电火花作用下粉尘云着火的延迟时间

为确定粉尘云在电火花作用下的着火敏感性,以钛粉为研究介质,通过以电火花能量释放速率为源项的气-粒两相能量守恒方程建立模型,获得了电火花作用下放电火花能量、粉尘粒径、环境氧体积分数、环境温度及湍流程度对粉尘云着火延迟的影响规律.结果表明:粉尘粒径大小对着火延迟的影响最大,越小的颗粒其着火越迅速;环境温度比室温高50~100K时,粉尘着火延迟时间显著缩短;湍流会加速颗粒间换热速度,缩短着火延迟时间;点火能量与环境氧浓度对着火延迟的影响较小.通过模拟计算扩展了实验研究,也为相关粉尘爆炸预防工作提供理论依据.     

水平管段高压超浓相煤粉输送特性的数值模拟

在充分考虑气固两相相互作用的基础上,利用修正后的κ-ε湍流模型对以CO2为输送介质的高压超浓相煤粉气力输送进行了数值模拟.对于固相体积分数高达25％的高压超浓相煤粉气力输送,采用该模型模拟一体化管道(垂直管、弯管、水平管连接在一起),获得了水平管段中不同粒径的颗粒在截面上的速度分布、浓度分布,以及不同表观气速下水平管段中固相的径向浓度分布.模拟结果表明,在相同的输送条件下,大粒径煤粉的速度较低,更容易在水平管道沉积;煤粉粒径相同时,表观气速较大的颗粒在沉积区的浓度分布较小.将模拟结果与相同试验条件下的水平管电容层析成像(ECT)结果进行了对比,验证了本文模拟结果的正确性.     

气固流化床中颗粒分离的软球模拟

基于颗粒轨道模型,建立了粒径服从均匀分布的二组分颗粒分离的软球模型.其中流体运动用Navier-Stokes方程描述,颗粒运动满足牛顿第二定理,两相间的耦合由牛顿第三定理确定.研究了表观气速、颗粒平均质量、颗粒直径分布范围、颗粒碰撞参数对二组分颗粒分离的影响.研究结果表明:表观气速太大或太小都会减弱二组分颗粒的分离行为;在各组分颗粒密度不同条件下,不同组分颗粒的平均质量相差越大,颗粒分离越明显;在各组分颗粒密度相同条件下,不同组分颗粒的直径分布范围差别越大,颗粒分离越好;理想状态下,颗粒分离的速度较快,且分离较完全.     

丝电爆制备纳米颗粒的电参数对能量沉积的影响

丝电爆过程中的能量沉积直接关系到所制备的纳米颗粒的粒径分布.为研究电参数对此过程中能量沉积的影响,通过改变电极类型与气隙长度进行丝电爆实验,实验中使用高采样率的示波器采集电压电流波形,并对金属丝沉积能量与制备的纳米颗粒的粒径分布进行分析.研究结果表明:丝电爆电流中存在幅值很高的谐波成分,谐波沉积能量对金属丝总沉积能量有贡献,并能够影响所制备的纳米颗粒的平均粒径.在两类电极之间,谐波沉积能量占比与总沉积能量在使用平行电极时多于使用同轴电极时,缩短放电气隙能够减少谐波沉积能量占比和总沉积能量.使用平行电极制备的纳米颗粒的平均粒径较小,说明此条件下总沉积能量增多.     

流化床烟气脱汞气固两相流动的可视化研究与数值模拟

为了探究流化床烟气脱汞反应器内气固两相的流动过程,通过可视化显形实验对不同主流化风速、床层物料高度、颗粒粒径和活性炭喷口速度下反应器内气固流动的行为和特征进行了研究.通过计算流体动力学方法对气固两相流动过程进行了数值模拟,并与实验进行比较.结果表明,数值模拟具有流动模拟的可靠性.主流化风速增加或颗粒粒径减小,均会加剧气固两相流动的剧烈程度,活性炭喷口气流会造成气固两相的局部湍动,但床层物料高度由于受到壁面与颗粒的摩擦力和内部气泡大小的综合作用,对气固流动行为的影响不显著.     

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.     

鼓泡流化床中多组分颗粒分离的软球模拟

基于颗粒轨道模型,建立了粒径服从均匀分布的多组分颗粒体系分离的软球模型,模拟了粒径服从均匀分布的连续组分、三组分颗粒体系在流化床中的分离行为,并研究了表观气速不同时,连续组分、三组分颗粒体系的分离规律;同时讨论了粒径分别服从均匀分布与正态分布时,三组分颗粒体系分离行为的差异.研究结果表明:表观气速对连续组分、三组分颗粒体系的分离行为都有重要影响,但影响不同,粒径分布不同对三组分颗粒体系的分离行为没有显著影响.     

湿度对矩形窄通道内细颗粒热泳沉积的影响

通过建立考虑空气含湿量影响的矩形窄通道模型,利用Fortran软件编程及Fluent软件模拟,研究了矩形窄通道内细颗粒的热泳沉积情况,提出了一种利用Fluent软件计算矩形窄通道内热泳沉积率的方法,并与Fortran编程的计算结果进行比较.结果表明,随着空气含湿量增大,热泳沉积率增加;在空气含湿量相同的条件下,热泳沉积率随着颗粒直径减小而增大,随着管道内压力增加而减少,随着温度梯度增大而增加;此外,不同粒子的热物性不同,导致其热泳沉积率不同;所提出的计算方法虽能够反映热泳沉积率随空气含湿量、颗粒直径和压力变化的规律,但其计算结果偏小,可采取增大管道内空气含湿量及减小管道内压力的措施来提高细颗粒的热泳沉积率.     

混合与孔板通风下隔离病房内气溶胶扩散特征

对采取混合通风及孔板通风策略下的典型隔离病房内气流组织及气溶胶扩散过程开展了数值模拟研究,以探讨通风策略对病房中气溶胶扩散与沉积的影响．进一步研究了气溶胶颗粒粒径及孔板通风的多孔板开孔率对气溶胶分布的影响．利用文献中试验数据验证了所采用数值模型的准确性．结果表明：相比于混合通风,孔板通风策略可以使病房内的流场、温度场分布更加均匀,并且能加速气溶胶颗粒排出,从而有效降低医护人员的交叉感染风险;小粒径气溶胶颗粒更容易受到流场影响,在病房内扩散悬浮,而大粒径的气溶胶颗粒更容易沉积在地面和病床上;当采取孔板通风时,减小开孔率可以加速气溶胶颗粒的沉积和排出,减少颗粒物在室内的悬浮,降低空气中的病毒感染风险．     

料仓中湿颗粒流动规律的数值仿真与试验研究

通过引入液桥力模型,结合离散颗粒法(DEM),数值模拟了料仓中湿颗粒的流动,研究了液桥力对料仓内颗粒质量流率的影响.结果表明:对于干颗粒,满足不结拱的料仓开口度尺寸至少为颗粒直径的3倍,而湿颗粒则要求料仓开口度至少为颗粒直径的4倍;干颗粒由漏斗流向整体流转换的角度在45°左右,而湿颗粒的转换角度为40°左右.研究还发现液桥力对于小粒径颗粒的影响明显大于大粒径颗粒.在相同含水量的情况下,小颗粒更容易出现团聚,而不易分离.     

粒径呈幂律分布的颗粒气体中的颗粒分离行为特性

采用分子动力学方法模拟了受到边界振动的粒径呈幂律分布的颗粒气体中的颗粒分离行为特性.研究发现当系统受到振动时,模拟区域出现温度梯度,系统出现颗粒分离现象,所有的颗粒都会朝着温度低的区域移动,且大颗粒比小颗粒更趋向于聚集在低温区域;系统大颗粒和小颗粒间的粒径差越大,系统的颗粒分离行为越显著.同时,系统的子区域中的局域粒径分布函数仍然为幂律分布.     

7种绿化植物滞尘的微观测定

采用显微图像分析系统,对7种绿化植物叶片滞尘能力进行测定及对叶表粉尘粒径进行分析统计,并采用电镜观测研究叶表结构特征.研究结果表明:7种植物中,叶表布满沟状组织的杜鹃花、女贞树与叶表布满气孔且排列无序的桂花树滞尘能力较强,叶表密布极细沟状组织的红桎术与紫叶李滞尘能力较差;通过沟状组织、气孔等结构滞尘的叶片,滞尘能力受外界环境影向较小,且波动较小,而通过叶表面和纤毛滞尘的叶片,滞尘能力受外界环境影响较大、且波动较大;叶表沟状组织可以增加叶表粗糙度而增强滞尘能力,沟壑通过粉尘颗粒粒径筛选并滞着粉尘,沟壑较窄的叶片适合滞着粒径较小的粉尘颗粒.     

加压循环流化床气固流动特性实验研究Ⅰ:颗粒体积分数分布特性

针对加压煤气化和化学链燃烧的发展需求,建立了一种加压循环流化床的冷态实验装置,研究了不同操作压力(0.1～0.5 MPa)下,平均粒径为137μm、密度为2 490 kg/m3的Geldart B类颗粒在提升管内的压降和表观颗粒体积分数分布特性.实验结果表明,上升管压降随固气质量比的增大而线性增加,增加的速率随操作压力的增加而增加,且基本不受操作气速和固体通量的影响.加压条件下,表观颗粒体积分数呈上小下大的分布,且随固体通量的增加而增加,随标态表观气速的增加而减小.在固体通量和操作气速一定的情况下,增加操作压力可以显著提高上升管内表观颗粒体积分数,并使其轴向分布更加均匀.     

柴油机燃烧颗粒物的生成机理与排放特性研究

为了实现柴油机的清洁燃烧,有必要对柴油机燃烧颗粒物的生成机理和排放特性进行系统的研究。通过尾气排放检测仪测量,分析柴油机燃烧生成颗粒物的组分及其生成机理;通过台架试验,分析不同负荷下颗粒物的质量特性和粒径分布,对颗粒物在纯氮气和纯氧气下进行热重分析,得出如下结论:柴油机颗粒物的排放量和颗粒数量峰值对应的粒径均与负荷有关,均随负荷的增加呈先降低后升高的趋势;颗粒的挥发性与氧化性则与颗粒的粒径大小相关。     

土壤风蚀中粉尘释放规律研究

针对目前土壤风蚀中粉尘释放模型研究中缺乏不同粒径颗粒流量与地表颗粒粒径组成间联系描述的现状，对由黏土和沙粒组成的类土壤地表进行风洞实验，实验中依据黏土质量份额的不同准备了6种类土壤混合颗粒分别进行实验研究．实验结果表明由于黏土颗粒和沙粒分别做悬移和跃移运动，其质量流量廓线形式也完全不同．风蚀过程中做跃移运动的不同粒径沙粒的质量流量廓线在对数．线性坐标中都呈直线，且其斜率近似相等．风蚀过程中沙粒输运率随地表黏土颗粒质量份额的变化而改变，粉尘输运率与沙粒输运率的比与它们在地表的质量比成正比．每一粒径组分的输运率占沙粒总输运率的份额与地表中该粒径组分占总沙粒的质量份额成正比，比例系数只与该粒径组分的粒径有关．通过本文的实验结果可以将粉尘以及不同粒径沙粒组分的输运率与它们在土壤地表中的质量组成联系起来．     

磁流变液中磁性颗粒成链与团聚的临界特征分析

热运动对纳米级磁流变液系统的颗粒团聚行为和宏观流变特性扰动影响不可忽视.为研究施加外磁场后系统微结构与热运动间的关系，探讨在不同颗粒粒径情况下热运动能量在系统总能量中的占比.采用CCD设计方法，分析Monte Carlo仿真获取的颗粒位形信息，生成关于外磁场磁感应强度、颗粒粒径和体积分数的系统热耦合系数<λ>回归模型;成链团聚的临界颗粒粒径计算值比文献经验值高出约23%，证实在考虑系统内多因素的综合影响下，纳米级磁流变液具有更严格的流变现象临界发生条件.     

露天煤场不同粒径煤尘扬尘实验研究

为研究露天煤场不同粒径沉积煤尘的扬尘规律,根据风洞实验和相似模拟实验基本原则搭建煤尘起尘实验装置,对露天煤场不同条件下不同粒径组成的沉积煤尘的扬尘现象和规律进行研究.采用最小二乘法和高斯牛顿法对实验数据进行回归分析.实验结果表明:沉积煤尘的起尘量随粒径的增大呈现起尘量先增大后减小的规律,当煤尘粒径接近0.23 mm,煤尘的起尘量最大,实验30 min最大值为16.4 kg;煤尘粒径小于0.115 mm,煤尘的起尘量极小试验最小值为0.003 kg.回归分析得出平均粒径在0～0.23 mm范围内的不同含水质量分数的圆锥形煤尘静置在不同风速条件下煤尘起尘量的数学关系式.保证粉尘的含水质量分数在6%以上,煤尘所处的环境风速小于4 m/s可以有效地降低煤尘的二次扬尘.     

沙尘暴期间运动尘颗粒对高压输电导线施加的应力预测

针对沙尘暴期间输电导线动力学行为分析中运动粉尘颗粒对高压输电导线施加的应力预测,以引入的粉尘颗粒与输电导线的碰撞概率为基础,应用弹性碰撞模型和颗粒运动方程对碰撞时间予以定量预测,提出一种基于粉尘颗粒和输电导线尺度、粉尘质量浓度及流场作用的粉尘颗粒对输电导线施加应力的计算方法 .揭示了以上因素对应力的影响规律:应力随粉尘颗粒的速度近似呈线性增大;随输电导线的半径近似呈线性增大;随粉尘颗粒的半径近似呈指数形式减小.结果表明,在输电线路设计中,不仅要考虑风荷载,还需考虑运动粉尘颗粒的作用.     

加压循环流化床气固流动特性实验研究Ⅱ:气固滑移特性

针对加压煤燃烧、气化和化学链燃烧的发展需求,建立了一种上升管内径为0.068 m、高5.2m的加压循环流化床冷态实验装置,研究了不同操作压力(0.1 ～0.5 MPa)下,平均粒径为137 μm、密度为2 490 kg/m3的Geldart B类颗粒的气固滑移特性.实验结果表明,在固体通量和状态表观气速一定的情况下,随操作压力的增加,上升管内颗粒的表观滑移速度和表观滑移因子逐渐减小,但并未对上升管内的气固滑移特性造成本质影响.与常压情况类似,加压下表观滑移速度、状态表观气速和表观颗粒体积分数之间存在显著的相关性.无量纲滑移速度随表观颗粒体积分数的增加呈幂函数型增加,表观滑移因子随无量纲滑移速度的增加呈指数型增加.     

管内插螺旋液固两相流流场特征影响因素试验

为探究雷诺数、颗粒体积分数和颗粒粒径对内插螺旋液固两相流复合技术流场特征的影响,采用粒子图像处理技术试验研究管内流体涡量、径向速度及湍动能分布规律。结果表明：整体平均涡量、近壁区域平均涡量、径向速度峰值均与雷诺数、颗粒体积分数呈正相关,但与颗粒粒径呈负相关;径向速度均呈正负波动,且近壁区域平均涡量比整体平均涡量增幅大;在试验范围内,Re为33 000比Re为26 400的平均湍动能提高81.7%,颗粒体积分数为5%比体积分数为1%的平均湍动能提高16.7%,颗粒粒径为1.5 mm比颗粒粒径为5 mm的平均湍动能提高9.83%。