喷雾碰壁液膜蒸发三维数值模拟

针对喷雾过程喷注碰壁形成的液膜蒸发现象进行研究,通过理论分析和实验为数据建立了相应的数值计算模型。在典型浴盆型燃烧室内,采用一个四孔喷嘴进行高压喷雾,给定初始涡流比和燃烧室壁四温度,对包含液膜蒸发的喷雾过程进行详细的三维数值模拟,获得了液滴轨迹图以及空气运动速度的空间分布和时间进程,为研究空气运动和壁温等参数对喷雾过程和液膜蒸发过程的影响以及它们之间的相互耦合作用打下了坚实的基础。     

喷雾过程液滴碰撞一聚合模型研究

对喷雾过程计算重要环节之一的液滴碰撞—聚合进行理论研究 ,建立液滴碰撞—聚合子模型。对一采用双喷嘴方案的喷雾过程进行三维数值模拟 ,说明液滴碰撞—聚合模型在喷雾过程计算时的重要作用     

喷雾过程液滴碰撞-聚合模型研究

对喷雾过程计算重要环节之一的液滴碰撞-聚合进行理论研究,建立液滴碰撞-聚合子模型.对一采用双喷嘴方案的喷雾过程进行三维数值模拟,说明液滴碰撞-聚合模型在喷雾过程计算时的重要作用.     

辐射模型在烟气运动数值模拟中的应用

本文用数值求解流体力学基本方程组的方法（场模拟）建立了烟气运动的三维数理模型，比较详细地研究了三维离散传播辐射模型在烟气运动传热过程中的应用，揭示了烟气运动的一些典型规律，所得模拟结果基本合理。     

矿井机电硐室排热风流与喷淋液滴热湿传递研究

为了解决矿井机电硐室热害问题，基于局部排热降温方案，研究风流与喷淋液滴热湿传递规律，通过引入体积换热系数，建立两相流热湿传递模型，并推导单个液滴粒径演变方程。利用上述理论关系，结合试验数据，开展数值仿真，量化液滴粒径及速度、水气比、风速和相对湿度对热湿传递的影响。研究结果显示，体积换热系数是空气流速、液滴粒径及速度和水气比的函数；减小液滴粒径不仅可以有效增大气液接触面积，还可以增大体积对流换热系数，但也加快了气液相对速度的衰减，减弱了两相掺混强度，进而引起体积换热系数迅速衰减，影响热湿传递进程和速率；存在临界粒径，使得液滴-空气在减湿冷却过程中气液终态温湿度趋于一致。基于工程背景，得到在排热风温为50℃,喷水初温为25℃条件下，临界液滴粒径为243μm,喷水室临界尺寸为0.6 m时，可使风温降低10℃。研究结果可为矿井机电硐室降温提供重要理论依据。     

多层螺旋雾幕技术的喷雾模拟及降尘试验研究

为了解决掘进工作面传统喷雾除尘无法有效抑制粉尘扩散的问题,提出了一种将气动喷嘴呈螺旋状布置的多层螺旋雾幕除尘方法。采用k-ω湍流模型与K-H液滴破碎模型,通过Comsol多物理场耦合数值模拟,得出了多层螺旋雾幕速度场分布和粒子轨迹的变化规律,结合模拟结果搭建试验平台,并将多层螺旋雾幕与传统喷雾的除尘效果进行对比分析。以2层雾幕为例的模拟结果显示,喷雾2 s时就会形成明显的2层螺旋状雾幕,10 s后旋转水雾充满整个模拟区域,并且雾滴粒径较传统喷雾更小。试验表明多层螺旋雾幕的除尘效果明显强于自然降尘与传统喷雾,3 min后可将浓度470 mg/m3左右的粉尘降到4 mg/m3以下。     

XKD型液控阀的研究及在防尘中的应用

1 前言 煤矿生产过程中产生大量粉尘,高浓度的粉尘严重危害人体健康。近年来在许多尘源处采用了光控自动喷雾措施。光控自动喷雾装置提高了喷雾降尘的自动化程度,但同时存在喷雾水量小、水压损失大的弊病,这是由喷雾装置中的电磁阀通水孔径较小造成的。而在一些断面大、粉尘浓度高的场所,要求喷雾水量大、水压损失小,才能有效降低粉尘浓度,因此,在不改变喷雾装置结构的前提下,我们研究了一种液控阀,用通过喷雾装置的小流量液体控制液控阀中的阀     

石灰浆液荷电喷雾烟气脱硫模型与试验

荷电喷雾烟气脱硫技术是在喷雾湿法烟气脱硫基础上引入荷电效应,使之在较低的喷雾量下获得较高的脱硫效率.为了研究其脱硫机理,以实验室小试装置为基础,从气液传质人手对雾滴传质过程进行简化,考虑静电场中雾滴所受的库仑力与极化力,利用双膜理论建立荷电喷雾烟气脱硫过程的数学模型,对脱硫效率进行预测与分析.模型计算及实验结果表明,模...     

喷雾过程液滴蒸发计算研究

对喷雾中流滴的蒸发过程进行详细地理论研究,同时建立相应的数学模型,以一种曲型的模型燃烧室结构作为工程计算背景,对包含蒸发的喷雾过程进行三维数值模拟,获得了喷雾液体蒸汽浓度场场强云图和等势线图。     

回风顺槽全断面车载气动喷雾联合雾幕控尘技术研究

为治理综采工作面采煤过程中回风顺槽粉尘污染问题，基于超音速气动雾化控尘原理，提出全断面车载气动喷雾联合雾幕控尘技术。以敏东一矿01工作面回风顺槽为例，采用离散元和有限元方法，利用COMSOL(COMSOL Multiphysics)仿真模拟软件中的k-ε湍流模块和流体流动颗粒跟踪模块，建立控尘技术装置三维数值模型。利用数值模拟方法分析技术装置气流场和液滴粒子轨迹的变化特征，以得到技术装置风流场及液滴粒子分布规律；搭建仿真试验模型，并通过仿真试验平台研究技术装置最佳抗风性能参数。结合现场试验对比分析，以验证控尘技术的高效除尘性能。结果显示：当雾幕装置气压为0.6 MPa时，雾化效果好且不会影响现场其他设备供压，捕捉小粒径粉尘能力强，但抗风性较弱；车载装置抗风性高，控尘能力强，但雾化效果较差且受气压的影响较小。2种装置有效地结合应用并形成了全断面车载气动喷雾联合雾幕控尘技术。该技术有效阻止了粉尘的运移，有效覆盖了全断面。呼吸性粉尘和总粉尘控制效率分别达到94.92%和96.53%,这为治理煤矿井下回风顺槽粉尘污染提供了相关理论支持和治理手段。     

Characterization of a medium velocity deluge nozzle for offshore installations

It is important to study the characteristics of the nozzle of the deluge spray to comply with the standards developed by the petroleum industry for offshore installations in Norway. Due to the stochastic nature of the decomposition processes and geometrical features within the nozzle, the deluge spray has a complex flow field. Since the flow field determines the performance of the spray, the present study performs an experimental characterization of a medium velocity deluge nozzle for validation of computational fluid dynamics (CFD) models. The experiment was conducted for a maximum supply water pressure of 8.0 bar (g), which is identical to the operating pressures of offshore installations. Formerly, characterization studies of deluge or sprinkler spray were mostly targeted on residential usage with lower supply water pressures. I utilized a laser-based shadow imaging system to capture high-speed images, which were later processed in MATLAB. A linear patternator was used to validate the results of the shadow imaging technique. The geometrical features of the deluge nozzle played an important role in determining the characteristics of the spray. In addition, the supply water pressure significantly affected the size and velocity distributions of the droplets, applied density (volume flux), and area coverage. However, the Sauter mean diameter did not vary significantly with the azimuthal or radial position of the droplet within the inner region of the spray. The measurements obtained in this study can be used to estimate the extinguishing efficiency of a deluge system for offshore installations with elevated supply water pressures. Deviations between measurements with shadow imaging and patternator technique are discussed and discrepancies are discussed.     

考虑气液置换的压回法气井压井过程对井底压力的影响*

为在压回法气井压井计算中进一步贴合现场实际情况,提出新的压回法气井压井过程计算方法。在压井过程中,考虑压井液与侵入井筒的气体发生置换,导致井筒流体自上而下分布为液－气液２相－气－气液２相的实际问题,建立压井过程模型,并对井底压力的变化进行计算分析。结果表明:发生气液置换对压回法压井过程井底压力以及注入压力具有明显影响,考虑气液置换对井底压力的控制可更加精确,同时,气液置换越多,压回过程所需要的注入压力越大,易引起更加严重事故。因此,气液置换过程在压回法压井过程不可忽略。     

Key parametric analysis on designing an effective forced mitigation system for LNG spill emergency

Concerns over public safety and security of a potential liquefied natural gas (LNG) spill have promoted the need for continued improvement of safety measures for LNG facilities. The mitigation techniques have been recognized as one of the areas that require further investigation to determine the public safety impact of an LNG spill. Forced mitigation of LNG vapors using a water curtain system has been proven to be effective in reducing the vapor concentration by enhancing the dispersion. Currently, no engineering criteria for designing an effective water curtain system are available, mainly due to a lack of understanding of the complex droplet–vapor interaction. This work applies computational fluid dynamics (CFD) modeling to evaluate various key design parameters involved in the LNG forced mitigation using an upwards-oriented full-cone water spray. An LNG forced dispersion model based on a Eulerian–Lagrangian approach was applied to solve the physical interactions of the droplet–vapor system by taking into account the various effects of the droplets (discrete phase) on the air–vapor mixture (continuous phase). The effects of different droplet sizes, droplet temperatures, air entrainment rates, and installation configurations of water spray applications on LNG vapor behavior are investigated. Finally, the potential of applying CFD modeling in providing guidance for setting up the design criteria for an effective forced mitigation system as an integrated safety element for LNG facilities is discussed.     

超音速虹吸式空气雾化喷嘴雾化影响因素实验研究*

为掌握超音速虹吸式空气雾化喷嘴雾化机理及特性,采用流体力学线性不稳定理论分析雾化机理,通过喷雾实验研究不同因素对雾化性能的影响及对比不同类型喷嘴的雾化效果。研究结果表明:随着距喷嘴出口距离增加,超音速虹吸式空气雾化喷嘴在雾滴破碎后碰撞聚合作用由强到弱,300 mm内雾滴粒径增长速率明显,300 mm外雾滴粒径增长速率较缓。随着供气压力增加,超音速虹吸式空气雾化喷嘴雾滴粒径逐渐减小,在实测距离内SMD（平均粒径）最小为17.5 μm。不同供气压力下,超音速虹吸式空气雾化喷嘴随距离增加,雾滴粒径增长趋势基本一致。有效射程内供气压力为0.1~0.5 MPa时,SMD仅为17.5~31.16 μm。对比实验中,超音速虹吸式空气雾化喷嘴SMD比内混式空气雾化喷嘴和X旋流型压力喷嘴小53.5%~74.0%。     

水雾作用下气体爆炸火焰传播的实验研究

利用自行设计的全程透明的火焰加速管和水喷雾系统，对不同水雾条件下的气体火焰传播现象进行了实验研究。运用光电传感器与数字摄像技术分析了不同浓度的甲烷在不同水雾条件下的火焰传播速度、火焰阵面轨迹以及火焰结构特性，并通过对传播火焰反应区温度的测量，探讨了水雾抑制气体爆炸火焰传播的内在机理及所需的条件。实验结果表明：由于水雾作用于火焰反应区，降低了火焰反应区内的温度和气体燃烧速度，延长火焰阵面的预热区，减缓火焰阵面传热与传质的进行，从而使传播火焰得以抑制。水雾对气体爆炸火焰传播的抑制效果与水雾流量速度、雾区浓度以及火焰到达水雾区的火焰传播速度有关。     

煤矿喷雾降尘雾滴存活时间的数值模拟

为提高煤矿喷雾除尘效率,揭示雾滴蒸发和存活时间的影响因素,基于差分方法,使用MATLAB软件编制雾滴蒸发过程仿真试验程序,研究了雾滴初始半径、雾滴与风流的初始相对速度、雾滴初始温度,以及巷道风流初始温度、湿度、风压共6个关键影响因素与存活时间的关系;采用逐步回归方法构造了包含5因素的雾滴存活时间计算方程。结果表明:在目前煤矿采用的雾化降尘工艺范围内,除雾滴初始温度外的其他5个因素对雾滴存活时间的影响均较为显著;构建的雾滴存活时间综合计算方程能合理计算雾滴的存活时间。     

水喷淋液滴的动力学参数研究

本文详细介绍了喷淋液滴的一些动力学参数:(1)液滴动量喷淋的最大动量和体积流量与流量系数有关.水流碰到溅水盘和盘臂后,动量减少,其动量减少量约63%.(2)液滴粒径分布当液滴直径小于平均体积直径DV50时,分布符合log-normal分布,当液滴直径大于DV50时,分布符合Rosin-Rammler分布.(3)水流量分布对不同的喷头,其水量分布是不同的.有的喷头水流量沿径向逐渐降低,有的喷头中心地带流量最高.(4)液滴路径分析液滴越大,自由沉降速度越大,水平通过的距离越大.最后对喷头的进一步发展进行展望.