整装催化转化器中CO氧化的数值模拟

研究整装催化转化器中CO氧化的起燃过程.建立了起燃过程数学模型,通过数值计算,分析和讨论了起燃过程中温度的变化,气流性质和催化剂性质各种参数对转化器起燃性能的影响.结果表明,在起燃过程中,壁温峰值的位置逐渐向催化剂入口处移动;固相导热系数在反应点火前后对壁温峰值位置的影响不同;增大CO浓度、增大气体流速、降低气体温度会延迟催化剂的起燃;缩短催化剂长度、增大孔密度有利于起燃.参数分析有助于反应器的设计和建模.     

微重条件下非稳态燃烧过程的数值模拟

在建立气固相界面耦合燃烧理论模型的基础上，对微重条件下火焰在固相材料表面的蔓延进行了三维非稳态数值模拟，模型中考虑了气相燃烧过程、固相的热解和传热过程，给出了相界面的处理方法。不同算例的计算研究了环境氧浓度、环境压力对微重火蔓延的影响，并与正常重力条件下的计算结果进行了分析对比．结果基本合理。     

高架仓库非稳态火灾温度场的数值模拟

通过计算流体软件FLUENT对高架仓库发生的火灾进行了研究,应用涡团耗散模型对机械排烟模式下仓库火灾烟气的特性进行了模拟,详细讨论了不同时刻系统不同截面的温度场分布。结果表明,易挥发物质的燃烧非常剧烈,在火灾发生的初期,系统温度的最大值发生在空气入口附近;持续燃烧2s后温度最大值发生在燃料储存罐周围。机械排烟设备的启动使大量高温烟气导流至室外,烟气出口温度较高。     

人体温度调节的计算机数值模拟

在研究人体温度调节生理机制的基础上，通过必要的近似简化方法，对一维人体温度调节数学模型进行某些改进，用控制容积法推导出微分方程的有限差分格式，并利用相应的计算程序对人体温度调节进行数值模拟     

木材燃烧温度场数值模拟

木材是一种很重要的可燃物,在燃烧过程中产生的热辐射和烟气会对周围的环境造成重大的不利影响。应用数值模拟方法对木材燃烧产生的温度场进行研究,通过设置模拟参数,构建燃烧产生的温度场,设置了温度测点和温度切片,并将模拟结果通过二维和三维图表达出来。该项成果可为可燃物燃烧的研究提供一定的参考数据。     

冲床冲压噪声的数值模拟

冲床在工作过程中辐射出的冲压噪声及其传播过程非常复杂。本文在给出全面描述冲床冲压过程的动为学模型的基础上,提出了预测冲床噪声的数学模型。通过数值模拟及实验,分析研究了不同结构参数及加载条件下冲床噪声的变化规律。     

有害物质泄漏扩散的数值模拟

有害物质泄漏是一种常见事故.利用高斯公式和三维有限元建立有害物质泄漏扩散数学模型,估测有害物质泄漏扩散的危害范围和泄漏物质扩散过程中浓度的大小,相应的数学模型可作为泄漏事故安全保障工作中预防为主的科学依据,从而为可能发生的事故进行预测预警.     

火焰撞击受限顶棚条件下顶棚最高温度数值模拟研究

顶棚下方最高温度是隧道火灾发展蔓延时的重要参数。针对火焰撞击顶棚并受到顶棚侧墙限制的强羽流驱动的顶棚射流,利用FDS模拟了18种缩尺寸隧道火灾工况,研究了顶棚下方最高温度随着火源功率、火源与顶棚距离的变化规律。结果表明:火焰撞击区域附近顶棚下方温度随着火源功率的增大而降低,随火源与顶棚距离的增大而升高;相反,在远离火源区域顶棚下方的温度随火源功率增大而升高,随火源与顶棚距离增大而降低;同时,通过分析隧道中心面上顶棚下方温度分布规律,提出了火焰撞击受限顶棚时顶棚下方最高温升的预测模型,研究结果能为实际的隧道消防提供一些参考。     

复杂结构隧道火灾烟气逆流与温度分布的数值模拟

隧道结构对火灾具有一定的影响,为了得到大曲率、变坡度复杂结构隧道火灾的烟气特性,依托深圳市某长大公路隧道建设工程,建立隧道模型,利用Star-CD/CCM^+数值模拟软件的烟火向导模块,对不同通风速度下的重型货车火灾进行了模拟研究,分析了不同通风速度下隧道内的纵向温度分布规律。结果表明:火灾热释放速率为30 M W时,无通风条件下,火灾烟气的最高温度位于隧道顶棚下方20 cm处,火源正上方的温度最大达到1190℃,隧道坡度的存在使得火源上游烟气逐渐向下游扩散,下游烟气温度在300 s后保持在500℃以上,该高温会对隧道结构造成一定的损伤;控制烟气逆流的临界风速为4.0 m/s,大于由Wu&Baker经验公式得到的值.表明隧道曲率对流场运动有一定的抑制作用;在该临界风速的作用下,烟气向火源下游扩散,扩散速度为6 m/S,烟气的最高温度降低至550℃,且位置向火源下游偏移6 m。建议火源下游行驶车辆的疏散逃生速度大于6m/s。     

基于数值模拟的城市中心区风环境研究

利用CFD软件对长沙市中心区典型区域的风环境进行了三维数值模拟研究。结果表明,城市建筑群布局不当会造成多方面不利影响:如建筑群内局部地区气流不畅,污染物难以扩散,影响市民身体健康;街道峡谷风使得行人行动不便,冬季热舒适感差;复杂的风环境可能造成建筑构件的损坏乃至脱落,对地面行人的安全造成威胁;建筑围护结构渗透风增加造成建筑能耗的增加。在城市规划和建设中,中心区风环境状况要引起足够的重视,在建设之前要进行风环境模拟与评估。     

街道峡谷中汽车排放的CO气体扩散特性的数值模拟

为了研究平行街道中汽车排放的污染气体扩散特性,本文采用RNG k-ε湍流模型和污染气体扩散方程对几种不同结构的平行街道进行了二维数值模拟,得到了峡谷内的流场和质量浓度场分布.结果表明,与单个街道峡谷相比,平行街道内污染气体扩散特性有很大不同,通过增加街道单侧建筑物的高度,可使污染气体容易扩散,减少污染气体在峡谷中的聚集.     

可燃装修材料的燃烧温度场数值模拟分析

为研究室内可燃装修材料的耐高温及燃烧特性,该文用火灾动力学模拟软件Fire DynamicSimulator(FDS)对火灾实际场景的温度场进行数值模拟分析。对热释放速率曲线进行拟合分析,发现火灾发展初期是由一个慢速增长火和一个超快速增长火两个阶段组成。比较温度场的模拟结果与实际场景的燃烧图痕,得出火场温度的快速升高源于可燃材料的热释放速率和燃料消耗速率快速增加。同时分析了火场中一氧化碳、二氧化碳等有害气体的浓度与燃烧温度场的变化规律,为选择合适的室内装饰材料提供有效的数值参考。     

水温对平流式二沉池运行影响的数值模拟

借助改进的RNG κ-ε两方程湍流模型和简化的多相流混合模型,采用计算流体力学软件Fluent模拟某污水处理厂平流式二沉池在不同水温下的运行效果.通过对比Johnson对水库水温变化的实测数据验证了模型和模拟方法的可靠性.对平流式二沉池的模拟结果表明:不同水温条件下池内水流速度存在相似的分布,在池的下部和上部各存在一个回流区;池内水温降低会造成上部回流区域减小、出水固体颗粒质量浓度增大,从而导致二沉池的颗粒去除率降低;采取增大颗粒粒径、密度和在沉淀池出水口前加设挡板的措施均能有效降低出水固体颗粒质量浓度.     

旋幕式排风罩收集电焊烟尘的数值模拟

为解决电焊烟尘气流无组织排放对焊工健康和环境造成的严重影响,得出旋幕式排风罩的最佳设计参数及气流组织形式,选择GAMBIT软件建立排风罩的物理模型并进行网格划分,选用雷诺平均N-S方程(RANS)、Realizableκ-ε湍流模型及DPM离散相模型,利用Fluent计算流体力学软件对旋幕式排风罩捕集效率的相关参数进行模拟计算。结果表明:旋幕式排风罩能有效控制电焊烟尘气流的扩散;喷口角度对涡流产生的大小、位置和强度影响最大;最佳设计参数为有效吸程1. 5 m,喷口角度80°,喷口宽度14 mm;在该设计参数条件下,当罩面吸口风速为0. 3 m/s、喷口风速为1. 1m/s时,捕集效率达到最高,为98. 28%。     

覆岩采动裂隙带发育规律的数值模拟分析

运用FLAC-3D数值模拟软件,对特定开采条件下覆岩破坏发育规律进行分析.通过现场实测,获取基础数据.建立合理的数学模型,对实测数据进行反演计算.数值模拟分析获得的结果准确可靠,可以预计类似条件下的覆岩采动裂隙带发育高度.     

不同堆积型式硫化矿石堆积体温度场数值模拟

基于有限元数值方法,研究硫化矿石堆积体温度场的空间分布规律,建立硫化矿石堆积体温度场数值模型。利用该模型,计算了不同堆积型式的硫化矿石堆积体温度场演化规律,按照结构堆积型式分为:三角形堆积体和梯形堆积体。计算结果表明,硫化矿石堆积体温度分布受堆积型式影响显著:对于靠侧壁呈三角形的堆积型式,温度场关于侧壁角点和坡面中点连线对称分布;对于平面地基上梯形的堆积型式,温度场并不完全关于过形心点垂线对称分布。在两种型式的堆积过程中堆积体内最高温度值基本相同,而在后期堆放过程中,采用梯形堆积型式的最高温度值较三角形堆积型式的计算结果偏低。     

脱硫塔气流均布数值模拟

针对湿法脱硫塔内部流场不均匀等问题,提出一种用于气流均布的倒“V”字形气流均布板,运用CFX软件分别对装有孔隙率为40％、50％和60％的气流均布板的脱硫塔在引入2层喷淋的情况下进行流场数值模拟,并与无气流均布板的情况进行对比.结果表明,未加气流均布板时,脱硫塔内烟气分布不均匀,横截面的烟气速度标准方差最高达到2.024;加装倒“V”字形气流均布板后,脱硫塔内烟气流场改善效果明显,横截面速度标准方差可减小到约1.1.综合分析脱硫塔内流场、温度场和压力场,发现安装孔隙率约50％的气流均布板时效果较为理想.研究表明,脱硫塔内加装倒“V”字形气流均布板可提高脱硫效率,应用在氨法脱硫系统中可有效减少氨逃逸.     

基于本质安全的微反应器中苯乙烯聚合的数值模拟

重大化工事故往往是由多米诺效应引发的一连串故障而导致的。为实现苯乙烯聚合反应的本质安全,采用本质安全设计原则,设计了T型微反应器以替换传统釜式反应器。先通过计算流体力学(CFD)方法建立了三维稳态模型,再通过UDF(User Defined Functions)添加组分输运方程源项和能量方程源项,对苯乙烯自由基聚合反应进行了数值模拟,研究在微尺度条件下,反应温度、混合反应管道长度及形状对反应结果的影响。结果表明:由于微反应器可提高传热传质效率,在一定范围内反应温度可以控制在3 K以内;反应管道由0.15 m增长至1.5 m后,转化率可提高2倍左右;0.15 m直管形状改进为螺旋状后,转化率可至少提升4%。     

喷淋与火羽流相互作用的数值模拟

采用CFD软件FDS,对小室木垛火灾在喷淋情况下火羽流与喷淋的相互作用进行了数值模拟分析,重点比较了喷淋压力分别为0.05 MPa、0.1 MPa、0.2 MPa和无喷淋情况下木垛火源热释放速率的变化以及火羽流附近几个关键点的温度变化.结果表明,对于热释放速率为0.5 MW的木垛火源,压力为0.05 MPa和0.1 MPa的喷淋液滴无法穿透火羽流到达火源,对热释放速率影响很小;而压力为0.2 MPa的喷淋液滴则可穿透火羽流.在火源中心线竖向高度上,存在着喷淋与羽流相互作用的临界面.在临界面以上,温度沿竖向高度降低,喷淋动量大于羽流动量; 在临界面以下,温度沿竖向高度升高,羽流动量大于喷淋动量.在火源邻近位置的不同竖向高度上,存在着温度转折点.在转折点以下,温度沿竖向高度几乎不变或变化很小;在转折点以上,温度沿竖向高度升高.