中浓纸浆悬浮液流态化的实验研究及CFD模拟

中浓纸浆悬浮液在高剪切作用力下的流态化运动,其主体是尺度较小的絮聚团的流动,存在着纤维分散与絮聚的动态耦合与平衡关系,且体现出牛顿流体的流体动力学特征。实验证明中浓纸浆悬浮液在流体化过程中温度不断升高,温度场的变化反映了其流场及湍动动能的变化。以多相流湍流模型为基础对中浓纸浆悬浮液流态化过程进行CFD模拟,其数值计算的结果与实验结果较好的吻合。     

油水分离旋流器内部流场的数值模拟

本用数值方法模拟了油水分离旋流器内部的流场分布。油水混合物中的水被作为流体相，油被作为颗粒相。流体相的控制方程为连续性方程、Ｎ－Ｓ方程，其中结合了修正的Ｐｒａｎｄｔｌ混合长湍流粘性模型，颗粒相的控制方程是浓度扩散方程，流体相与颗粒相之间的相对运动由代数滑移模型确定，全部控制方程用Ｐａｔａｎｋａｒ－Ｓｐａｌｄｉｎｇ的ＳＩＭＰＬＥ算法求解。计算程序取名ＣＹＣＬＯＮ，用通用形式写出，用户只要输入旋流器     

流体非线性碰撞研究初步--流体对喷

为了分析通风空调领域大量存在的流体对抗或对喷等复杂非线性行为,了解流体复杂对流运动的机理,本文运用计算流体动力学方法模拟了室内等温层流气流、室内等温湍流气流及水箱内等温湍流水流等3种典型流体对喷实例。模拟结果发现,对于层流流体非线性碰撞,流体粘性在低雷诺数时起主要作用;对于湍流气流非线性碰撞,流体流速在全雷诺数范围及不同流动结构时都起主导作用;对于湍流水流非线性碰撞,流体粘性在低雷诺数时能起作用,而随着雷诺数增高及流动结构复杂化,流场则由流速及粘性等多种因素主导、由此研究可以看出,从控制参数、流体物性参数等影响流体对流运动的本质因素来探讨流体的非线性碰撞规律,可以为流场合理布局提供理论参数．     

环形槽道有压科特(Couette)流层流

本文给出了环形槽道有压科特流层流的解析解,还提出了形状参数P,强调形状参数P可用作研究环形槽道有压科特流层流流动状态的判据,并讨论了当P值不同时,所研究流场中的速度极环面和速度拐环面存在的条件和它们的坐标。这对环形槽道有压科特流紊流的研究极有帮助。     

振动一维流化浅床中颗粒随机扩散的研究

用随机过程的理论推导出了牛顿型流体(或拟流体)的微元动量、速度和位移的分布,并在振动一维流化床中进行了实验验证。结果说明在适宜的流化条件下,床内的颗粒运动具有马尔柯夫性,指出随机过程理论可用于流态化的前景。     

棒状柱塞结构优化模拟

柱塞气举是页岩气压裂液返排的关键技术之一。为了进一步提高棒状柱塞举液密封效果，利用Fluent软件建立单一流道的二维几何模型，采用湍流模型模拟棒状柱塞运行时凹形槽内流场情况，优选槽型（正直角梯形、等腰梯形、反等腰梯形、反直角梯形和矩形），对比分析不同槽深和槽宽时的流场情况，并开展优化后棒状柱塞与常用衬垫式柱塞对比物理模拟实验。结果表明，柱塞运行时在凹槽中心有一个低速区，在该低速区会不断产生干扰流体正常流动的涡流，从而使整体流速降低以达到密封的效果；在对比槽型中，正直角梯形槽的密封效果最好；现场常用参数范围内，随槽宽、槽深增大，密封效果变强（槽宽20 mm、槽深6 mm时最优），且槽宽对柱塞密封性的影响大于槽深。物理模拟实验证实，相同条件下优化后的棒状柱塞在小气量情况下举液效果优于常用衬垫式柱塞。本研究结合CFD建立了可靠物理模型，且优化后棒状柱塞举液效果较好，对现场实际应用有指导作用。     

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     

蒸汽煤比对湍动循环流化床煤气化的影响

以空气和水蒸气为气化剂,在压力为0.3 MPa的湍动循环流化床热态实验台上对淮北烟煤进行了煤气化试验,研究了蒸汽煤比(质量比)对气化过程的影响.气化炉提升段具有下宽上窄的特点,床料采用宽筛分石英砂.气化试验过程中,实现了提升段下部湍动流化、上部环核流动.试验结果表明:随着蒸汽煤比的增加,煤气中CH4体积分数基本保持不变,CO体积分数从13.12%下降到11.98%,H2体积分数从初始12.3%增加到14.63%而后下降至14.19%,CO2体积分数从13.84%下降至12.94%后,略微上升至13.06%.蒸汽煤比的变化对干煤气产率、冷煤气效率及碳转化率都有影响,其最大值分别为2.89 m3/kg, 59%, 81%.     

热消散式流量传感器的建模仿真与研究

根据能量守恒定律和流量测量原理,使用流体计算软件建立了热消散式流量传感器的数学模型并进行了数值分析.模拟了管内传感器与流体的湍流换热过程,计算出在不同流速下的传感器探头温度分布情况,分析了流体温度、传感器封装材料、加热功率以及安装方式对传感器测量精度和适用量程的影响.计算结果对热式流量传感器的设计和优化提供了重要的参考...     

物质系统自主演化运动的极值律

作者分析了几类物质系统自主演化运动可遵从的极值律。在一个能描述一般物质系统状态的广义位形空间中定义了一个反映系统运动变化属性的“广义作用量”,用“广义作用量”的极值原理将原物理系统中的各类极值（最大值、最小值）原理统一起来。从另一个侧面揭示了物质系统自主演化的极值律。     

回采工作面瓦斯运移规律的数值模拟

基于异重流原理,从紊流状态下的守恒原理出发,导出描述回采工作面风流中瓦斯紊流运移的微分方程,并采用ＳＩＭＰＬＥ方法求解。通过数值模拟,得到工作面采煤机地瓦斯浓度分布结果,采煤机附近高浓度区瓦斯浓度随风速增加呈幂指数降低,随瓦其涌出量增加而线性增加。     

幂律流体突扩管道湍流流动的研究

考虑幂律流体的本构关系,结合流动指数的影响,建立了适用于幂律流体的N-S动量方程和湍流模型方程;采用SIMPLE算法,对不同流动指数的幂律流体突扩管道湍流流动进行了数值计算,计算结果和实验数据吻合较好,对计算结果进行分析后发现,对于不同流动指数的幂律流体,其湍流变化趋势不同,从而揭示了流动指数对幂律流体突扩管道湍流流动有重要影响。     

气液固三相逆流湍动床流体动力学特性的三维数值模拟

基于多相流欧拉模型,应用计算流体动力学（CFD）软件Fluent 6.3,数值模拟了轻颗粒流、液体间歇方式进料的三维气液固逆流三相湍动床的流体动力学特性,考察了床内颗粒的轴径向速度和固含率分布规律。模拟发现：床内颗粒流化时存在颗粒的汇集行为;颗粒由床中心向壁面运动,中心附近颗粒径向速度大,壁面附近颗粒径向速度小;颗粒轴向速度分布不均匀,呈＂两头小中间大＂的趋势;固含率壁面附近高,中心附近低,并随轴向高度增加而减小;床内平均固含率随表观气速或液体黏度的增加而减小。     

一种改进的两相湍流流体间的传质准数方程

本文在详细讨论了湍流情况下两相流体界面处各种力对传质的影响以后,提出一种改进的两相流体界面处在湍流情况下的传质准数方程,以期得到一种符合实际情况的传质数学模型。图3,参2。     

宾汉流体与颗粒间的密相两相湍流研究

参照密相液固两相湍流方程，并考虑到宾汉流体的本构关系，建立了描述汉流体与颗粒间的两相湍流流动的控制方程，编制了计算程序，为数值计算奠定了理论基础，采用IPSAR（Inter Phase Slip Algorithm Revised）算法，对直圆管内的宾汉流体与颗粒间的两相湍流流动进行了数值计算研究。结果表明：在直圆管中，颗粒相的速度分布比较均匀，且其在壁面处高于宾汉流体，随着屈服应力的增加，两相主流速度均减小，同时宾汉流体动能有减小的趋势，而颗粒相体和浓度则呈现出增加的趋势，因此宾汉流体的了应力及对其湍流流动有重要的影响。     

液化后土体的流态化特性研究进展

液化后土体的流态化运动通常具有突发性,影响范围广、危害性大。基于流体力学理论,从流动破坏角度进行地面液化后变形分析是一个较新的研究方向。首先简述了近年来对液化后土体流体性质的认识过程,分析了液化后土体的流态化现象及其发生机制,并重点介绍了目前常用于液化变形分析的宾汉姆模型和假塑性模型的相关研究成果。最后指出应结合工程实践,开展针对液化土体的流体动力学特征的研究,对相关流体模型进行修正,并进一步提出,在液化变形研究中,未来发展应该考虑建立基于固-液-气多相流理论的综合分析模型。     

赫-巴流体稳定性参数Z的解析解分析

对于非牛顿流体的流动,用流体的稳定性参数Z作为判别流态的依据,特别是在过渡区,比雷诺数判据更符合实际情况.采用分层雷诺数的概念,求出赫-巴(H-B)流体在流道中最易失稳的位置,并从H-B模式出发,分别推导在圆管流动、同心环空流动、偏心环空流动下其稳定性参数Z的解析解.为验证H-B流体稳定性参数Z的解析解的正确性,将其简化为对应的牛顿、幂律、宾汉模式下的稳定性参数Z的解析解.而且,该模式在判别流体流态时,无需判别流体模式,为计算机编程提供了可用的综合解析式.依据管流,修正同心与偏心环空流动的稳定性参数Z的解析解,可提供接近工程实际流体的流态判据,为现场钻井液的合理使用提供理论依据.     

基于EDEM FLUENT的液力湍流磨内部流场的数值模拟

为了细化物料细度及有效提高磨机研磨效率,建立基于EDEM软件的液力湍流磨颗粒离散元模型,通过EDEM FLUENT耦合仿真,获得涡轮叶片主要参数影响筒内流速机湍流强度的相关数据,进而分析磨介物料在筒内的运动和湍流状态.试验结果得出,磨介颗粒分布主要位于中下方,筒内顶部两侧的磨介颗粒数目较少.筒内产生了明显的涡流现象,产...     

牛顿流体在圆管内湍流流动剪切率的近似计算

根据剪切率的定义导出了描述湍流流动剪切率与时均流剪切率和脉动流剪切率关系的基本方程 ,该关系式与流体的流变性类型无关 ,适用于牛顿流体和非牛顿流体。根据不可压缩牛顿流体湍流剪切率与能量耗散率的关系和湍流能量耗散率的近似算法 ,得出了不可压缩牛顿流体在圆管内湍流流动剪切率及脉动流剪切率的实用算式 ,计算所得湍流剪切率及脉动流剪切率的分布特征与已知实验规律相符。     

组合转子管式光生物反应器气液两相流混合特性模拟研究

通过Fluent流场分析软件对组合转子管式光生物反应器气液两相流混合特性进行模拟。以欧拉多相流模型、k-ε湍流模型为依据,分别对无内置转子光管、内置两叶片转子管、内置翼片转子管在多种倾斜角度下的速度云图、旋流数、气含率、气相速度、湍动能进行分析。结果表明：内置组合转子能够提高流体湍动程度,促进流体混合传质;翼片转子由于其特殊的结构能够显著增加管式光生物反应器中的气含率,提高气液两相间传质效果,传质效果相较于两叶片转子管和光管分别提高53.7%和26.5%;随着管路倾角由0°增大至90°,流体平均湍动能逐渐增加,内置组合转子后平均湍动能增加更加明显,与两叶片转子相比,翼片转子在0°和30°情况下混合传质效果更好。