水平管湍流吸收过程的数值模拟

对新型吸收方式-水平管内受迫流动吸收过程进行了数学模化,为解决边界上的气液相互作用问题,引入了表面更新速率的概念进行模化,并将模拟结果同实验结果相比较,检验了模拟结果的正确性。     

换热场协同理论的数值模拟

场协同理论把对流换热比拟为有内热源的导热问题 ,认为对流换热的强化不仅取决于流体的流动和流体的物性 ,还取决于流场与温度场的协同关系。该文在场协同理论指导下进行了强化换热的机理探讨 ,利用数值分析的方法 ,从分析流场与温度场的协同配合关系入手 ,研究等壁温和等热流两种边界条件下两无限大平板间流动的换热特点。研究结果表明 ,在两无限大平板通道的流动换热特性和流场与温度场的协同状况有密切关系 ,并揭示了在该流动中影响换热的主要当量源。有针对性提出强化换热的方向。场协同理论为强化换热技术的发展提供了理论依据     

外场协同强化扩散传质过程的唯象分析

根据非平衡热力学熵产生表达式中热力学力和流的定义，并结合不可逆过程中热力学力和流之间的因果关系，推导了热力学力和流之间的唯象表达式，由此分析得到：除化学势梯度及温度梯度(热扩散，Soret效应)能引起物质的扩散外，外场力也对物质扩散流产生贡献，其扩散传质流大小不仅与外场参量梯度大小及化学势梯度大小有关，还与它们的方向配合有关，即与外场同化学势场的配合有关，当外场梯度与化学势场梯度方向一致时，扩散传质流最大．     

气流横向冲刷管束换热的场协同数值模拟验证

对气流横向冲刷管束换热这种比较复杂的流动形式,推导出了气流横向冲刷管束换热时的传热努塞尔数与场参数的关系表达式,用数值模拟的方法对场协同原理进行了分析与验证．结果表明,场协同原理同样适用于这种形式比较复杂的流动与换热．同时用场协同原理解释了管排方式和管间距对换热的影响,发现随着速度场与热流场协同作用的不同,换热随管排方式和管间距的改变也有所不同．     

汽车排烟余热回收强化换热管的数值模拟与分析

对汽车排烟余热回收装置的双斜向流线型内肋换热管进行了数值模拟研究,主要分析了内肋的结构特性参数对换热性能的影响。结果表明,流线型内肋在肋长、肋倾角、肋高度和肋间距上存在最优值,分别为38mm,45°,2.5mm和60mm。当Re=1.2×104～5×104时,与同条件下普通圆管相比,努塞尔数Nu可增加54.5%～90.7%,摩擦阻力系数f增加157.6%～204.2%;同时,双斜向流线型内肋管内场协同角从90°减小到80°,换热效果显著提升。运用场协同理论分析,发现管内场协同角在每一个内肋附近都出现骤减现象,并体现其为换热效果增强的主要原因。     

纵向涡强化换热的数值研究及场协同原理分析

用三维数值模拟的方法研究了纵向涡发生器用于管-翅表面的流动换热特征.计算了Re(为800~2 000)、三角形小翼型涡发生器的冲角(分别为30°和45°)对管-翅表面平均Nu、压降的影响,并利用场协同原理进行了分析.结果发现纵向涡强化管-翅表面换热的内在机理可以用场协同原理进行解释,即纵向涡发生器使全场速度和温度梯度之间的平均夹角减小.另外计算还发现:三角形小翼对顺排换热器的强化换热效果好于对叉排换热器的强化;冲角为45°的三角形小翼强化换热效果好于冲角为30°的三角形小翼;冲角为45°的三角形小翼导致空气压降提高,而冲角为30°的三角形小翼则可使压降有所减小.无论传热管是叉排还是顺排,冲角为30°的三角形小翼比冲角为45°的三角形小翼在消耗单位泵功条件下带来的强化换热效果更大.     

生物质回转燃烧器燃烧过程的场协同分析

针对生物质回转燃烧器燃烧过程,采用非绝热的混合分数-概率密度函数燃烧模型,并考虑对流和辐射传热损失的影响,对该生物质回转燃烧器燃烧过程进行数值仿真和场协同理论分析,研究生物质回转燃烧器的性能和过量空气系数对生物质回转燃烧器燃烧效果的影响.研究结果表明:当过量空气系数λ为1.8～2.4时,燃烧室内温度较高,且生物质回转燃...     

筛孔塔板上气液流动及传质过程的数值模拟

研究了精馏操作涉及的板式塔塔板上气流两相错流过程,通过分析气液两相的作用机理,建立了能够考虑气相增强液相湍动的塔板液相流场计算模型,计算结果与实验结果能够描述筛孔塔板上液相的实际流动情况,并与传质方程联立求解,给出了塔板上液相的浓度分析结果。     

基于多物理场耦合的混凝土湿热变形数值模拟

为研究混凝土湿热耦合变形,基于混凝土微观组成结构特点,根据多物理场耦合作用和多孔介质湿热传输原理,建立了混凝土湿-热-力多物理场模型.并利用COMSOL数值仿真软件和提出的混凝土湿膨胀系数,在人机交互环境下,实现湿-热-力耦合数值求解.首先以Hundt试验为算例,验证了耦合模型和求解方法的可行性,然后利用该方法对某隧道混凝土湿热耦合变形进行了模拟计算.将多物理场耦合数值模拟结果与解析-有限元结合解法计算结果和现场光纤光栅监测结果对比表明,基于多物理场耦合的混凝土湿热耦合变形数值模拟更接近监测结果,更能反映实际物理过程且具备更好的通用性.     

煤炭地下气化干馏气渗流运动多场耦合数值模拟

基于传热，渗流力学及弹塑性力学理论，建立了气化煤体温度场，干馏气渗流场和煤体变形场耦合数学模型，研究发现，在煤炭地下气化过程中，因高温条件，煤体的物理力学参数不再是一个常数，而变为温度的函数，为了提高数值模型的精度，对相关的物理力学参数进行了标准化热趋势研究，根据有限元法原理，介绍了其耦合求解方法，并结合计算实例，对计算结果进行了分析，根据计算结果，非等温度条件下干馏气压实测值和模拟值之间的拟合情况明显好于等温条件下的拟合情况，且实测值高于理论值，计算值和实测值的一致性表明，对气化盘区温度场，渗流场及应力场的数值模拟是正确的。     

基于多场耦合技术的永磁同步电动机散热分析

利用英特工程仿真技术公司开发的一套电动机专用的耦合分析接口软件INTESIMETFMotor,对电动汽车所用永磁同步电动机进行电磁-热-流体三场耦合分析,将电磁-热-流体三场耦合与传统解耦简化模型的分析结果进行对比,以验证热流双向耦合的有效性.结果表明,单向耦合不能够保证温度的连续性和能量守恒,达不到真正的热平衡,因而需要进行热流双向耦合.     

耦合内弹道过程的膛口流场数值模拟与分析

为提高武器精度,模拟弹丸射入膛内后的膛口流场,耦合内弹道过程分析弹丸射出炮口前的初始流场和射出后的流场变化.采用内弹道经典模型计算膛内弹后气体流场,建立二维轴对称气体动力学模型计算弹前气体及膛口流场,通过弹前阻力将二者同步耦合计算.计算过程采用非结构网格方法,同时考虑运动弹丸的影响,计算结果与实验流场相吻合.计算结果捕捉到弹丸出炮口后在膛口形成清晰的瓶状波系.分析得到弹丸出炮口后1.5 ms时刻炮膛内外的马赫数轴向分布;此时火药气体在膛外膨胀的最大马赫数可以达到6.32;火药经过激波后气体速度迅速下降到声速以下.由于激波的作用,在激波前后压强会产生阶跃.     

井壁稳定多场耦合分析研究进展

井壁稳定问题是石油钻井过程中十分重要的问题,而地层流体、钻井液性能、温度等因素对井壁稳定有重要影响。通过对目前国内外井壁失稳分析的研究现状进行总结,将钻井过程中井壁失稳的影响因素分为岩石结构场、应力场、渗流场、温度场和化学场等5类作用场,分析了这5类作用场的具体内容及产生原因,由此对井壁失稳多场耦合的作用场影响和发展现状进行了较为系统的分析。在进行井壁失稳多场耦合分析时,应力场和岩石结构场是研究的基础,在总结国内外井壁失稳研究方法的基础上,对岩石结构类型和岩石变形机制进行了分类;以岩石结构场和应力场为基础,结合其他3种作用场的影响,着重分析了包括三场、四场和五场耦合在内的井壁稳定多场耦合研究发展现状;对于四场和五场耦合分析而言,孔隙介质热弹性理论和孔隙介质化学热弹性理论应用较为广泛。最后结合不同作用场的特点和现代钻井工艺的发展方向展望了其发展趋势。     

垂直Bridgman法多组元晶体生长的多场耦合模型

对垂直Bridgman法多组元晶体生长的准稳态模型所采用的Boussinesq线性密度假设进行了改进，基于密度的Taylor展开式，得到了熔体密度随温度、浓度变化的非线性函数关系并引入到模型中，改进后的准稳态模型（PSSM）能揭示晶体生长过程的非线性本质．明确了模型的边界条件，得到了晶体生长的完整数学描述．改进后的PSSM以及已获得的多组元晶体准确物性为晶体生长的多场耦舍定量数值模拟研究奠定了基础．     

溴化四苯基膦催化碳酸乙烯酯水解合成乙二醇反应

通过对碳酸乙烯酯催化水解合成乙二醇反应机理的研究,找到了一种适合本法较好的催化剂-溴化四苯基膦,然后考察了催化剂的量、水比、反应温度、反应压力、反应时间等因素对反应转化率和选择性的影响,确定了本法较佳的反应工艺条件为:水比2.0-3.0,反应温度140-150℃,反应压力3.0-4.0MPa,催化剂用量2%左右,反应时间2-2.5h,在此条件下反应的转化率和选择性都能达到98%以上,并对各因素的影响运用STATISTICA 6.0进行了统计分析,得出水比和催化剂的量是影响转化率的主要因素,而选择性主要由水比和反应温度所决定.     

水力自动翻板闸门运行过程中流固耦合数值模拟

以某水电站水力自控翻板闸门为例,对水力自控翻板闸门的整个工作过程进行分析,模拟闸门在水位不断上升的情况下闸门开启的过程,从而得到闸门在不同开启角度时的各个流态.所得结论可为闸门设计工作的研究提供参考.     

合成碳酸二甲酯反应精馏过程的模拟与优化

以实际工业生产装置为研究对象,研究了酯交换法合成碳酸二甲酯的反应精馏过程模拟与优化问题？建立了过程非平衡级模型,引入了分离效率函数,求解、模拟结果与文献值吻合良好、成功地解决了复杂反应精馏过程数学模型的建立与求解问题,并在此基础上优化计算了操作条件,同时用VB语言开发了完整实用的仿真软件？软件可用于碳酸二甲酯反应精馏塔的工艺设计、操作过程分析和参数调优等工作。     

碳酸二甲酯和碳酸二乙酯合成碳酸甲乙酯的热力学分析

为了得到碳酸二甲酯(DMC)和碳酸二乙酯(DEC)酯交换合成碳酸甲乙酯(EMC)反应的热力学数据,用Benson基团贡献法计算了相关物质的标准摩尔生成焓、吉布斯自由能和摩尔定压热容.计算了300～1 000 K温度范围内,该反应的焓变、自由能变、平衡常数和平衡转化率.结果表明:由DMC和DEC酯交换合成EMC的反应的自由能变在300～1 000 K范围内均为负值,因此是热力学上可自发进行的反应.随着温度的升高,反应的自由能变逐渐减小,因此高温有利于反应的进行.但即使在1 000 K时,反应的平衡常数也仅为33.20,这说明该反应自发进行的程度不高.     

车用柴油机缸孔变形整体接触多场分步耦合模拟

为解决车用柴油机整机开发及老机型改进过程中普遍遇到的机体缸孔变形过大从而影响机油消耗和颗粒物排放量进一步降低的难题,提出了整体接触多场分步耦合的研究方法.以493车用柴油机为研究对象,建立了包含机体、缸盖、缸套、缸盖垫与缸盖螺栓的整体接触关系模型,精确加载缸盖螺栓预紧力、主轴承盖螺栓预紧力、气体最大爆发压力等机械栽荷以及热边界条件,实现机械应力场和热应力场的分步耦合计算,研究机体在实际工作状况下缸孔的变形情况,为优化结构设计提供依据本方法可应用于其他柴油机整机开发或升级改造中的缸孔变形研究.