿真方面,优化DPM显然具有更准确的优势.通过实流实验与仿真模拟的对比,证明优化是有效的.从研究过程可以得出,模型优化的方法对于其他类似的复杂流场工况具有通用性和工程实用价值.     

气固两相流速度及质量流量的静电测量法研究

介绍了一种气固两相流速度及质量流量的静电测量方法,实现了静电法在气固两相流速度及质量流量测量中的应用．通过特殊设计的静电传感器系统,利用气固两相流中固相微粒的荷电信号直接测量两相流的速度和质量流量．速度测量采用互相关分析的方法得到静电信号相移时间,计算出固相速度;通过实验确定静电传感器上静电信号电压有效值与已知两相流质量流量的关系,建立了系统电压一质量流量曲线．实验结果表明,静电测量方法可准确跟踪并测量气固两相流的固相速度,实现两相流的在线无损检测．     

基于CFD-DEM的柔性生物质颗粒取向特性研究

为解决柔性生物质颗粒在食品加工和生物能源制备等出现的取向无序性问题,设计了一种三角形沟槽通道.基于计算流体动力学-离散元方法（CFD-DEM）,建立三角形沟槽通道内柔性颗粒运动的气固耦合模型.其中,采用双链黏结球模型表征柔性生物质颗粒.设计正交实验,研究气体速度、颗粒长度、通道倾斜角和沟槽角度对柔性颗粒取向的影响规律.结果表明：柔性颗粒取向角为0~10°的比例高达0.9;通道倾斜角β对颗粒取向有序性的影响最大,随着颗粒长度颗粒的增大,通道倾斜角和沟槽角度的减小,取向有序性增强.优化模型中,颗粒取向角为0~10°的比例为0.96,取向有序参数S为-1.911,颗粒取向与沟槽方向基本一致;颗粒运动平均速度为2.467 m·s-1.该成果为颗粒取向的研究提供了一定的理论依据.     

浓相气固两相流质量浓度摩擦电法测量研究

研究了一种气固两相流质量浓度在线实时检测的测量方法———摩擦电法 .推导了固体颗粒与管壁摩擦产生的电流与气固两相流固相质量浓度、气体平均流速以及固相颗粒大小间的关系 .以煤粉为研究对象进行实验研究 ,煤粉质量浓度在 1 7～ 45g/m3 、气体速度在 3～ 7m/s范围内 ,测量段产生的电流和气体流速、颗粒质量流量关系为 Im =4.92× 1 0 -11 u1.77W ,实验数据与理论计算基本符合 ,误差分析表明其测量误差为 2 0 % ,从而也验证了摩擦电法的可行性 .     

90°方截面弯管内气固两相流场的数值模拟

应用计算流体力学软件Phoenics对90°方截面弯管内气固两相流动进行了数值模拟。模拟采用k-ε双方程模型,以速度、压强等参数的流场分布图形方式输出模拟结果,分析这些图形得到了弯管内流场分布不均的结论。气流分布不均是造成管道积灰和磨损的主要原因之一。在弯管中加装导流板具有均匀气流的作用,为管道积灰和磨损问题的解决提供了一条有效途径。     

气固两相流中气体湍流强度的研究

在气固两相流的流体相湍流模型中计入颗粒尾迹影响,采用低雷诺数模型,对竖直上升管中气固两相流动进行了数值模拟,较好地揭示了流体相湍流强度随颗粒大小、体积浓度变化的规律．     

空气钻井潜孔钻头气固两相流数值模拟

以川渝地区油气田现场空气钻井用潜孔钻头为模拟对象,根据实体模型、底部包络面和实钻井眼建立流场模型,采用RNG k-ε方程作为气相湍流模型,用拉格朗日粒子追踪法描述固相,进行潜孔钻头的旋流场数值模拟。研究结果表明:气相在喷嘴出口形成的扇形面积小,未完全覆盖钻齿,钻齿处岩屑携带效率低;转盘转速对井底流场影响很小;钻头中心区域和切削结构中部(径向狭长区域)存在回流;流量分配不均和回流影响携岩效率和钻进速度;借鉴PDC钻头水力结构的设计思路,在潜孔钻头每个切削结构中心位置增加1个喷孔,在潜孔钻头中心增1个中心喷孔,发现改进后钻齿上分配的气量明显增加,过流流速增大,钻头中心区域回流现象基本消除,改进后结构有利于及时清除岩屑,减少重复切削,可以提高机械钻速以及延长钻头寿命。     

天然气流量计量的高级孔板阀计量特性与误差简要分析

文章通过分析天然气流量的孔板计量原理,特征和高级孔板阀制造、安装特性,从使用高级孔板阀计量天然气流量的软、硬件两方面条件分析、判断误差来源,并提出了一些有针对性的提高计量精度的措施。     

Transitional phenomenon of particle dispersion in gas-solid two-phase flows

Without using any turbulent model, direct numerical simulation of a three-dimensional gas-solid two-phase turbulent jet was performed by finite volume method. The effects on dispersion of particles with different Stokes numbers by the transitional behavior of turbulent structures were investigated. To produce high-resolution results and reduce the computation and storage, the fractional-step projection algorithm was used to solve the governing equations of gas phase fluid. The low-storage, three-order Runge-Kutta scheme was used for time integration. The governing equations of particles were solved in the Lagrangian framework. These numerical schemes were validated by the good agreement be-tween the statistical results of flow field and the related experimental data. In the study of particle dis-persion, it was found that the effects on particle dispersion by the spanwise vortex structures were prominent. The new behaviors of particle dispersion were also observed during the evolution of the flow field, i.e. the transitional phenomenon of particle dispersion occurs for the particles with small and intermediate Stokes numbers.     

基于PCA与RBF的建筑能耗预测建模

由于建筑能耗因子间存在非线性和高度冗余特性,传统预测方法很难消除数据之间冗余和捕捉非线性特征,导致预测精度较低.为了提高建筑能耗预测精度,提出一种将主成分分析(principal component analysis,PCA)和径向基函数(radial basic function,RBF)神经网络相结合的建筑能耗预测方法(PCA-RBF).利用PCA消除建筑能耗高维变量数据的相关性,并按累积贡献率提取主成分,将主成分作为RBF神经网络的输入进行训练学习.通过PCA避免了模型过多的输入导致的训练耗时长及预测精度较低的不足.通过将PCA-RBF模型方法应用于某办公建筑能耗的预测中,并与RBF神经网络及BP神经网络模型相比,实验结果表明PCARBF模型方法能有效提高建筑能耗预测精度.     

非等温边界层中相间相互作用实验研究

应用三维粒子动态分析仪(PDA),测量了水平流动非等温边界层中气固两相间相互作用的特性.结果表明,颗粒使气流温度边界层变薄,强化了壁面与气流间的传热;颗粒质量流率对相间作用有较大影响,随颗粒流率的增加,颗粒对气流平均速度和湍流的影响增大.颗粒和气流相互作用在不同方向上呈各向异性;颗粒对气流垂直方向的脉动影响较大;颗粒改变了气流雷诺应力在壁面附近的分布,对湍流的拟序结构产生了较大的影响.     

气固催化反应流动的CFD-DEM模拟研究

针对复杂气固催化反应流动系统,提出一种新的气固催化反应流动的模型框架,即CFD-DEM反应流模型框架,计算流体力学（CFD）方程用于描述气相的流动和传递行为,离散单元法（DEM）用于描述颗粒相的运动。结合石油催化裂化（FCC）过程,考虑颗粒间传热和气固相间传热模型、催化剂颗粒瞬态失活模型以及FCC过程的4集总动力学模型,建立完整的CFD-DEM反应流模型。应用所建模型模拟在不同剂油比操作下高2m,宽0.05m的二维提升管和下行式反应器内的FCC过程。由于能实时追踪各个催化剂颗粒的运动、传热和化学反应行为,模拟结果直接揭示了不同的流动结构和颗粒返混行为对反应器性能（如汽油、焦炭等产物的选择性）的影响。此外,方法论本身可推广至FCC过程以外的气固相催化或非催化过程的精细描述。     

分支管气固两相流动阻力性能的研究

在水平T型分支管道中,用压缩空气对平均粒径分别为0.25 mm和0.5 mm的砂石进行气力输送试验,对气固两相流动的阻力性能进行研究.试验结果表明,在发送压力保持不变的情况下,当输送气速逐渐下降时,分支管的单位长度压差在开始时减小,但当输送气速下降到一定程度后,单位长度压差下降趋势减缓,有时甚至转而增大;当分支管路流量控制阀开度差值由小变大时,两分支管路中颗粒产生沉积时的临界速度发生相反方向的变化,且平均粒径较小的颗粒临界速度相对较大.     

格子Boltzmann方法模拟气固两相流

利用格子Boltzmann方法对气固两相流进行数值模拟,其中颗粒的轨迹利用指数拉格朗日方法进行计算,而流场的计算方法则是基于一种修正后的LBGK模型．特点在于成功引入了两相耦合机制来处理模型中输运相和颗粒相之间的交互作用,这种新的模型适用于模拟气固两相流．     

磁流化床气固两相流动的数值模拟及实验验证

建立了床体为圆筒的磁流化床筒化数学模型。采用SIMPLEC算法对此类磁流化床床内的气固两相流动进行数值模拟，并对多种运行条件下床内气固两相流动的数值模拟结果进行分析，获得了磁流化床内气固两相在偏离或接近临界稳定区域的流化特性。通过用相对应的实验装置进行实验验证。结果证明：该简化的双相模型和SIMPLEC算法对磁流化床床内气固两相流场进行数值模拟具较好的适用性和准确性。     

大型公共建筑能耗监控系统研究

建立一个大型公共建筑能耗监测平台,获取建筑各分类分项能耗数据.能耗数据传输至数据中心进行分析处理,把分析处理结果通过网页以图表等形式对外公布.系统按功能分为数据采集子系统、数据传输子系统和数据处理子系统.基于能耗数据监测平台应用模糊控制技术对建筑能耗引入监控环节,约束大型公共建筑的能源消耗,提高建筑运行能效.     

气固两相射流瞬时速度场和浓度场的PIV研究

为深入了解气固两相流的瞬态特性,利用自行建立的粒子图像测速(PIV)系统对出口内径为10mm的气固两相自由射流流场进行了实验研究。将小粒子(粒径在1μm左右)和大粒子(粒径大约100μm)混合后,添加到气流中,应用PIV技术获得的图像,经处理后分裂成气相和固相两组PIV图像,通过数据处理后,得到了瞬时的气固两相速度场和固相浓度场的分布,同时对气固两相流动特性进行了分析,证实利用PIV技术可有效实现气固两相流的测量。     

真菌脱除煤炭中硫的实验研究

通过摇瓶浸出实验, 研究了pH值、温度、煤浆浓度和煤粒粒度等因素对真菌脱除煤炭中硫的影响, 并对上述因素进行正交试验. 研究结果表明, 在煤炭脱硫过程中pH值、温度、煤浆浓度、煤粒粒度对真菌脱硫效率有显著影响;得出真菌脱硫的适宜条件是: pH值为6, 温度为45 ℃, 煤浆浓度为15%, 煤粒度为160 μm. 在上述适宜条件下, 真菌脱硫在2 d内最高可脱除煤中44.96%全硫和54.87%的无机硫, 且随着时间的延长, 降解效果提高, 脱硫率稳定.