振弦栅收集电焊烟尘特性的数值模拟

为高效、低投入地处理电焊烟尘,得到过滤系统净化电焊烟尘的最佳设计参数,选择ICEM-CFD软件建立栅过滤系统的几何模型并进行网格划分,选用标准(Standard)k-ε模型、离散相模型(DPM),利用FLUENT软件对电焊烟尘过滤效率主要影响的单因素进行模拟计算。研究结论表明,用栅过滤系统过滤电焊烟尘颗粒时,振弦栅的栅丝直径、间距所决定填充率是过滤效率的直接决定因素;栅丝层间距是过滤效率的间接影响因素;通过探究振弦栅对电焊烟尘过滤效率的影响规律,进而为振弦栅的实际应用提供理论基础。     

受限空间内湍流模型对气体扩散仿真结果的影响

针对受限空间内气体扩散问题,为研究不同湍流模型对气体扩散仿真结果的影响 ,选取FLUENT软件中工程应用较为广泛的湍流模型为研究对象,以相关气体扩散实验为 参考,构建数值仿真模型,在初始和边界条件相同的情况下采用不同的湍流模型对实验 过程进行数值模拟。在对模拟结果定量化分析方面,采用了Hanna等人提出的广泛应用 于重气扩散模型评价的误差分析方法,并结合了chang等人提出的有关模拟效果的统计 误差评判标准,通过计算模拟值与实验值之间的统计误差对比分析了各模型模拟效果。 结果表明,所选的5种Reynolds平均湍流模型模拟结果的统计误差指标均符合有效性评 判标准,模拟值总体上要高于实验值,并且Realizable k-ε模型的模拟效果要优于其 他模型。湍流模型的选用会对受限空间内气体扩散仿真结果产生影响,选择合适的湍流 模型有助于提高数值仿真的精度。     

气固两相流下球阀磨损特性研究

旋塞球阀是钻柱内防喷系统中的关键设备,在气固两相流下球阀易受磨损而失效,并造成严重的井喷事故。为此,将计算流体动力学理论与冲蚀磨损理论相结合,运用FLUENT软件对球阀壁面在气固两相流下的磨损分布情况进行研究,并进一步分析了球阀结构参数对于球阀壁面磨损的影响规律。结果表明:当气固两相流流经球阀时,固体颗粒会与气流分离,并在壁面上产生三处磨损集中区;随着球阀开度的减小,球阀壁面磨损量会急剧增大,且阀球内通道壁面上的磨损集中区由块状逐步转化为带状,而球阀出口处的磨损集中区则会逐渐向下移动;球阀流道直径的减小也会使得壁面磨损量增加,但磨损集中区的分布基本不变。研究结果可为进一步优化球阀流道结构以减轻其壁面磨损提供理论依据。     

钢制药筒装药的烤燃实验与数值模拟研究

以122mm钢制药筒装药为研究对象,开展了不同热通量下钢制药筒装药烤燃实验及数值模拟研究。以石膏粉替代发射药,通过烤燃实验研究了122mm钢制药筒内置石膏粉在不同热通量下的温升曲线、温升过程中的最高温度点及其达到发射药热点火温度的时间,并与数值模拟结果对比,得到一定程度上符合较好的结果。通过对数值模拟模型及结果的合理性分析,对122mm钢制药筒内置9/7发射药在不同热通量下的烤燃情况进行了数值模拟,得到不同热通量下钢制药筒装药的燃爆点、燃爆温度及燃爆时间,并得到燃爆温度及燃爆时间与环境热通量的关系,以其为参考,对弹药的日常储运安全及消防安全具有一定的指导意义。     

气溶胶采样头在无人机上安装位置的模拟

利用流体力学软件CFD对固定翼无人机在海拔1000m高处以30m/s速度飞行时采样头的最佳安装位置进行了模拟.首先利用ICEM CFD前处理软件对无人机模型进行了网格划分;然后利用FLUENT软件及其中的DPM模型先后对气相(连续相)和颗粒相(离散相)分别进行了数值模拟,最后用DPM模型模拟了从速度入口方向以30m/s速度释放粒径为1,2.5,10μm的颗粒物,由颗粒物的轨迹图得到了颗粒物在机身周围的阴影区和密集区厚度.得到主要结论如下:对于本研究中的无人机,在海拔1000m高处,采集PM1,PM2.5,PM10时的气溶胶采样头的最佳安装位置为机身下部距机头距离约42~75cm,采样头探头距机身下部壁面的距离分别应大于4,4,4.3cm,但不超过26cm(机身下部距地面距离).     

城市街道峡谷气流和污染物分布的数值模拟

应用计算流体力学(CFD)软件中的FLUENT软件模拟了典型城市街道峡谷中的气流和污染物分布状况.建立的模型包括不同形状的建筑物所构成的街道峡谷和存在高架桥的街道峡谷.研究结果表明:①不同形状的建筑物改变了街道峡谷内的风和湍流分布,从而对街道峡谷内污染物的分布产生很大的影响,在几何比例相同的街道峡谷里,建筑物外形越趋向于流线型,街道峡谷里污染物的地面浓度越小;②高架桥对街道峡谷内污染物浓度的影响取决于高架桥相对于街道峡谷的高度和宽度,高度越高、宽度越窄的高架桥其地面污染物的浓度越低;③ FLUENT软件对街道峡谷大气环境的模拟结果基本合理,可用于研究城市大气环境问题.      

街道峡谷对近地层风场影响的观测和模拟分析

城市街道峡谷结构对近地面边界层的风场环流等气象要素具有重要影响,可导致城市局地空气污染分布发生变化.随着城市化发展及城市空气质量变化,街道峡谷的城市空气污染影响日益突出,分析街道峡谷内部风场成为认识和治理我国城市空气污染的一条重要途径.鉴于目前我国鲜有城市街道尺度大气边界层精细气象观测研究,本文分析了美国俄克拉荷马大学的街道峡谷精细气象观测数据及其FLUENT模拟.结果表明:街道峡谷内风场结构变化依赖大气背景风向,当背景风向平行于街道峡谷走向时,街谷两岸风速几乎没有差异,而在背景风向垂直于街道峡谷走向时,由于高空风进入街谷形成的涡旋气流对街道峡谷风场有补充作用,峡谷两侧中层高度风场差异变大,风速差值大约为0.5 m·s~(-1),且街道峡谷两岸风速差异得到了FLUENT模式的验证,但模式对迎风岸的风速模拟存在高估,模拟的中层高度处两岸风速差值为1.6 m·s~(-1).观测资料分析揭示大气边界层稳定度条件对街道峡谷内风场分布也有很大影响,中性稳定条件下街道峡谷两岸近地层风速差异最大,输送进入峡谷空间的风速增量比原峡谷内风速大约高1倍,其它稳定度条件下街谷两岸风速差异被削弱.     

FLUENT在燃煤电厂大气污染控制领域的应用研究进展

介绍了FLUENT软件的基本原理、方法及主要特点,综述了其在燃煤电厂大气污染控制、大气污染扩散、大气污染物生成模拟方面的研究进展和实际应用情况,在此基础上,总结了FLUENT软件在燃煤电厂大气污染领域应用中存在的问题,并提出了今后的研究方向和发展趋势。     

陶瓷窑炉内NOx生成的三维数值模拟

借助计算流体力学(CFD)FLUENT软件对NOx在陶瓷烧成过程中的生成机理进行了研究,并探讨了影响NOx生成的因素,为治理及减少NOx排放提供相关的参考.研究发现,随着升温速度的增大,窑内温度均匀性变差,易形成局部高温点(区),从而导致NOx生成速度的增大;燃料所产生的中间产物NH3或HCN浓度在远离烧嘴和料垛区域中较小,总NO和燃料型NO浓度却较大.不过,无论中间产物为NH3还是HCN,都不能减少有害气体的生成.     

Numerical simulation of scour around pipelines using an Euler–Euler coupled two-phase model

The scour around a long fixed pipeline placed just above a non-cohesive sandy bed is numerically simulated using an Eulerian two-phase model that implements Euler–Euler coupled governing equations for fluid and solid phases and a modified k−ɛ turbulence closure for the fluid phase, the modeling system being a part of the CFD software package FLUENT. Both flow–particle and particle–particle interactions are considered in the model. During the simulations, the interface between sand and water is specified using a threshold volume fraction of sand, and the evolution of the bedforms is studied in detail. The predictions of bedform evolution are in good agreement with previous laboratory measurements. Investigations into the mechanisms of scour reveal that three sediment transport modes (bed-load, suspended-load and laminated-load) are associated with the scour development. While some previously proposed scour development formulae for cylindrical objects are in good general agreement with the simulations, scour prediction based on a commonly used operational mine-burial model (DRAMBUIE) shows disparities with present simulations.