立式柱形油品储罐充装中静电电势的动态分布

考虑储罐充装过程中储罐内空间电荷密度随填充时间的变化特性,建立了充装过程中立式柱形储罐内静电电势的动态分布计算模型.对比模型计算结果与文献中的实验测量数据,验证了模型的有效性.将该模型用于分析无输入管道、采用中间鹤管输入、采用底部管道输入3种情况下储罐内空间电势的动态分布规律,发现:3种情况下储罐内的空间最大电势、液面最大电势均随油品填充率先增加后降低;底部输入管道对储罐内静电电势分布的影响较小,中间输入鹤管可以显著降低储罐内的静电电势;采用中间鹤管输入时,保持油品流量恒定,空间电势最大值随鹤管直径增大而减小,流速恒定时空间电势最大值则随鹤管直径增大而增大.研究结果能够为储罐充装过程中输送条件、输送参数的选取提供指导,以降低充装过程中的静电风险.     

含沙掺气高速水流对壁面磨蚀的分析

搪塞了沙粒磨损分析,分析了影响腐蚀的因素,研究了掺气抗磨的可能性,根据试验数据导出了混凝土材料壁面磨损率的计算公式。研究表明,含沙水流对固壁材料的腐蚀率随掺气浓度、材料强度的增大而减小,随水流流速,含沙量的提高而增大。     

铝基微通道内纳米流体饱和沸腾及可视化研究

分别以去离子水及质量分数为0.3%,0.6%和0.9%Al2O3纳米流体为工质,在截面宽×高为0.3 mm×2.0 mm矩形铝基微通道内进行沸腾换热实验,并利用高速摄像仪进行可视化研究,分析热流密度、雷诺数、壁面粗糙度对流体传热系数的影响,探究流体流型变化与气泡生长规律。研究结果表明:纳米流体与去离子水的饱和沸腾传热系数随热流密度的增加而快速增大,努塞尔数Nu随雷诺数Re增大而增大但增幅不同,质量分数为0.3%,0.6%和0.9%的3种纳米流体的Nu比去离子水的Nu分别提高约8%,13%和16%;在相同热流密度及质量流速条件下,纳米流体与去离子水的传热系数均随传热壁面粗糙度的增加而增大;流体流型的变化呈现周期性,增大热流密度,可缩短气泡生长周期,泡状流比例增加。     

非均匀受热液化石油气储罐压力响应及阀门动作模拟

建立了火灾环境下液化石油气储罐内压力响应及阀门动作过程的数学模型,模拟了装载丙烷的水平圆柱形储罐在装料比为41%时非均匀受热环境下储罐内的压力变化及阀门动作过程,预测了装料比为41%时储罐装料质量、阀门泄放率及壁面温度的变化规律.将计算结果和实验结果进行了对比,吻合良好.结果表明,阀门打开期间,压力的上升及储罐壁经受高温是导致储罐爆炸的主要因素.     

沸腾液体扩展蒸汽爆炸初期演化过程的数值模拟

对沸腾液体扩展蒸汽爆炸发生初期,容器顶部突然出现开口,压力快速泄放导致容器内介质过热沸腾的过程进行了模拟研究。选取过热水及饱和水蒸气为容器内介质,分析了该过程中气液两相的变化过程。探讨了初始温度（初始压力）、初始充装量及开口大小等因素对前述物理过程及容器内压力、温度的影响。结果表明：容器内过热沸腾的过程中,温度逐渐下降,压力响应会出现两次压力峰和一个压力平台期,两个压力峰值都会随初始温度的增加而增加,压力平台持续时间随初始温度先增大后减小;第一个压力峰值随初始充装量的增加先增大后减小,第二个压力峰值则随初始充装量的增加而增大,压力平台的持续时间和液体充装量成正比关系;开口越大两个压力峰值也越大,压力平台持续时间越短。     

气冷凹腔支板引气孔面积对冷却效果的影响

为了对一体化气冷凹腔支板更好地进行冷却,采用三维数值模拟方法,研究外涵引气孔面积对巡航工况下一体化凹腔支板气动热力性能的影响,得到了引气率、壁面平均冷却效果、壁面温度、一体化凹腔支板内流局部总压恢复系数随引气孔面积的变化规律。结果表明:在研究的参数范围内,引气率随着引气孔面积的增大而线性增大,最大值相对于最小值增加了55.3%;壁面平均冷却效果随着引气孔面积的增大而增大,最大值与最小值偏差337.7%;壁面最高温度随引气孔面积增大下降幅度较小,最大值与最小值偏差仅为2%;局部总压恢复系数随引气孔面积的增大而下降,下降幅度为5.1%。     

钢-混凝土组合框架动力性能参数分析

为了全面研究钢-混凝土组合框架结构动力性能,对单层单跨的钢管混凝土柱和组合梁组成的组合框架进行动力性能参数分析.讨论了钢管混凝土柱含钢率、柱长细比、柱轴压比及钢-混凝土组合梁剪力连接度对固有频率和地震响应的影响.分析表明,固有频率随含钢率的增加和梁柱线刚度比的增大而增大,随柱长细比的增大而减小,组合梁剪力连接度对组合框架固有频率无明显影响.位移响应随柱含钢率的增大而减小,随柱长细比的增大而增大,随梁柱线刚度比减小而增大.而轴压比对组合框架地震响应峰值影响较小,剪力连接度大于0.73时,对组合框架位移响应的影响并不明显.根据参数分析结果,得出各参数对钢-混凝土组合框架动力性能的影响规律,并提出相应的设计建议,以期为工程实践提供参考.     

水平管外海水降膜蒸发传热特殊现象分析

以低温多效蒸发海水淡化装置中的水平管降膜蒸发过程为研究对象,对海水水平管降膜蒸发的传热系数在不同蒸发温度、雷诺数(Re)等条件下沿圆周角方向的分布特征进行了实验研究.研究结果表明:海水作为实验流体时,传热系数随蒸发温度的升高而降低,随Re的增大而呈现先升高,达到最大值后略微降低的趋势,随圆周角的增大而先减小后增大.     

水平环缝内冷水自然对流换热实验

对水平环缝内冷水自然对流换热性能进行了实验研究.水平环缝宽度为6～18 mm,外壁温度维持0℃,换热温差为2～24℃.结果表明,在实验范围内,内壁面的平均表面传热系数随环缝宽度的增大而增加;当温差小于4℃或大于8℃时,平均表面传热系数随温差的增大而增大,在4～8℃范围内,随温差的增大而减小.采用逐步线性回归方法,得到了内壁传热关联式.     

无抄板间热式滚筒干燥机传热研究

对流传热系数α是间接加热式滚筒干燥机设计中的重要参数。通过因次分析建立了无抄板间热式滚筒干燥机对流传热系数α与干燥机操作条件间关系的模型,并进一步分析了模型中各个影响因素对对流传热系数α影响。结果表明:无抄板间接加热式滚筒干燥机的对流传热系数α随干燥机内物料流动速度(D.n)、湿分组成x1、物料振实密度ρbt和有效黏度η的增大而增大,随干燥机特征尺寸δ和物料比热λ的增大而减小。     

壁面滑移条件对聚苯乙烯中空型材挤出过程的影响

利用三维等温黏弹有限元数值方法,从挤出胀大、内外壁面压力、剪切速率和应力场角度,研究了中空"回"型材内外两个壁面的不同滑移系数对挤出成型的影响.结果表明,内外壁面的压力、剪切速率和法向应力均随着内外壁面滑移系数增大而增大;当内壁面滑移系数固定,挤出胀大率随着外壁面滑移系数增大而增大,而当外壁面滑移系数固定,挤出胀大率却随着内壁面滑移系数增大而减小;当内外壁面滑移系数差距较大时,容易产生突出的挤出胀大或收缩现象;当内外壁面滑移系数均较大时,由于内外壁面产生反方向的法向应力,反而使得挤出胀大得到抑制;而当内外壁面滑移系数均较小时,压力降、剪切速率和法向应力均接近零值,挤出胀大和收缩得到很好的消除.     

高举架立式圆筒型储液容器柱顶隔震地震动响应研究

目的针对高举架储罐结构特点提出柱顶隔震措施,并构建柱顶隔震简化力学模型和有限元数值仿真模型.方法从数值分析及有限元建模进行隔震研究.结果柱顶隔震措施能有效控制高举架储罐的地震动响应,其减震效率与地震波频谱特性密切相关;随隔震周延长,上部储罐各工况减震率也变大,但支承结构各工况减震率逐渐减小;隔震层阻尼比变大时,各工况大致先减小后增大,有优化区间;理论解与有限元解相差不大,相互验证计算结果的正确性.结论建议柱顶隔震设计时应综合考虑场地类型、隔震周期和隔震层阻尼比对减震效率的影响,优化隔震设计.     

微纳尺度下Couette流动的分子动力学模拟

为了研究微纳尺度下流体密度、壁面剪切速度以及不同材料的壁面对流体流动特性的影响,采用分子动力学方法对流体在微纳尺度下的Couette流动进行模拟。研究结果表明:随着流体密度增加流体与壁面作用力增大,壁面对近壁流体的束缚也增强,近壁面处流体粒子自由运动减弱导致流体扩散能力下降,同时流体等效黏度随密度增加而增大,滑移量减小;壁面剪切速度增大,导致近壁面处流体粒子数减少,流体等效黏度降低,流体粒子在通道中更容易进行无规则自由运动使其扩散能力增强;通过改变壁面材料,发现金属壁面作用力强于非金属,在金属材料近壁面处更容易吸附较多流体粒子,导致金属壁面附近流体等效黏度较大,滑移量相对较小。     

饱和多孔介质自然对流模型与实验

以饱和多孔介质内流体流动、流体和固体传热为研究对象,考虑流体密度随温度变化,局部热平衡,引入Brinkman-Forchheimer的扩展Darcy模型进行修正,建立固体随机堆积饱和多孔介质自然对流数值模型,采用有限体积法计算.利用自主研制的两侧恒温差立方体多孔介质实验台,对数值模型进行实验验证.综合数值计算和实验结果表明:腔体内最大流速随温差和瑞利数Ra增大而增大,且最大流速出现在高低温壁面附近;随着Ra增大,温度等值线由近似于平行于高低温壁面变为近似垂直于高低温壁面;高温壁面上Nu从上至下呈线性增加趋势;高温壁面Nu随Ra增大而增大,当Ra102时,Nu维持在12以内;当102Ra106,Nu增加迅速,由11.4增加到276.4;当Ra106,Nu增加速率很小.     

水平环缝内冷水自然对流换热过程的数值模拟

为了解水平环缝内冷水自然对流换热过程的基本规律,利用有限容积法进行了二维数值模拟,环缝外壁为0℃,内壁温度为1~10℃。结果表明,在计算范围内,内壁面的平均表面传热系数随环缝宽度的增大先减小、而后略有增大,随内壁半径的增大而单调减小;当温差小于4℃时,平均表面传热系数随温差的增大而增大,而超过4℃后,随温差的增大而减小。采用逐步线性回归方法,得到了内壁传热关联式。     

循环流化床床层与壁面间传热特性的模拟分析

利用已建立的数学模型，对循环流化床床层与壁面间的传热特性进行了预测．分析了床层密度、床层温度、流化速度、颗粒粒径以及壁面长度等设计和运行参数对传热系数的影响．结果表明，床层密度越大或温度越高，传热系数越大；而颗粒粒径越大或壁面长度越大，传热系数越小；流化速度对传热系数则影响不大．     

循环流化床床层与壁面间传热特性的模拟分析

利用已建立数学模型，对循环流化床床层与壁面间的传热特性进行了预测，分析了床层密度，床层浊国度、流化速度，颗粒 径以及壁面长度等设计运行参数对传热系数的影响。结果表明，床层密度地越大或温度越高，传热系数越大；而颗粒粒径大或壁面长度越大，传热系数越小；流化速度对传热系数则影响不大。     

基于两相流欧拉方法的中空纤维管血流动力学数值模拟

对人工肝中空纤维管内血液两相流动进行了三维数值模拟,研究了中空纤维管内血流速度分布、红细胞径向体积分数分布、黏度分布以及壁面条件对红细胞体积分数分布的影响.结果表明,红细胞在轴心附近处黏度高,在壁面处黏度低;红细胞流速略大于血浆流速;红细胞沿径向体积分数分布呈双峰状,随各截面与入口距离增加,邻近壁面处的红细胞体积分数逐渐减小,壁面处的红细胞体积分数逐渐增大;不同壁面条件下,壁面处的红细胞体积分数随所受升力减小而增大,远离壁面运动趋势减弱.     

金属铸造过程界面传热系数的测定

通过采集金属铸造过程中铸件/铸型界面上温度的变化曲线,利用有限元分析软件ANSYS模拟了金属铸造凝固过程的温度场,采用非线性估算法,求解了以铝合金为铸件材料的铸件/铸型间的界面传热系数,发现了该界面传热系数随时间的变化规律.计算结果表明:在金属铸造过程中,铸件-铸型界面传热系数随着凝固时间的增加迅速下降,随后下降变得缓慢,凝固结束后趋于稳定.铸型厚度增大对界面传热系数有很大影响,随着铸型厚度的增加,界面传热系数减小.     

管内振动壁面射流流场的数值模拟

采用动网格技术和k-ε两方程湍流模型,通过求解二维非定常不可压雷诺时均NavierStokes方程,对局部壁面振动的管内射流流场进行数值模拟,分析局部振动壁面的振幅和频率对流动的影响.结果表明,射流孔下游壁面静压随振幅、频率的增加而增加;射流孔附近静压在126°相位角降到最低.射流孔的平均流量随振幅的增加而减小,随频率的增加而增加;流量波动随振幅、频率的增加而增大,高频率对主流的影响更加明显.