湍流模型对预测街道峡谷污染物扩散的影响

文章选取标准k-ε湍流模型、RNGk-ε湍流模型、realizablek-ε湍流模型和单方程Spalart-Allmaras涡黏系数模型对街道峡谷附近的流动和汽车尾气污染物扩散进行了模拟,并与风洞试验值进行了比较,结果表明,4种模型对街谷壁面的浓度预测在趋势上与试验值基本一致,Spalart-Allmaras模型的预测效果最好,realizablek-ε模型预测最差,而标准k-ε模型和RNGk-ε模型的预测介于其间;RNGk-ε模型和realizablek-ε模型的修正作用在预测建筑物尖角和顶部附近的流动处有所体现,但对街谷内浓度分布的预测仍不如标准k-ε模型;本文从流场分布的特点对4种模型的浓度预测差别进行了解释,证明了壁面浓度与其附近的速度和湍流黏性系数的分布相对应。     

含信号控制人行横道的街道峡谷污染物扩散三维数值模拟

耦合微观交通仿真和机动车尾气排放模型,分别对含信号控制人行横道和不含信号控制人行横道的街道峡谷污染物排放进行计算,并以此为排放源,采用k-ε两方程模型与组分输运方程对风向与街道垂直时的污染扩散情况进行了三维数值模拟.结果表明,k-ε两方程模型与组分输运方程可以较好地模拟风向与街道垂直时三维街道峡谷内的污染物扩散情况.峡...     

一种新型排烟冷却塔在排烟工况下的实验与数值研究

基于一种新型排烟冷却塔烟气排放方式,将净烟气向冷却塔内排放定义为浮力射流问题。首次建立双曲线烟塔柱体三维、定常、不可压缩黏性多组分传输流动的数学模型。采用标准k-ε湍流模型封闭N-S时均方程,同时耦合多组分扩散和热扩散。通过模拟对比发现:改进后的烟塔避免了双平行烟道间低压区产生的气流扰动;降低了因湿热空气没有有效包裹烟气而造成烟塔喉部腐蚀的可能性;使排放烟气温度梯度明显,高温区呈现单峰特性,抬升性能得到改善。     

电除尘器气流分布试验研究和数值计算

结合660WM机组电除尘器的设计要求,对电除尘器内气流流动进行了数值模拟与试验研究。计算中选择SIMPLE方法求解三维雷诺平均方程和k-ε两方程湍流模型。研究结果表明,无论电除尘器两室流量分配还是第一电场进口断面气流分布,计算结果与试验吻合较好,数值计算结果可以指导电除尘器设计与模型试验研究。     

基于CFD方法的土工离心机数值建模

目的 研究湍流模型和旋转域划分对土工离心机数值计算的影响,以建立适用于土工离心机计算的数值模型。方法 针对一款有实测风阻功率的土工离心机模型,分别采用SRF和MRF方法进行建模,选用标准k-ε、RNG k-ε和SST k-Omega湍流模型,对不同转速下土工离心机室内流场进行数值模拟,对比计算所得风阻功率、流场及温度场分布。结果 标准k-ε模型和SST k-Omega模型对湍流黏度的过度预测会导致计算所得土工离心机风阻功率偏大。中低转速下,旋转域的划分对计算结果的影响较小,但采用SRF方法计算所得的风阻功率与实验值更接近。结论 通过对比实验结果,为土工离心机计算建立了较为可靠的数值模型,并通过对比流场分布分析了因湍流模型选择引起计算误差的原因,为土工离心机数值模拟提供了思路。     

温度和盐度分层流的二维应力-通量代数湍流模型

以Navier Stokes方程和应力 通量代数湍流模型为基础,建立了温度和盐度分层流的应力 通量代数模型,模型不仅在控制方程中计及密度变化,而且在应力和通量的代数关系中含有浮力项,从而自动地计及浮力对紊动的影响.另外紊动平均量控制方程中的紊动项是由应力 通量模型计算,较好地体现了湍流各向异性的特征.为验证模型的正确性,对同时存在温度和盐度梯度的密度分层流进行了数值模拟计算,结果正确地反映了分层及紊动各向异性的特征,与实测结果吻合较好.     

半干半湿法烟气脱硫塔流场分析

利用计算流体力学的方法对半干半湿法烟气脱硫塔内部流场进行研究,通过对塔体内部设备的优化,增加脱硫剂与SO₂接触的几率,提高脱硫塔反应效率.在分析脱硫塔内多相流体的流动的基础上,建立k-ε湍流方程模型,分析了塔体内部对流场以及与脱硫效率的影响,研究结果表明,脱硫塔的内部结构对于流场分布起决定性作用,烟气分布器有助于控制脱硫化学反应,对进一步提高半干半湿法烟气脱硫效率非常重要.      

城市高架道路对局地大气环境影响的数值模拟研究

根据城市高架和街道的布局与几何特点,设计了多种典型的街道峡谷模型。应用k-ε湍流模型和污染物浓度扩散方程,采用数值模拟技术预测了这些带高架的城市街道峡谷内湍流流场和污染物浓度场。研究表明,高架道路的存在改变了街道峡谷内大气的流动结构和汽车排放污染物的传输扩散特性。高架道路空间位置的布设及高架与街道建筑物间的间隙,对城市街道峡谷的局地大气环境有显著影响。因此,在确定布设高架位置和设计规划街道布局时,应尽量避免引起“盖子效应”而造成严重的地面局地大气污染。     

颗粒轨道模型用于烟气脱硫喷淋塔两相流数值模拟

以FLUENT软件为计算工具,采用Euler-Lagrange方法模拟喷淋塔内部气液两相流动.气相用标准k-ε湍流模型描述,喷淋液滴用颗粒轨道模型描述.综合考虑颗粒受力分析、颗粒湍流扩散以及气液两相耦合3方面影响因素对颗粒轨道模型进行设置,从液滴粒径分布、液滴出口速度、喷淋夹角3个方面对喷嘴射流源进行精确定义.模拟结果表明:喷淋塔内轴向气速分布均匀;中空锥形的喷嘴设计使喷淋液形成伞状雨帘,有效防止烟气短流;塔内液滴浓度分布存在中间高、边缘低的问题,可通过改进喷嘴布置方案加以改进;颗粒轨道模型能够较好地预测喷淋塔内两相流动.     

井筒造斜弯肘处冲蚀规律数值模拟分析

基于欧拉-拉格朗日多相流模型方法,采用RNG k-ε湍流模型对两口页岩气井水力压裂过程中井筒套管内的携砂压裂液多相流动过程进行了全尺寸数值模拟。计算结果表明,压裂砂在惯性及压裂液的携带作用下与井筒套管发生多次碰撞磨削,冲蚀速率随着入弯角度的增大逐渐增大,在井筒造斜入弯角45度之前出现两处最大冲蚀速率危险点,并提出了优化建议措施。     

氯接触池内水流运动和溶质扩散的大涡模拟

采用大涡模拟(LES)方法数值计算了氯接触池内水流运动和溶质输移扩散,其中由亚格子尺度涡运动引起的亚格子应力通过Smagorinsky-Lilly亚网格模型模拟,计算溶质涡扩散系数的施密特数(Sc)取值0.5。溶质输运方程中对流项的差分格式为QUICK格式。模拟结果与物模实验结果以及标准k-ε湍流模型计算结果相比较,呈现了良好的预测效果,表明建立的数学模型及求解方法在氯接触池水流和溶质输运模拟中的可行性。     

氧化沟流场的计算流体力学数值模型研究

该研究发展了氧化沟计算流体力学模型。采用三维标准k-ε湍流计算流体力学模型对全尺度氧化沟进行了数值模拟和试验验证,并用动量源项方法描述倒伞曝气机对氧化沟中流体的驱动作用,试验结果和模拟计算间良好的一致性证明了模型的合理性。模拟和试验均发现大量低流速区域的存在,尤其是表面曝气机下部靠近沟底的区域,有必要改善氧化沟的水力学性能。同时,对网格独立性进行了验证,比较了不同湍流模型的计算结果。     

旋风分离器内流场的数值模拟及方法分析

基于交错网格的SIMPLE方法对切向入口旋风分离器内的流场进行了数值模拟 ,为了分析验证不同湍流模型的适用效果 ,分别选用了标准的k -ε模型、Smith修正的模型和Chen Kim修正的模型。通过对同一工况模拟结果与实验数据的比较 ,发现Smith修正的湍流模型更适合于预报像旋风分离器内这种具有返转流动的强旋流场     

异波折板流场模拟分析与结构优化

基于FLUENT技术,以连续方程、Navier-Stokes方程及k-epsilon湍流方程作为流动基本控制方程,对异波折板絮凝反应流场进行了数值模拟,并通过网格独立性检验,保证了模拟结果的真实性.以流场速度分布、紊动动能、有效能耗作为评价标准,根据数值模拟提出了不同絮凝段的最优折板单元组合.结果表明,夹角90°的短折...     

旋风分离器内滚场的数值模拟及方法分析

基于交错网格的SIMPLE方法对切向入口旋风分离器内的流场进行了数值模拟，为了分析验证不同湍流模型的适用效果，分别选用了标准的κ—ε模型、Smith修正的模型和Chen—Kim修正的模型。通过对同一工况模拟结果与实验数据的比较，发现Smith修正的湍流模型更适合干预报像旋风分离器内这种具有返转流动的强旋流场。     

洁净室亚微米颗粒污染的模型模拟研究

采用基于欧拉框架下的Small Slip Model颗粒拟流体模型和Three Layer Model壁面沉积边界条件,并运用标准的k-ε湍流模型和壁面函数方法对非单向流洁净室内亚微米颗粒污染物的输运和分布结构进行数值模拟。模拟结果和实验结果具有较好的一致性,说明所采用的计算模型和方法具有良好的合理性和适用性。洁净室内颗粒污染物的输运和分布特征受空气流场的制约,尤其是室内存在的回流区和旋涡区,对污染控制和排除效率有着重要的影响。此外,颗粒的湍流扩散作用在对流作用较弱的区域发挥着重要的作用,对其机理的正确认识和分析有助于提高模型研究的准确性。     

道路绿化带对街道峡谷内污染物扩散的影响研究

研究了道路绿化带对街道峡谷内流场与机动车尾气扩散的影响特征.假设绿化带树冠为均匀多孔介质,采用压力损失系数表征树冠对空气流动的阻碍作用,建立可用于数值模拟的绿化带多孔介质物理模型.采用稳态k-ε湍流模型结合组分输运方程模拟道路中央有绿化带街道峡谷内的尾气扩散过程,模拟结果与风洞试验数据对比吻合较好.分析发现,有绿化带街道峡谷内存在一个围绕树冠的顺时针旋涡,旋涡中心略偏向右上方,背风面污染物浓度显著增大,较无绿化带的污染物平均浓度增长46.0%.进一步模拟了不同绿化带树冠高度情况下街道峡谷内流场与浓度场,发现随着树冠位置的上升,峡谷内流场旋涡中心逐步上移且偏向迎风建筑物,峡谷内整体气流速度下降,污染物浓度逐步升高,树冠底部高度为8 m时其污染物浓度可达4 m时的2倍多;尤其是当树冠顶部超过屋顶高度时,峡谷内污染物总体浓度增长迅速.     

CFB-FGD一体化除尘器内气固流动特性的数值研究

采用k-ε双方程湍流模型和离散相模型对循环流化床烟气脱硫(CFB-FGD)一体化除尘器内气固两相流动进行了数值模拟,分析了气流均布板、气室结构形式和锅炉负荷等对改进前后一体化除尘器的流场分布、处理风量、阻力特性及颗粒相流动状况的影响规律。模拟结果表明,渐扩型滤袋室和一定开孔率的气流均布板可很好地改善除尘器内流场分布的均匀性,与一体化除尘器原型相比,改进型除尘器内的颗粒流动更加均匀,同时灰斗积灰对颗粒相均匀分散有一定的改善作用。不考虑粉尘堆积情况下,改进型一体化除尘器总阻力损失与锅炉负荷满足二次函数关系。     

建筑间距对大气流动及输移特性影响的模拟研究

采用修正的k-ε湍流模型对不同建筑间距情况下的大气流场、污染物浓度场进行模拟研究。模拟研究结果表明,气流遇到建筑物发生绕流,风速为3m/s的气流在建筑物附近的最大抬升速度达到1.98m/s,气流绕过建筑物后湍动能增强,建筑物后污染物的扩散区域变大;建筑物的布局对气流流动和污染物浓度分布有着很大影响,在不同建筑间距情况下,建筑物尾流区的流场形态有着明显的不同,尾流区内污染物的分布也存在差别。研究结果对认识多个建筑物附近的气流和污染物分布有重要意义。     

复合型湿式除尘器脱硫性能研究

利用CFD技术对复合型湿式除尘器内部多相流场以及气液传质过程进行模拟,采用Realizable k-ε湍流模型在Euler坐标系下模拟除尘器内部气相的流动,采用DPM模型在Lagrange坐标系下描述液滴以及粉尘颗粒的运动轨迹,采用species transport多组分化学反应模型研究电机转速、喷淋液气比、入口烟气中SO_2浓度等运行参数对湿式除尘风机脱硫效率的影响。建立了复合型湿式除尘器脱硫实验系统,对除尘器的理论模型以及运行规律进行验证。结果表明:实验测得值和仿真模拟值误差均在10%以内,且脱硫效率变化规律一致,即随着电机转速、喷淋液气比以及Ca(OH)_2溶液pH的增大,脱硫效率明显上升;随着入口烟气中SO_2浓度的增大,脱硫效率降低。