单个气泡在加压液-固流化床中上升速度的模型与计算

以考虑浮力、液相粘性阻力和颗粒相碰撞力的气泡受力平衡关系式为基础,发展并建立了加压液一固流化床中单个球形气泡上升速度的理论模型．针对不同的床内压力和颗粒相体积分数,计算了单个气泡在加压液一固流化床中的上升速度,并与实验测量数据进行了比较。     

流化床燃烧稻草床料聚团及灰行为

流化床燃烧生物质发电是生物质能利用的重要技术,但床料聚团影响系统的稳定运行。该文使用石英砂流化床在760℃燃烧稻草,研究床料聚团机理和生物质灰行为。实验结果表明:床料发生了严重的聚团,床层流化状态明显恶化;碱金属在床料颗粒表面富集,在床料颗粒表面形成了约5μm厚的灰层。K2O-CaO-SiO2三元系相图可以有效解释床层中融化物的出现。聚团机理可概括为:由于稻草灰熔点低,燃烧的半焦表面变粘,粘结床料颗粒产生聚团;通过与细灰碰撞、融化的碱金属化合物冷凝,床料颗粒表面形成一层均匀的灰层并融化,当灰层足够厚时,床料颗粒通过有限的点粘结在一起,也会形成聚团。     

黏性颗粒失流态化过程的实验研究

采用低温黏结的聚乙烯颗粒,在二维半热态内循环流化床实验台上模拟黏性颗粒高温失流态化过程,并对失流态化过程进行了规律性总结,对其床压信号进行了时域分析与频域分析.实验结果表明:从颗粒正常流化到失流态化可分为熔融、分层、成核、成团和死床5个阶段.时域分析中,压力变化可反映出床内失流态化发生的大致时间,标准偏差的变化先于均值的变化;频域分析中,频谱图上主频的变化明显于均值的变化,为防止床内出现失流态化提供了可能;通过对比不同测点的频谱图,可反映出床内最早出现失流态化的位置.     

固废流化床异型颗粒与床料共流化特性

建立了截面0.2 m×0.2 m、高1.2 m的固体废弃物流化床冷态实验装置,选取4种形状、尺寸和密度差异较大的异型颗粒模拟固体废弃物,床料为粒径0.18 mm的石英砂.采用压力信号和快速CCD图像分析相结合的方法,重点考察了不同种类和比例的异型颗粒与床料共流化时的压降特征、流动结构和最小流化速度,并提出了该体系最小流化速度的新关联式.结果表明,异型颗粒与床料共流化时,升速压降曲线波动大且易低估最小流化速度,而降速压降曲线较为平滑,类似纯床料流化,可用于确定最小流化速度;最小流化速度随异型颗粒体积比和特征密度的增大而增大,与静止床高变化无关.关联式的预测值与实验结果及国内外其他一些研究者的实验值吻合得较好,平均相对误差为14.7%,可适合于多种类异型颗粒与床料共流化体系.     

岩溶隧道道床上浮机制及底鼓特征数值分析

由于岩溶贯通形态复杂,地下水丰富,对隧道基底局部水压,和隧道结构裂缝及层间粘结强度影响较大,易发生隧道道床脱空上浮底鼓现象,危及运营行车安全。本文将道床上浮情况分为道床横向脱空与纵向脱空两大类,分别开展三种阶段工况下道床在不同水头高度下的上浮量对比分析,结果表明：（1）上浮过程可划分三个阶段：①地下水入渗阶段,该阶段仰拱-填充层孔隙水压力降低,道床孔隙水压力增高,② 粘结失效阶段,临界水头高度与道床板厚度、道床与仰拱填充间粘结强度之间的关联阶段。③第三阶段为道床局部上浮脱空阶段,粘结强度对临界水头高度的影响远大于道床板厚度。（2）第一阶段层间粘结良好条件下,上浮水压需要约6.32MPa;粘结力较弱时,上浮水压仅需66.69kPa左右。（3）第三阶段横向中部脱空情况下,25m水头压力下道床层间应力值为1.85MPa以上,对应最大上浮值为0.22mm。（4）第三阶段纵向局部脱空情况下,当道床脱空段增大至10m时,25m水头压力环下道床最大上浮值为6.83mm,达到影响行车的上浮阈值8.00mm。综上可知,隧道道床粘结失效,易诱发道床上浮底鼓。层间增强粘结措施的有效布设,可抑制道床上浮底鼓;建议采用钻孔泄水和补打道床锚杆等应急措施。     

重质大颗粒在非均匀布风流化床内停留时间

用电容层析成像(ECT)示踪法研究了单个球形重质大颗粒在流化床密相区的停留时间分布特性及随流化风速变化时运动状态的演化过程。通过对实验结果的概率统计分析和对大颗粒受力特征的分析,揭示了大颗粒在床内运动行为的统计规律性和随机性。研究发现:大颗粒在床内的平均停留时间随流化风速的降低先缓慢增大,当流化风速低于某一临界值后,停留时间急剧增大,并过渡到以一定的概率到达布风板低侧,直至最终滞留在床中间;大颗粒密度越大,演变过程对应的流化风速越大。由于周围两相流压力场、速度场随时间的随机脉动性,大颗粒在床内的停留时间分布很宽。     

固体颗粒床高温除尘器的等温实验研究

针对工业界提出的高温除尘问题,采用固体颗粒床除尘方式,对用砂粒作为过滤介质的可行性和实用性进行了研究.通过模拟高炉一次除尘后的含尘气体浓度,进行了固体颗粒床除尘器的等温实验,探索了气体过滤速度、过滤床层厚度对除尘器除尘效率和床层压力损失的影响.根据实验结果,确定了最佳过滤速度和过滤床层厚度.     

循环流化床燃烧棉秆两种床料的特性

分别选用石英砂颗粒和高铝矾土颗粒作为循环流化床的床料,棉杆作为燃料,在0.2MW循环流化床上进行实验.实验结果表明,石英砂颗粒床料容易形成结渣,而高铝矾土颗粒床料使用情况良好.通过对长时间运行后的床料颗粒进行XRF和SEM/EDS分析,发现2种床料运行后的化学成分发生改变,随着运行时间的延长,碱金属在床料中富集度越来越高.通过对反应前后内部结构和成分进行比较,发现石英砂床料结渣主要是因为在颗粒的表面生成了低熔点的化合物,在高温条件下床料由于表面层相互粘结而产生结渣,而高铝钒土颗粒可以有效地防止低熔点化合物的生成,从而减少结渣.     

湿颗粒的振动流化特性实验研究

在床体尺寸为140 mm×70 mm×600 mm的振动流化床中开展了湿颗粒振动流化特性实验,研究了振动强度Γ(0~1.2)、含液量W(0~6.8%)、粒径dp(1.0~2.6 mm)对D类湿颗粒振动流化特性(流型、床层压降、最小流化速度)规律的影响.结果表明:湿颗粒振动流化床可以显著改善床层内的沟流现象,使流化更稳定.降速过程中,固定床阶段湿颗粒振动床床层压降ΔP明显大于湿颗粒普通流化床压降,而在第2流化阶段两者压降相近;同时,湿颗粒振动流化床压降随含液量的增加先降低后增加.在湿颗粒振动床中,随着振动强度的增大,最小流化速度减小;随着含液量上升,最小流化速度先增加后下降;随着颗粒粒径的增大,最小流化速度增加.最后得出了D类湿颗粒振动流化床最小流化速度的计算关联式.     

大颗粒流化床内压力波动现象的仿真研究

应用离散颗粒模型对大颗粒气固两相流化床系统进行了仿真研究 ,在完全流态化条件下对压力波动现象进行数值模拟。结果表明 ,压力波动的范围和频率与流化床内两相运动状态密切相关。随着床内颗粒相湍动的加剧 ,压力波动不断加剧 ,床内压降随表观气流速度的增加略有减少。对大颗粒流化床压力波动的模拟为进一步研究流化床稳定操作提供了有力的依据     

大颗粒流化床内压力波动现象的仿真研究

应用离散颗粒模型大颗粒气固两相流化床系统进行了仿真研究，在完全流态化条件下对压力波动现象进行数值模拟。结果表明，压力波动的范围和频率与流化床内两相运动状态密切相关，随着床内颗粒相湍动的加剧,压力波动不断加剧，床内压降随表观气流速度的增加略有减少。对大颗粒流化床压力波动的模拟为进一步研究流化床稳定操作提供了有力的依据。     

超细颗粒的流态化研究现状

首先阐述了超细颗粒的流化特性(初始流化速度、床膨胀等)及团聚流化过程,然后重点对近年来国内外在改善粘性颗粒流化质量方面所作的研究工作进行了总结。     

移动床气固流与水平埋管的传热特性研究

对正压差条件下顺重力移动床气体－颗粒流与水平埋管的传热特性进行了实验及理论研究，揭示了埋管表面附近气体颗粒局部流动及换热的特点，建立并简化求解了描述移动床气固流与埋管间传热的物理数学模型，结果表明，细颗粒气固移动床的床层颗粒质量流率是影响传热效果的主要因素，压力作用则是通过改变床层颗粒质量流率及气体渗流率和热容来影响传热的。     

木质复合材料铣削过程中切屑流的形成分析

基于高速摄像技术及图像识别与处理技术,采集木质复合材料铣削过程中切屑流的瞬态图像,并对瞬态图像进行预处理;利用ProAnalyst运动分析软件,分析切屑流形成机制、流场速度及扩散角度的变化规律。结果表明：切屑流形成过程分成两个阶段,第1个阶段为切削层材料离开工件形成切屑开始到与齿槽接触;第2个阶段为切屑离开齿槽之后向外飞射,最后扩散在大气中。切屑流流场速度变化也分为两个阶段,第1个阶段为切屑流从形成时,具备一定流场速度后,开始趋于减小;第2个阶段为切屑流流场速度突然达到峰值,然后速度随之趋于减小。木质复合材料高速铣削时,随着刀齿切入工件,铣刀转速会趋于降低;而随着刀齿离开工件瞬间,刀齿线速度迅速恢复到额定速度并保持稳定。在切屑流流场内部的不同位置,切屑颗粒的速度存在差异。在同一时刻,切屑流中部的切屑颗粒速度最大,靠近刀齿部分速度次之,远离刀齿部分速度最小。随着铣刀转速的增加,切屑流的扩散角减小,在不同的木质复合材料铣削加工中,纤维板铣削过程中的扩散角最大,变化范围为533°～665°。     

粘性土无侧限抗压试验PFC模拟的微观分析

无侧限抗压试验在研究粘性土的力学性质和破坏形态方面有着重要的作用,在本文中从微观方面出发利用颗粒流中的clump单元来模拟粘性土无侧限抗压试验的基本颗粒和 “柔性边界”。结果表明初始孔隙比、摩擦系数、 颗粒间的刚度和黏聚力都会对粘性土的力学性质和试样内部颗粒间粘结个数及排列方向的变化还有试样剪切滑移带的形态和相关内力变化产生显著的影响。     

基于CFD-DEM法的矩形喷动床与柱锥形喷动床颗粒喷动特性模拟

为进一步了解矩形喷动床的优缺点,采用离散元气固耦合法(CFD-DEM)对矩形喷动床中小麦颗粒的喷动特性及混合过程进行数值模拟,并通过分析单颗粒循环时间、混合指数、床层压降、颗粒速度等与传统柱锥形喷动床进行对比.结果表明:us=1.1 ums时,矩形喷动床的平均单颗粒循环时间为1.9 s,柱锥形喷动床的单颗粒循环时间为1.7 s,相差较小.两种喷动床的颗粒混合时间均为2.8 s.相比柱锥形喷动床,矩形喷动床内的压力略大,尤其在喷动床棱角处气体压力较大,从而导致矩形喷动床在棱角处的颗粒运动随机性较差.因此,矩形喷动床与柱锥形喷动床的喷动特性总体上具有较好的一致性,但矩形喷动床在结构设计时要尽可能改善棱角处颗粒运动问题.     

以Fe作为弹核研究合成超重核的黏连截面

超重元素的研究是目前核物理和核化学领域的前沿课题之一,随着实验设备的不断完善和各种理论模型的不断发展,人们在合成超重核的研究上取得了非常大的进展。Fe作为弹核探讨形成超重核的黏连截面,主要采用两步模型来研究超重核的形成过程。主要核反应过程具体分为2步:第1步是指弹靶的黏连阶段,第2步是指弹靶形成复合核阶段。这2个阶段的动力学过程都可以用带随机力的朗之万方程来描述,并且这2个阶段是各自独立的,即可以分别来讨论这2个阶段。主要讨论黏连阶段,根据给出的58Fe+248Cm与58Fe+208Pb激发能与黏连截面的实验值,重新拟合出以Fe作为弹核与锕系中系列核形成超重核的黏连截面的最佳C与ΔB值,及C与ΔB值对拟合出的E*-σ曲线的影响、角动量和激发能等因素对黏连截面的影响。     

振动颗粒分离与床层内低压区的关系

近年来,人们对振动颗粒分离的现象进行了许多研究,提出了不少机理解释巴西果效应.到目前为止,振动颗粒分离的实验都是在床底封闭,振动过程中颗粒床内压力梯度发生周期性变化的情况下进行的.在受垂直振动激励的二维颗粒床(床层颗粒为平均粒径2 mm的分子筛)中通入空气,以保持振动过程中压力梯度方向不变,研究了气体对9种不同的大颗粒运动的影响.大颗粒是由有机玻璃制成的圆柱,与床层颗粒的密度比为0.33～3.62.在床内一直为负压力梯度的情况下观察到了颗粒体系发生"巴西果效应".实验结果表明振动过程中床层内形成的低压区或沿床高周期性产生的压力梯度方向变化不能作为小颗粒填充效应的原因.认为振动过程中由于激振频率与颗粒层振动频率的不同导致颗粒之间相位角的差异引起了颗粒分离.     

流态化合成氮化硅的鼓泡床冷模试验与CFD模拟

对流态化合成氮化硅的鼓泡床进行了冷态试验研究,结果表明：优选出的流态化分布板,在表观气速为0.11～0.13m／s时,可以形成稳定的鼓泡床,并运用CFD技术,模拟研究了床内的空气相、颗粒相的组分浓度分布规律,对床内的死流区、不同粒径颗粒的上下分层现象与不同床层高度的压力降的模拟预测结果与实验结果相吻合。     

大颗粒气固流化床内两相流动的CFD模拟

采用欧拉双流体模型和颗粒动力学方法,数值模拟了大颗粒流化床在不同密度、布风装置及曳力模型情况下的气固两相流动,考察了大颗粒流化床流化和流动特点,颗粒体积分率分布,床层压力瞬时变化,床层碰撞比,以及颗粒速度径向和空隙率轴向分布规律.研究结果表明,与直型布风板流化床比较,凹型布风板流化床内的气泡产生快,颗粒横向运动能力强;随着颗粒密度的增大,其在凹型布风板流化床边壁处的速度比中心位置处减小的快;比较3种曳力模型,发现其模拟的轴向空隙率分布和床层压力存在较大差异,且与床层膨胀比实验关联式相比,3种模型预测的值比实验关联式要大一些.通过研究,3个曳力模型中Gidaspow模型相对适用于大颗粒气固流化床的数值模拟.