基于CFD的开式微藻反应器中混合器结构优化

针对跑道池中藻液的混合性能不足,将用于封闭管式微藻反应器的静态混合器引入敞开式跑道池中,基于计算流体力学(CFD)技术对混合器的结构进行设计优化,并引入平均光暗循环周期(T_(av))和单位功耗下光梯度方向上的速度(η)来评价藻液的混合性能.首先通过添加混合器并改变其排列方式研究其对藻液的光梯度方向速度、功耗及光暗循环周期的影响,然后运用正交试验法综合分析了叶片的横纵向排列方式、叶片起始位置及蹼轮转速对两个性能指标的影响.优化后的试验方案:蹼轮转速为11 r/min,叶片组数为3,叶片列数为2,弯道距离为100 mm.在该方案下,藻液的混合性能最佳,T_(av)缩短了59.7%,η增大了35%.     

天津芥园水厂自来水处理工艺过程计算机控制系统

针对2002年以来天津市自来水源水发生较大变化,源水水质日趋复杂,富营养化严重,尤其是夏季高藻水的处理问题日益突出的问题,本文在天津芥园水厂引进国际先进的气浮技术和气水反冲洗技术,结合水厂原有设备,合理规划水处理新工艺的基础上,采用PLC控制技术设计自来水处理工艺过程计算机控制系统,实现流量配比自动加药、气浮池自动排泥、滤池自动反冲洗、气浮池自动运行、恒滤速过滤等控制功能,自动实现气浮、排泥、过滤等先进工艺操作,提高出厂水质,优于新国标《生活饮用水卫生标准》（GB5749--2006）。     

风室试验中轴对称排气引射-混合器的引射特性

建立了大尺度引射进气风室试验装置,以精确测量排气引射-混合器的引射流量,采用辅助风机补风以调整并逼近实际引射进口压力,从而提高了引射流量的测量精度,采用3种直径的混合管对轴对称排气引射-混合器的引射流量特性进行对比研究,并结合射流理论对其流动状态加以分析.结果表明:在主流喷管直径一定而混合管直径(D2)不同的条件下,混合管内的流动状态有所不同;当D2=250 mm时,混合管内的流动为过度发展状态,随着主喷管与混合管间距离(a)增大,射流半厚度经扩展后过早附着在混合管壁,其引射系数和引射流量随a值增加而增大,当增至最大值后逐渐减小,随着主流流量的增加,引射流量增大而引射系数变化不大;当D2=300 mm时,混合管内的流动为充分发展状态,随着a值增大,射流半厚度经扩展后在a=300 mm时恰好在混合管出口处附着于混合管壁,其引射系数和引射流量随a值的增幅逐渐变缓;当D2=350 mm时,混合管内的流动为欠发展状态,随着a值增大,射流半厚度经扩展后在混合管出口处仍未附着于混合管壁,引射系数和引射流量随a值增加而增大.     

V型滤池的研究与设计探讨

为了提高水厂的出水水质,满足越来越高的水质标准,人们从不同的工艺角度发展了过滤工艺.在某核电厂的水厂中,我们采用了V型滤池工艺,V型滤池通过采用较粗、较厚的均匀颗粒的石英砂滤层;采用了不使滤层膨胀的气、水同时反冲洗兼有表面扫洗的反冲洗方法;采用了气垫分布空气和专用的长柄滤头进行气、水分配等工艺,使得水厂具有出水水质好、滤速高、运行周期长、反冲洗效果好、节能和便于自动化管理等特点.     

气水两相水平流动测井的流型实验研究

 为研究生产测井过程中气水两相水平流动介质分布变化特征及影响因素,建立与产出气井流动状况相似的模拟流动环路,以实际生产测井仪器串测量混合流体,同时观测实验流型并绘制出实验测井流型图。实验揭示气水两相分布的变化趋势与流体动力学的普通实验结果相似,说明测井条件下的气水两相流动依然满足一般规律,但流型变化边界产生的位移反映了气水两相流动在生产测井过程中的分布特征。研究结果对正确认识及把握气水两相水平流动测井条件下的两相介质分布及分析方法提供重要依据。     

KIVA程序在波瓣混合器混合流场数值模拟中的应用

本文以KIVA程序为研究平台,分别采用标准k- 湍流模型和RNG k- 湍流模型,对现代航空发动机中常用的波瓣混合器流场的进行了三维数值模拟。通过与实验测量数据对比可知,基于ALE法KIVA程序能够较好地描述波瓣混合器中流向涡系以及正交涡系形状以及涡量随流动的变化规律,与实验结果较为吻合;在湍流模型方面,标准k- 模型在流向涡以及正交涡涡量大小的描述方面较RNG k- 模型更为精确。     

低排温条件下混合器本体温度对尿素雾化效果的影响

为了改善柴油机低排温(200℃)下尿素雾化效果不好的问题,本文研究了柴油机低排温条件下混合器本体温度对SCR系统的影响。基于云内4102柴油机,在1 200 r·min^-1、20%负荷条件下,运用计算流体动力学(CFD)技术进行数值模拟。通过对比2种混合器的压降、迹线、混合器上壁面液膜分布情况,选取更适合的混合器类型。通过改变混合器的本体温度,来对比分析不同温度的混合器对壁面液膜和催化器前端NH₃均匀性系数的影响。研究结果表明：混合器本体温度的变化对于液膜的形成影响较大,混合器本体温度从100℃升高到200℃时,混合器上液膜区域明显减少。混合器本体温度的升高对NH₃均匀性系数有显著影响。随着混合器本体温度升高,NH₃均匀性系数明显升高,且随着温度的不断升高,NH₃均匀性系数越来越接近1。使混合器保持合适的温度,能够有效提高尿素的雾化效果和NH₃均匀性系数。     

波瓣混合器混合流场中涡结构的数值研究

以FLUENT程序为研究平台,分别采用标准k-ε、RNG k-ε、Realizable k-ε、SST k-ω以及S-A五种湍流模型,对航空发动机混合排气系统中常用的波瓣混合器的流场,进行了三维数值模拟。与实验测量数据对比可知,所采用的计算方法能够较好地描述波瓣混合器复杂流场中流向涡、正交涡形状以及涡量沿流动方向的变化规律。在各种湍流模型中,Realizable k-ε在流向涡以及正交涡涡量大小的描述方面较其他模型更为精确。     

引射混合器数值模拟及性能预测方法研究

通过引射混合器主次流不同压比下混合管内流场的模拟计算,确定了该几何构形下发生壅塞时的主次流压比.对高压比下次流壅塞现象的研究表明,壅塞以后继续增大压比,当主流出口静压远大于混合管静压时,混合管内气流只经历一次膨胀和再压缩的过程.同时激波位置固定,不再随压比的继续增大发生变化.基于准一维控制体模型、Fabri壅塞假设模型和连续方程,提出了能有效预测引射器最高性能的饱和超音速模型,推出了此模型下引射系数与总压比和面积比之间的关系.由此得到直接反映引射器性能的特性曲线和修正曲线.最后把解析结果与数值计算的结果进行对比,验证了该模型的有效性.     

裂缝型致密油藏气水交替采油机理定量研究

为了揭示不同渗透率储层岩心气驱动用规律及气水交替采油机理,开展基于华北潜山致密油储集层岩样,不同条件下的常规气驱和气水交替实验,并结合核磁共振技术,分析实验不同阶段T2谱的变化,定量计算孔隙内的油水分布变化情况。研究表明：含裂缝岩心低驱替压力下,采出油量较多,增加驱替压力后,新增采油量很少,增加驱替压力对驱油效率的提高作用不明显;不含裂缝的均质岩心低驱替压力下,采出油量较多,增加驱替压力后,采油量有所提高,增加驱替压力对驱油效率的提高有一定作用;对于裂缝发育岩心,气水交替采油机理主要为水的渗吸作用,从而采出小孔喉内的油,5块岩心气水交替采出油百分数介于5.04%～8.15%,平均为6.58%,其中水的“封堵”作用不明显。