基于CFD分析的呼吸防护面具罩体设计

分析呼吸防护面具研究领域在呼吸阻力方面的研究情况,提出基于计算流体力学分析的呼吸防护面具罩体设计方案,在设计过程中添加以计算流体力学分析为手段的有限元模拟仿真模块。通过ANSYS产品ICEM CFD与CFX对设计模型进行网格划分与流体分析,根据仿真结果对初步设计的模型进行结构优化再设计。     

烧结机头脱硫配套湿式电除尘器的流场模拟及优化设计

分析湿法脱硫顶部设置湿式电除尘器的结构形式,采用CFD流场优化设计,重点研究了湿电极管入口和极管内的流场;对比分析了优化前、后的流场分布情况,结果表明湿电侧部出风是导致流场偏流的主要原因.通过增设导流叶片和非均匀开孔孔板,优化了湿电极管内部流场,满足了流场设计要求,充分发挥了湿电除尘的效能.该流场设计方案在多个烧结机头...     

自循环式薄膜蒸发器流场特性数值模拟

自循环式薄膜蒸发器是制造高浓度碱系统中的重要设备,其性能对产品的质量有重要影响。利用软件对蒸发器内流体的二维两相流场进行数值模拟,湍流模型采用双方程湍流模型,气液两相流模型运用了模型中的几何重建方案,选择算法进行计算,分析蒸发器内流体流动的速度场、压力场和温度场的分布情况,同时分析比较了料液在蒸发器内所占的体积百分比的变化对蒸发器内流体流动状态的影响。模拟结果对自循环式薄膜蒸发器的运行具有一定的理论指导意义。     

翅片式防爆柴油机排气冷却器烟气侧数值分析

建立了翅片式防爆柴油机排气冷却器的计算模型,通过FLUENT软件对其烟气侧进行了仿真分析,探讨了防爆柴油机排气冷却器烟气内部的流场及温度场分布规律,仿真结果与热平衡试验结果基本一致,表明建立的数值分析模型准确,为翅片式排气冷却器的设计优化提供了理论指导。     

气瓶火烧试验的热及力学响应数值模拟研究

火烧试验中,气瓶内流体介质的温度和压力及气瓶壁的温度不断升高,导致气瓶破裂。基于分区求解、边界耦合数值解法和流固耦合传热理论,采用计算流体力学软件Fluent,建立燃烧火焰模型和气瓶传热(包括气瓶壁及其内部介质)耦合模型并进行计算,得到燃烧火焰的温度场、热流密度分布与气瓶的温度场及其内部介质的温度场、流场和压力场。通过节点插值方法,实现Fluent热边界无缝转化到有限元软件Ansys中继而进行热-结构分析。利用Fluent和Ansys联合仿真模拟预测气瓶爆破时间,对于气瓶的灭火救援具有一定的指导意义。     

煤层倾角对采空区流场及瓦斯分布的影响研究

为获得不同煤层倾角条件下的采空区流场及瓦斯分布变化规律,以平煤六矿22310工作面为原型,通过建立采空区数学物理模型并设置边界条件,数值模拟了工作面采空区气体压力、漏风和瓦斯分布情况,并与该工作面现场实测通风参数对比,对模型可靠性进行验证。在已建立模型的基础上,模拟了煤层倾角分别为5.75°、35.75°、65.75°时的采空区气体压力、漏风和瓦斯分布,对比分析了三种煤层倾角下的采空区流场及瓦斯分布变化规律。结果表明:随着煤层倾角增加,采空区气体压力降低,压力梯度升高;工作面漏风量变化微小,漏风分布规律不变;采空区瓦斯浓度和采空区瓦斯总量降低。     

烟气消白烟道导流板CFD数值模拟流场设计

Fluent是一款常用CFD软件,在烟气消白工程设计烟道系统过程中增设导流板,采用CFD数值模拟,能优化换热器进口处烟气流场分布,该文通过比较烟道系统中有、无设置导流板流场模拟分析,得出两种不同流场模拟结果,优化后的换热器进口流场不均匀系数为0.085(优化前为0.346),较优化前改善明显,优化后换热器进口处的流场分...     

快速接头内壁冲蚀规律的数值模拟分析*

为进一步改善快速接头受连续相作用易失效、内壁冲蚀磨损严重的问题,采用CFD软件中的Realizable k-ε湍流模型,对不同入口速度下的快速接头冲蚀磨损情况运用数值模拟方法分析,得到快速接头内部的流场分布及其冲蚀磨损情况。结果表明:快速接头的冲蚀主要集中在管径缩小段的大小管道交界处,且在管径突变处流体的压力、速度会发生明显变化。在粒径不变,其余变量恒定的情况下,入口流速越大,最大冲蚀速率随之增大;改变相同粒径颗粒的质量流率,可以看出最大冲蚀速率与质量流率呈正相关关系。模拟得到的不同入口速度、质量流率下在快速接头中的流动冲蚀规律,可对提高接头使用寿命、液冷散热器的平稳运行提供必要的参考。     

气象条件对静电除尘器低温腐蚀的影响分析

在已建成投产的静电除尘器当中,低温腐蚀是严重影响除尘器使用寿命的因素之一。以某烧结厂静电除尘器为研究对象,利用CFD软件,采用标准k-ε湍流模型对除尘器内部流场及温度场的分布进行数值模拟研究,得到静电除尘器内部流场和温度场分布特征,分析这些数据可知除尘器温度最低部位位于灰斗处,外界气温对壳体温度具有正相关的影响,在此基础之上有针对性地提出对静电除尘器壳体低温腐蚀的防治措施。     

大规模突发事件应急资源调度的多目标鲁棒优化研究

为及时有效地控制大规模突发事件的不良影响,考虑应急响应系统中多种应急物资需求呈不确定性的特征,建立最小化总成本和总时间的多目标-两阶段临时配送中心选址和应急资源调度模型。采用相对鲁棒优化方法对模型进行求解,利用区间估计描述不确定性因素,并引入扰动系数和控制参数调节模型的鲁棒性和最优性。数值实验结果表明,该模型能有效解决需求不确定下应急资源调度网络的构建问题,且能保证应急决策良好的鲁棒性。最后,通过分析测算单目标与多目标模型下目标值的结果以及不同控制参数与扰动系数下目标值结果,进一步验证了该模型符合应急响应实际情况。     

油库泄漏的数值模拟探讨

本文分析了油库泄漏过程的成因和内在机理及油库泄漏可能产生的后果。按照泄漏流体的状态,分液相、气相、两相混合三种泄漏方式,对模型的求解问题进行了分析、探讨。对基于数值模拟的风险评价进行了分析。     

基于模糊网络和时间依赖的应急车辆调度优化研究

突发灾害的应急物资调度是减轻人民财产损失、防止次生灾害发生、保障社会稳定的必要支撑。借助模糊数学中的三角模糊数学方法对不确定的需求信息特征进行描述,用模糊函数积分确定车辆在路段的模糊行驶时间。以应急车辆调度的总时间最短为调度的主要目标,同时配送数量应最大限度地满足需求点的需求量为次要目标建立应急车辆调度模型。然后设计粒子群算法对模型进行求解。最后通过算例,验证建立的模型拟合现实中的情况,结果不是确定数值,而是模糊数值范围的优化。     

压入式局部通风工作面风流分布数值模拟研究

笔者应用三维k -ε紊流模型描述压入式局部通风工作面风流的流动过程 ,并采用控制容积法导出了描述流体流动方程的离散化方程式 ;用计算流体力学的方法求得了三维k -ε紊流模型的数值解。采用SIMPLE(压力耦合方程式的半阴解法 )算法解算流场 ;TDMA(三对角线算法 )和Gauss Seidel法结合通过线顺法求解离散方程。利用弱松弛法防止非线性方程组迭代求解过程中的发散现象 ,获得了掘进工作面空间的速度分布 ;并将模拟解算结果与在具有实际尺寸的拱形巷道模型中测得的实验结果进行了对比。数值计算结果与模型实验测定结果非常一致 ,验证了笔者的数学模型和数值模拟方法的正确性。     

风机横向布置间距对公路隧道污染物分布的影响研究

隧道内风机布置方式对通风效率和汽车尾气净化有显著影响,为了优化隧道顶部风机横向布置,提高隧道通风效率,改善隧道内的环境质量,有效节约隧道运营通风能耗,利用计算流体软件Fluent,建立公路隧道射流通风模型,开展不同风机横向布置间距隧道内流场和污染物分布的三维数值模拟,分析隧道内流场分布、纵向CO质量分数分布和不同截面CO质量分数分布特征及规律。结果表明:风机横向布置间距对隧道内的通风和净化除尘效果都有一定的影响,流场分布与污染物分布规律相似;在风机横向布置间距为3倍风机直径时,升压折减系数为0.6154,达到最大值,此时隧道内的流场分布和污染物控制效果较好;因此,在进行风机布置时,建议将风机横向布置间距确定为3倍风机直径。     

Fluent软件在布袋除尘中的应用

利用Fluent软件对袋式除尘器进行数值模拟.从模型建立、网格划分、边界条件设置等方面详述求解过程,并对模拟结果进行后处理和分析.结果表明Fluent软件可以很好地应用于除尘器的流场模拟,为布袋除尘设备优化和解决此类问题提供参考.     

低温液体在水中快速相变过程流动与传热数值模拟

用试验和理论分析的方法对快速相变爆炸强度的预测缺乏定量模型,因此建立了一种欧拉-欧拉双流体多相流模型与传热模型相互耦合的数值模型,并通过与Clarke H将液氮喷射入水的快速相变试验数据对比来验证模型的可靠性和正确性。通过数值计算得出快速相变过程中流场、压力场、温度场随时间变化的情况,探讨了快速相变的传热机理。结果表明:快速相变是强制对流、膜态沸腾、爆发沸腾和核态沸腾之间的转换过程;相间换热系数随时间的无量纲变化关系可以用3个高斯分布的叠加来描述。     

气固两相流90°弯管抗冲蚀结构优化

为了提高天然气输送管道90°弯管的耐磨性能,提出了1种三段弯曲式弯管,通过对弯管弯曲段进行三段式改进来减小弯管中二次流的大小,优化弯管内的流场,改善弯管的冲蚀磨损状况。利用COMSOL仿真软件建立三段式弯管模型,并以弯管弯曲段和出口段二次流平均值之和最小为优化目标,在约束条件下凭借COMSOL中的COBYLA优化算法得到了最优管形;用Fluent对优化后的三段式弯管进行冲蚀数值模拟并与一段式弯管的模拟结果进行对比分析。研究结果表明:与一段式90°弯管相比,优化后的三段式弯管流场更加平稳,其弯曲段的二次流强度大幅降低,弯管壁面的冲蚀磨损程度得到较大的改善。     

障碍物对火焰结构影响的 Realizable k-ε模型数值模拟

在管道内设置长方体障碍物,对火焰翻越障碍物的情形进行数值模拟研究,分析火焰褶皱现象。基于可实现k-ε模型(Realizable k-εmodel)和EDC(涡流耗散概念模型),建立湍流加速火焰现象的数值模型,实现管道火焰流场的可视化,研究障碍物对火焰结构、火焰流场的加速过程,分析了导致火焰发生褶皱的机理,得出火焰在翻越障碍物后会形成两个相反方向的涡流。     

冬季烟塔合一烟气排放特性及其改善措施研究

针对烟塔合一冷却塔(Natural Draft Dry Cooling Tower,NDDCT)在冬季关闭冷却塔百叶窗时存在烟气排放困难的现象,以及导致冷却塔内污染物浓度大幅升高、进而增加冷却塔内壁腐蚀风险的问题,提出了增加烟囱高度的改善措施,并开展了风洞试验。基于计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法建立了烟塔合一数值模型以获得冷却塔内部流场和污染物浓度场的分布特性,模拟对比了春季工况和冬季工况条件下烟塔合一冷却塔内部及出口位置的流场和烟气扩散特性。结果表明,由于百叶窗关闭导致冷却塔的通气量和换热量大幅度下降,冷却塔内部的流场变得杂乱无章,污染物质量分数大大增加。与春季相比,冬季冷却塔内壁污染物最大质量分数增加了1.5倍。随烟囱高度增加,烟气可以凭借其初始动能抵御冷却塔内的湍流冲出塔外,冷却塔内部的烟气扩散情况逐渐改善。定性风洞试验结果较好地验证了数值模拟结果,验证了该方法的可行性。虽然增加烟囱高度会增加施工初期的投资,但该方案能有效降低冷却塔的腐蚀风险,不但节省了后期防腐的投资,而且降低了安全风险。从长远来看,该措施利大于弊。     

Y型通风下采空区瓦斯运移规律及治理研究

为了更好的研究Y型通风系统下的采空区的瓦斯流动和涌出规律,针对综放面Y型通风系统特点,建立了Y型通风采空区流场模拟的计算流体力学模型。通过数值模拟,系统研究了Y型通风采空区流场和瓦斯运移规律,对比分析了Y型通风和U型通风条件下的采空区流场及瓦斯运移特征,并将其应用于15120高瓦斯综采工作面的Y型通风系统中,根据现场的实际情况建立对应的CFD模型,得出Y型通风系统下采空区瓦斯流动及分布规律,数值模拟结果与现场大量观测数据相吻合,为瓦斯治理和通风系统优化提供理论依据。研究表明,采用Y型通风系统可消除采空区向上隅角的集中漏风,从而有效解决了U型通风上隅角瓦斯积聚和回风巷中的瓦斯。