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.     

泡沫发生装置对二氧化碳泡沫性能影响研究

泡沫发生装置是影响二氧化碳泡沫灭火系统性能的关键部件,现行泡沫发生装置主要由气液混合腔和扰流装置两种部件共同组成,且在使用过程中易因气流和液流流量或压力设计或控制不当造成管路中发生脉动现象,故结构设计和参数选取至关重要。基于二氧化碳泡沫灭火系统,开展同轴混合腔与扰流器对二氧化碳泡沫性能的试验研究,主要包括同轴混合腔放置方向(气液两相流流向与重力方向是否相同)和不同扰流器(螺杆扰流器、筛网扰流器、丝网扰流器)对二氧化碳泡沫性能的影响,分析了二氧化碳泡沫灭火系统产生脉动现象的原因,获得了同轴混合腔和扰流器对二氧化碳泡沫析液时间、泡沫发泡倍数、泡沫形态的影响规律,并对各工况下二氧化碳泡沫灭火系统的灭火性能和抗烧性能进行了测试。结果表明：同轴混合腔垂直向上且选择丝网扰流器的工况下,二氧化碳泡沫灭火系统产生的泡沫性能最优。     

BAF中多相流运动与处理效能关系的研究

曝气生物滤池(BAF)是近年来发展的一种新型污水处理技术,它具有工艺简单、占地节省、有机负荷与水力负荷高、投资较少等优点,特别适用于我国资金短缺的中小城镇分散型污水的处理。文章采用数值模拟与实验分析的方法研究前人较少涉及的BAF中气液两相流的相关规律,揭示流场形态与溶解氧的关系,并分析对反应器处理效能的影响。实验结果表明,纵横比、气体流速、曝气孔径三种因素均能改变流场形态,并且单位体积内气泡数量多、漩涡结构发展充分、气液两相混合充分的流场能使得污水处理效率得到提升。     

新型燃油惰气发生器燃烧室的设计及流场分析

对燃油惰气发生器燃烧室进行了优化设计,并以此为研究对象,对气相采用重整化群(Renormalization Group,RNG)k-ε双方程模型,对颗粒相采用随机颗粒轨道模型;考虑气雾两相之间的耦合作用,采用二阶迎风差分和SIMPLE算法,对燃烧室内的气雾两相三维流场进行数值模拟,得到燃烧室内空气-油雾两相流动动力学特性,其结果对燃油惰气发生器燃烧室燃烧性能的分析及结构与工艺参数的优化具有重要意义.     

导流板对氧化沟流场影响的数值模拟

利用Fluent软件对氧化沟流场进行三维数值模拟,采用滑移壁面模型定义转盘转动,Realizable k-ε模型模拟流场湍流变化,并与实测数据拟合验证,再运用验证后的模型对加装导流板前后的深沟型氧化沟进行模拟,得出导流板安装参数变化对氧化沟的影响。结果表明,加装导流板后氧化沟的流场改善明显,沟内中下部液流流速得到改善,减小了污泥淤积的可能。并得出合理的导流板安装参数:导流板板长为水深的1/5;距转盘中心距离为转盘直径的2倍,浸深为曝气转盘浸深的1/6。     

基于孔板和文丘里管复合结构空化器的空化效果数值模拟

基于计算软件Fluent,选用在低压区引入空化模型中的混合多相流模型,针对孔板和文丘里管复合空化发生器中孔板在文丘里管喉部前部、中间、后部3种结构对水力空化效果的影响进行了数值模拟计算,获得了汽含率、湍动能以及流线速度矢量分布图等数据。结果表明:文丘里管喉部夹载孔板后空化效果显著提高,而且在文丘里管后部流域中发生了二次空化;空化现象大部分发生在孔板小孔和文丘里管后部,且最高汽含率区域发生在孔板末端区域;多孔孔板置于文丘里管喉部后部时空化效果更加明显。     

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。     

流体对水轮机喷嘴控制室腐蚀影响的数值模拟

水下发电装置中,喷嘴控制室的水动力分析是整个装置很重要的一个环节,它为轻质流体的运动提供了动能,其在惯性力作用下驱动整个装置.采用三维雷诺时均守恒方程与湍流模型,考虑海水与细沙颗粒之间的双向耦合作用,通过FLUENT软件对流速、流动剪切应力等腐蚀因素进行数值模拟,对相关性研究工作提供了参考方案.     

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。     

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.     

基于气体-颗粒两相流模型的燃煤电厂粉尘运动规律预测

为了降低电厂粉尘污染,保护室内操作人员的身体健康,从产生粉尘漂浮运动的机理出发,采用数值模拟方法,通过建立煤粉颗粒的释放模型、沉降模型以及气体-颗粒两相流物理模型,对厂房内治理前、后的粉尘流动和分布情况进行了模拟分析。结果表明:通过合理调整厂房通风位置,可以有效降低现场粉尘浓度;工作人员采用合适的操作方式和选择合适的位置,可有效降低受污染影响的程度。此外,粉尘的运动规律预测可以为粉尘治理提供参考。     

无机陶瓷膜除尘器内部流场的数值模拟

无机陶瓷膜因其耐高温、耐腐蚀等特点在高温气固分离方面具有广阔的应用前景。不同结构特点和不同工艺参数下的无机陶瓷膜分离装置具有不同的内部流场分布,从而具有不同的分离行为和分离性能。采用基于流体动力学的数值模拟方法对内部速度场、烟气轨迹等进行模拟对于补充实验的不足以及指导结构和工艺参数的优化具有重要意义。通过Fluent软件对课题组研发搭建的无机陶瓷膜除尘设备模拟研究,并且考察添加导流板、气流均布板后的设备内部流场特性,结果表明:原除尘器膜组气流分配系数波动较大,速度场分布不均匀,烟气主要集中在左侧膜组,改进后的设备速度场和烟气分布相对均匀,气流分配系数在1处附近波动,气流分布比原型更均匀。     

跌流竖井进水管附近负压突增现象的机理解析及结构优化

为明晰跌流竖井进水管附近负压突增的机理以及降低竖井内的负压,基于计算流体动力学软件Fluent模拟了竖井模型内的水气两相分布规律及气压分布情况,同时对竖井模型进行了结构优化并评估了其性能。结果表明：当无量纲流量Q^*_w>0.08时,进水管附近的负压开始突增,而小流量下基本无变化;入流水舌是导致负压突增的主要原因,其压缩了气体流动的空间,增大了气体过流时的损失,造成水舌下方补气不足。研究还表明：优化竖井模型通过有旋分流隔板在进水口正对面形成了1个不过水的空腔区域,其强制扩大了气体过流的空间,基本保证了进水管附近气体的流动不受水流的影响,同时还降低了井内的负压和气压梯度。     

磁流体(MHD)浮油回收装置中通道内部流动特性的仿真分析

通过构建二维的水气两相流模型,采用VOF方法,针对磁流体(MHD)海面浮油分离回收装置中磁流体通道内部流动界面在电磁力作用下的变化过程,进行了数值分析,其计算结果与实验测量值基本吻合.     

加油站水封隔油装置数值模拟研究

为进一步探究加油站水封隔油装置的隔油能力,利用FLUENT软件对水封隔油装置中油水两相流进行数值模拟研究,采用VOF模型和Standard k-epsilon模型,研究了0.75 m/s流速工况下不同入口含油浓度对水封隔油装置速度场、隔油效果的影响,也由此得到了含油污水的临界浓度。结果表明:水封井内流体流动有着固定的流道,不会随初始浓度的增大而改变;三级隔油池内流体主流道位置则随着初始浓度的增大而改变,并形成新的流道;水封井的临界浓度为0.1%,三级隔油池在0～10%初始浓度下尚无临界浓度;三级隔油池中油液逃逸有3个时间段,初始浓度大于3%时,油液逃逸量随着初始浓度的增大反而降低。     

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。     

折板絮凝池内流场数值模拟和絮凝效果分析

通过流体软件FLUENT对不同角度的折板絮凝池内流场进行数值模拟,比较不同折板絮凝池内液体流态,结合设计要求分析其絮凝效果,提出提高和改善絮凝效果的一些措施,以指导实际工程。     

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。     

二沉池数值模拟研究的综述与评论

二沉池作为重要的污水处理构筑物,其运行性能决定着出水水质。二沉池两相流动的动力学行为对污泥沉降过程产生重要影响,其数值模型化及模拟对二沉池运行条件及结构设计优化具有重要意义。首先对应用于二沉池模拟的混合模型、组分输运模型、VOF-组分输运耦合模型的原理、模型精度、优缺点进行了探讨;其次,对影响二沉池内两相流动精确模拟的污泥沉降速度、混合液流变性质、外界风场、二沉池结构等因素进行阐述与分析,并梳理了目前的研究进展及不足;最后指出了今后二沉池数值模型及模拟的研究方向,以期为采用数值模拟手段对二沉池的研究提供借鉴和参考。     

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。