气泡尺寸对曝气池内气液两相流数值模拟的影响

为探索在曝气池气液两相流数值模拟中气泡尺寸对两相流流动特性的影响,采用大涡模拟和欧拉－拉格朗日方法建立了曝气池两相流数学模型.基于模型实验得到的工程上常用的微孔曝气盘的气泡尺寸分布,在数值模拟中设定了3种气泡尺寸分布方案,比较了不同的气泡尺寸设定方案对计算曝气池内水流流速和气含率等参数的影响.结果表明,气泡尺寸对水流流场具有较大的影响,而对气含率分布的影响在大部分区域不明显,只在气含率峰值附近影响较显著;使用多组气泡尺寸的设定方案可以提高计算结果的准确性,采用单组气泡尺寸时应尽量使其接近平均气泡直径.     

硼铁合金烟气净化喷淋塔气液两相流数值模拟

基于计算流体力学(CFD)技术,采用fluent软件平台,针对某硼铁合金厂烟气处理系统中现有设计参数及操作条件下喷淋塔内部流场进行了三维数值模拟分析,对有无喷淋条件下的烟气流场分布进行了对比,另外还分析了喷淋压力,烟气进口速度,以及液滴分布对气液流场分布的影响。较高的喷淋压力和较低的烟气速度有利于气液两相间的传质,液滴的分布也影响着气液两相的传质效率。     

低含液管道内气液两相流动特性的数值研究

基于管内气液两相流动理论,建立了低含液管道两相流动数学模型,对管路内气相流场、液滴空间分布进行了研究。结果表明:运用边界层网格与增强壁面函数相结合的方法,能够很好地模拟近壁处流场;水平管内液滴群主要集中在中下部区域;弯头内离心力促使液滴群向外侧运动;受上游弯头的影响,竖直管内存在一对涡核,沿流动方向,竖直管右侧液滴群浓度逐渐下降,液滴群分布范围变大,有向左侧运动的行为。     

新型旋切式气液两相喷嘴及内部流场数值模拟

本文在对各种气动性喷嘴及其雾化机理分析的基础上提出一种新型雾化喷嘴--旋切式气液两相喷嘴。该喷嘴具有结构简单、喷雾量无限可调、喷雾锥角调整灵活、防堵塞、雾化效果好的优点。通过CFD数值模拟研究发现,在旋切式喷嘴内部液流已经被气流剪切雾化成细小颗粒,其均匀的分散在气流中,在混合室内部形成气液混合流,形成一次雾化。当气液混合流脉冲喷出孔喷时,体积进一步膨胀,同时,高速液滴外部空气相互作用,产生二次雾化,促进了雾化效果。     

软锰矿浆烟气脱硫反应器内气-液两相流的数值模拟

为了揭示喷射鼓泡反应器内流动结构和气液分散特性,为该反应器的优化设计提供理论指导,应用计算流体动力学(CFD)方法对反应器内气液两相流动结构进行了数值模拟,并提出气含率方差概念用于定量描述气相分散程度。着重考虑了搅拌转速和表观气速对通气功率、整体气含率和气相分散程度的影响。结果表明:流场的重要特征与前人的类似实验结果和数值模拟结果一致;数值模拟能很好地捕捉了六直叶圆盘涡轮桨的气穴现象;气穴现象会导致通气功率降低且不利于气液混合;整体气含率随转速和表观气速的增加而增大,但从气液混合与能耗的的角度考虑,搅拌转速宜采用200～300 r/min,表观气速为0.04～0.06 m/s。     

基于含油污泥的搅拌反应器内气液两相流的数值模拟

采用安东帕流变仪对不同温度下含油污泥的流变性质进行测量,并通过拟合幂律方程得到相关流变参数。基于其流变特性,以空气-含油污泥为介质采用数值模拟方法研究了含油污泥温度以及反应器结构对气液两相流场、局部气含率分布以及通气搅拌功率的影响。结果表明：随着含油污泥温度升高,搅拌桨对液相扰动范围趋广,气含率分布趋于分散,气液两相混合程度愈加均匀,通气搅拌功率下降明显;对比4种不同反应器结构,双层桨分散性能最佳,液相平均流速最高,速度均匀度指数最低,在通气搅拌功率适宜的情况下其混合性能最佳。     

T型微通道反应器内气液两相流及气液固多相流模拟研究

微通道内流体流动及标量传递信息的获取一直是研究热点之一。基于CFD模拟技术,研究了微通道中气液两相及气液固三相的流动过程。开发了颗粒孔隙尺度网格处理方法,获得了微通道内气液两相流型随气液流速及气相入口尺寸的变化规律,初步分析了催化剂颗粒缝隙气泡的变形、破碎等情况,为微反应器的合理设计提供了指导。     

机动车加油过程中气液两相流动特性的CFD数值模拟

随着环保法规的不断完善,机动车加油过程中所产生的油气排放污染问题越来越受到重视.国外自20世纪90年代中后期开始采用数值模拟手段对机动车的加油过程进行研究,而国内迄今尚处于空白阶段.对机动车加油过程所涉及的＂加油枪喷嘴＋加油管＋油箱＋回气管＂物理体系进行适当简化,采用商业计算流体动力学（CFD）软件Fluent中提供的VOF气液两相流模型和RNG k-ε湍流模型,在基于Gambit软件确定网格划分方案和进行适当的边界条件设置后,建立了合理可行的加油过程气液两相流动CFD数值模拟模型,讨论了加油速度对油箱内气相空间静压力的影响,揭示了汽油在加油管内的回流现象.结果表明,加油枪的流量越大,油箱内气相空间的静压总体上也逐渐增大;同时油箱内气相空间的静压总体上可以划分为3个较为明显的阶段.而当加油流量较大时,往往会引起汽油在加油管油帽段内回流,从而使得加油枪过早跳枪.本研究为国内自主开展机动车加油以及油气排放污染控制技术和设备方面的研究开发奠定了一定基础.     

介质阻挡气液两相放电灭活大肠杆菌

采用双向窄脉冲介质阻挡气液两相放电技术,对大肠杆菌灭活效果进行了试验.研究了曝气量、初始含菌量、处理时间、电场强度及电导率与大肠杆菌灭活率的关系.结果表明,菌体灭活率随初始含菌量、电场强度、处理时间的增加而增大,但随电导率的增加而减小.较佳的曝气量为0.75m³/h.     

应用气液两相流模型模拟湖泊风生流

采用了基于两相流理论的三维相间界面计算模型模拟湖泊风生流,并采用交错网格的有限体积法求解。该模型应用于昆明市滇池的风生流模拟,实际计算表明该模型算法程序简单,计算结果合理,能较真实的反映湖泊风生流的流态特征。     

气液两相滑动弧等离子体处理甲基紫

采用气液两相滑动弧等离子体降解甲基紫溶液,研究了溶液初始pH值、载气类型、溶液初始浓度对甲基紫降解的影响,并探讨了甲基紫的降解机理.结果表明,300mg/L的甲基紫溶液,经4次循环降解后(20min),降解率达99%,COD的去除率达83%.初始溶液的pH值对甲基紫的降解几乎没有影响.分别以空气、氧气为载气,其降解率差别不大.甲基紫降解率随溶液初始浓度增大而降低,但绝对降解量随溶液初始浓度增大而增大.从能效比考虑,滑动弧等离子体适合降解高浓度的有机废水.对降解前后的紫外-可见光谱、红外光谱及GC-MS结果分析表明,甲基紫的共轭结构被破坏,但溶液中仍有少量含苯环的化合物以及酸等小分子化合物存在.      

厌氧折流板反应器固-液两相流水力特性数值模拟研究

为分析升流速度对厌氧折流板反应器(ABR)处理效率的影响,采用欧拉多相流模型和标准k-ε模型进行二维数值模拟。在固-液两相流条件下,针对流场和固含率分布变化,考察了1.0、1.5、2.0和2.5 m·h-1等升流速度对反应器水力特性的影响,并在此基础上对反应器进行了优化设计。结果表明,在升流速度为1.5～2.0 m·h-1的条件下,升流室的流场、水流速度变化和固含率分布状态相对较好,有利于水力循环和泥水混合,污泥的截留率高,无污泥流失,但底部仍存在污泥堆积现象。通过对反应器底部挡板和折流板的优化设计,可消除底部死区并防止污泥流失。     

桨叶埋深与液面高度对JBR内气-液混合影响的数值模拟

为了获得软锰矿浆烟气脱硫工艺的最佳运行工况,应用计算流体动力学(CFD)方法对其吸收设备——喷射鼓泡反应器(JBR)内气液两相流动进行了三维数值模拟.在FLUENT软件中采用标准k-ε湍流模型与Eulerian多相流模型模拟了喷射鼓泡反应器内流场和气液分散特性,并应用气含率方差的概念定量描述气相的分散程度.着重考虑了上桨埋深和液面高度对整体气含率与气含率方差的影响,并对气含率方差与上桨上下含气区高度比R的关系进行了分析.结果表明,流场的重要特征与前人的类似实验结果和数值模拟结果一致.上桨埋深与液面高度对JBR内整体气含率和气相的分布具有显著影响.整体气含率随上桨埋深的增加而减小,而随着液面高度的增加,整体气含率先增大后减小.气含率方差随上桨埋深的增加而增大,随高度比R的增大而减小.综合分析认为液面高度取260～280 mm为宜,以R约为2确定上桨埋深.     

卡鲁塞尔氧化沟液-固两相流动混合物模型与两相水力特性模拟

采用CFD数值计算的方法研究了卡鲁塞尔氧化沟工艺的污水-污泥两相水力特性.将污泥沉降模型进行湍流影响修正后与两相湍流混合物模型耦合,建立了氧化沟液固两相湍流混合物模型,实现了垂向上液固两相运动的分离;利用计算流体软件Fluent对工业规模污水厂氯化沟的污水-污泥两相流速进行模拟,结果表明,两相流混合物模型较好地揭示了氧化沟内混合液流场和污泥的分布情况,污泥浓度与流速呈负相关.     

气固两相穿越液池过程颗粒运动分布特性研究

为了掌握气固两相穿越液池的气固分离过程中气、液、固三相流动特征,从而获得颗粒在液池中的分布规律,通过实验和数值模拟方法,对液池内颗粒运动进行研究。研究发现:颗粒在液池中表现出波动性的分布规律;粒径≤15μm颗粒在液池中以悬浮运动为主,50μm粒径是颗粒沉降和悬浮的临界直径,粒径≥100μm颗粒在液池中则以自由沉降运动为主,且主要集中分布在液池底部;随着下降管浸没深度的增大,直径为10μm颗粒在液池高度方向上体积分数基本保持不变;入口流速的增大,对小粒径颗粒在液池中的分布影响显著,而对大粒径颗粒影响不大。     

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.     

气、液两相流水平管道中溶解氧变化规律的实验研究

水泵在常规输送水时,进水口处产生负压,进行自动抽吸空气,气、水通过水泵叶轮混合后,在水平管道中流动.气、液两相流在不同气水比时,水平管道中沿程压力损失也有变化.文中应用试验研究的方法,测得水平管道中的水头损失与溶解氧量的变化;由关系图可知其相关规律性;并应用数学分析软件Origin6.1对实验数据进行了拟和,得出了两者之间关系的曲线方程公式.研究工作和所得数据,对于研究低压水平管道输送气、液两相流时,氧气溶解的变化规律有一定的借鉴作用.由于气、液两相流时对水泵的动力需求比纯液体流小,可改变水泵驱动电机的供电参数,达到了节能曝气的目的;进而可减少污水处理曝气池中的曝气量.     

重气扩散数值模拟模型分析

重气扩散研究旨在为危险性化学品泄漏救援提供科学参考。重气扩散主要研究方法包括试验研究、物理模拟、数值模拟,与试验研究与物理模拟相比,数值模拟的优点在于其成本低、耗时短和重复性高。对重气扩散的数值模拟模型进行归纳和分类,阐述了模型的基本原理,分析了各种模型的优缺点以及使用局限性,并在数值模拟模型的选择上给出建议,为进一步提高重气扩散数值模拟的准确性和重复性提供理论基础。     

水环境两相分层流数值模拟

以研究水环境两相分层流精细预报模型为目标,广泛地涉及了两相湍流精细模拟的理论和方法。用Eulerian坐标系中多流体模型统一描述两相各自的运动,并分别对两相本分的湍流输运观作以及地相间互作规律进计模拟,建立了水环境两相分层流的双流体模型对包含有浮力和密度分层的两相湍流进行了数值模拟,计算结正确地反映了分层及紊动特征,与实测结果吻合较好     

饥饿对两级SBR反应器内活性污泥的影响

为探究饥饿期内活性污泥中微生物活性的衰减速率、物理性质的变化及恢复情况,研究了好氧〔ρ(DO)=5.50 mg/L〕/缺氧〔ρ(DO)≤0.03 mg/L〕饥饿期对稳定运行的两级SBR反应器内污泥活性的影响,同时考察了污泥的恢复能力及理化性质的变化. 结果表明:30 d的饥饿使COD_Cr去除率下降了20.8%,r_COD(异养菌活性)由111.8 mg/(L·h)降至59.2 mg/(L·h);NH₄+-N去除率下降了59.2%;COD_Cr去除率、r_COD、NH₄+-N去除率分别在94、97、95 d时恢复. 饥饿期内AOB(氨氧化细菌)的衰减速率(k_AOB)为0.029 d-1,NOB(亚硝酸盐氧化细菌)的衰减速率(k_NOB)为0.021 d-1. 恢复初期AOB的恢复速率(k_AOB′=0.125 d-1)大于NOB的恢复速率(k_NOB′=0.069 d-1),导致NO₂--N的累积. 此外,饥饿期ρ(MLSS)下降了42.6%;SVI(污泥指数)由71.2 mL/g升至135.1 mL/g;w(EPS)(EPS为胞外聚合物)由37.9 mg/g(以VSS计)降至18.5 mg/g,其中主要由w(PN)(PN为蛋白质)的减少所致;各物理指标的变化均可在恢复期内恢复.