可吸入颗粒物在不同阻塞性呼吸道内运动与沉积特性

为弄清颗粒污染物在慢性阻塞性肺病工人呼吸道内运动和沉积规律,采用数值方法讨论了 2类阻塞性呼吸道内气固流动特性,分析了阻塞率(α)、阻塞位置、劳动强度等因数对流场分布、颗粒沉积形式和沉积率的影响.结果表明,α越大,病人局部缺氧越严重,当α=0.8时,相对缺氧率可达90％以上;劳动强度越强或受阻塞位置越深,病人发生哮喘的...     

微纳米木粉颗粒的输运和沉积特性分析

为研究微纳米木粉在分离分级过程中流场和颗粒沉积的特性,依据加工系统结构对木粉的输运管道壁面进行木粉颗粒取样,并在显微镜下观察木粉粒径范围与管道壁上木粉沉积厚度进行比较分析研究。结果表明管道上、下壁面沉积的木粉与粉体颗粒的粒径大小、加工时间、分离粉体的送风量等因素都对颗粒的沉积都起到了重要作用。对微纳米木粉沉积特性的分析为今后加工生产纳米级木粉的输运、沉积和凝并特性的研究提供了重要的参考依据。     

栅条絮凝池内部流场及颗粒运动状态模拟分析

利用数值模拟方法对栅条絮凝池前段内部流场进行模拟分析,以涡旋速度梯度和湍动能作为综合评价指标,对其结构设计的合理性进行了验证.在流场中加入了11组不同粒径和有效密度的絮凝颗粒,每组在流场入口处随机释放98560个粒子,利用DPM模型对粒子运动轨迹进行追踪统计.结果 表明:随着絮凝颗粒的增大,其有效密度呈相应下降趋势.絮...     

超细颗粒在单个上升气泡内的沉积过程模拟

从单个上升气泡内外流场的完全Navier-Stokes方程数值解出发,用Lagrange轨道跟踪的方法研究了超细颗粒在单个上升气泡内的沉积过程,在气泡的流场中考虑了气泡运动中的变形．在超细颗粒的受力中考虑了粘性阻力和Bromnian运动扩散力．在常温下水．空气体系中,对气泡直径0.1～1mm,超细颗粒直径0.1～2μm的情况进行了数值模拟,并对数值模拟的结果进行了拟合,得出简便易用的经验公式。     

高效厌氧氨氧化颗粒污泥的动力学特性

通过运行厌氧氨氧化上流式厌氧污泥床(upflow anaerobic sludge blanket,UASB)反应器,培育获得了高效厌氧氨氧化颗粒污泥(high-rate ANAMMOX granules,HAG).以絮状厌氧氨氧化污泥(flocculent ANAMMOX sludge,FAS)作为对照,采用批次试验研究了HAG的动力学特性.结果表明,HAG的比厌氧氨氧化活性(specific ANAMMOX activity,SAA)为2.63kg.(kg.d)-1,是FAS的2.5倍;对基质氨和亚硝酸盐的半速率常数(KS)分别为17 mg.L-1和19 mg.L-1,低于FAS的对应值;对氨、游离氨和亚硝酸盐的抑制常数(KI)分别为11 679、505和735 mg.L-1,远远高于FAS的对应值.HAG具有优良的动力学性质,可使其在不利环境中竞争基质,这对新型的厌氧氨氧化菌种流加工艺具有积极意义.     

电除尘器内气流分布特性的研究

文章对电除尘器进气烟箱内常规均匀气流和斜气流下三维流场进行了数值模拟计算和试验研究,流场的模拟采用双方程模型,计算采用SIMPLE算法。对于常规均匀气流,试验共设计了5种不同渐扩管扩散角度(α)的烟箱模型,分别进行流场模拟计算,并对进气烟箱出口处的气流分布均匀程度进行评价。试验中通过改变不同部位的开孔率来形成有规律的斜气流,并在计算机上模拟计算,模拟结果与试验结果吻合较好。     

基于TOUGH2/EOS9nT模拟饱和双区介质砂柱中纳米颗粒的运移

随着纳米材料的大量生产和广泛应用,纳米颗粒不可避免地进入环境中,对地下水系统和人体健康产生潜在影响,研究纳米颗粒在地下水中的迁移规律具有重要意义.采用TOUGH2/EOS9nT模块,基于多重相互作用连续体(MINC)概念和胶体过滤理论,数值分析示踪剂KNO_3和纳米氧化石墨烯在一维非均质砂柱中的运移.研究结果表明:1MINC方法能够有效模拟双重非均质介质,非均质介质渗透系数的差异是造成出流穿透曲线双峰和拖尾特征的主要原因之一;随溶液离子强度增大,纳米氧化石墨烯在饱和非均质介质中的迁移能力下降;基于EOS9nT模块中的线性平衡过滤模型可有效模拟低离子强度下双重非均质介质中纳米颗粒运移,但即使采用动态过滤模型仍无法精确模拟高离子强度下纳米颗粒的运移;2通过双渗模型中渗透率的敏感性分析发现:随渗透率比值增大,裂隙区穿透曲线峰值提前,基质区曲线峰值推后,穿透曲线双峰现象更明显;3比较三重介质和双重介质,发现总穿透曲线受三重区域各自曲线叠加时刻影响,也表现出峰值/拖尾的增强或削弱,在合适的渗透率比值下,可能出现三个峰值和拖尾.     

基于CFD-PBM耦合方法的栅条絮凝池内颗粒聚并行为模拟

为探究絮凝池内部颗粒聚并行为的影响因素,采用群体平衡模型(PBM)模拟颗粒聚并行为,通过CFD-PBM耦合方法,研究了絮凝颗粒初始平均粒径和絮凝颗粒体积分数对栅条絮凝池内部颗粒聚并行为的影响,提出了颗粒平均粒径增长率指标来表征CFD-PBM耦合方法下絮凝池内部絮凝效果。结果表明：1)当进口颗粒体积分数为0.1时,随着絮凝颗粒初始平均粒径由10μm增长到76μm,出口处粒径由117.54μm增长到154.82μm,但颗粒平均粒径增长率由1075.4%迅速降低至103.7%;2)在进口颗粒初始粒径为40μm时,随着颗粒体积分数由0.05增长至0.2,出口位置颗粒粒径由127.16μm增加至155.74μm,而平均粒径增长率也随之由208.7%增加至289.4%;3)从整体上来看,当颗粒体积分数从0.05增加到0.1时,平均粒径增长率的变化最快,絮凝效果的提升最为显著。研究结果对于栅条絮凝池的结构设计指导和絮凝效果评价具有重要意义。     

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。     

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。     

基于非圆球模式的大气超细颗粒物在沉积和凝并共同作用下的动力学模型研究

数值模拟了封闭环境内非球形超细颗粒物的动力学演化,以探讨颗粒物的沉积和凝并行为.采用泰勒展开方法导出了描述颗粒物动力学这两种行为共同作用的矩方程.通过与实验结果对比表明:本文得出的矩方程相对于传统的矩方程模型更适于刻画颗粒物的扩散和重力沉积,能够精确地预测它们的动力学演变过程.通过将颗粒形状参数(分形维数,Df)纳入原始动力学方程,使得颗粒物凝并模型可以较为准确地描述真实情况下非球形颗粒的凝并行为.此外在高颗粒物浓度条件下,得出颗粒物的演变主要受到凝并作用的影响,沉积作用则相对较弱.     

室内颗粒物在玻璃表面的沉积与黏附特性

为研究室内颗粒物的自然沉降和黏附玻璃表面的规律,将普通硅酸盐玻璃载玻片以与水平面呈不同夹角(0°,45°和90°)放置于实验室中,研究载玻片表面在未处理、经玻璃清洗剂或TiO₂处理条件下,不同放置时间(1,3,10和30 d)内其黏附颗粒物的特性.结果表明:经TiO₂预处理的载玻片表面黏附的颗粒物质量与放置时间呈正比,与水平面夹角呈反比;而未处理和经玻璃清洗剂处理的载玻片的上述关系不明显.经清洗剂预处理的载玻片表面的颗粒物数浓度、遮光比相对较小,说明可以通过表面预处理防止玻璃表面黏尘.载玻片表面黏附颗粒物的平均粒径不随放置时间、与水平面夹角和预处理试剂种类变化而明显改变,粒径主要集中在15～25 μm.      

巷道内粉尘二次飞扬规律的数值模拟研究

针对巷道中沉积粉尘二次飞扬的现象,利用数值模拟的方法对粉尘二次飞扬进行了研究,分析了巷道内粉尘二次飞扬的极限风速与扬尘粒径之间的关系,从而为矿井通风除尘提供一定参考依据,给矿井工人创造良好的工作环境。     

贵阳市燃煤烟气中汞在大气中传输的数值模拟

利用中尺度非静力大气化学模式(MESO-NHC),以及目前大气中臭氧(O₃)和氢氧基(OH)对汞氧化的研究成果,研究贵阳市原煤燃烧产生的大气汞传输,以及φ(大气汞)对Hg0的干沉积速率,OH与元素汞(Hg0)的反应率常数的敏感性. 结果表明:①模拟区内实际大气中φ(Hg0)为局地人为排放源和自然排放源共同作用的结果,二者所占比例大致相当. ②由于化学和沉积特性不同,φ(Hg0),φ〔Hg(Ⅱ)〕和φ(HgP)随着与排放源距离增加而衰减的程度存在差异,排放源对附近地区φ(大气汞)及各种形态汞所占比例影响较大;在远离排放源的地方,大气中的Hg(Ⅱ)和HgP主要来自于Hg0不断的氧化作用. ③φ(大气汞)表现出2种不同的垂直分布特征,在一定高度以下φ(Hg0)随高度线性递减,而在该高度之上直到对流层顶φ(Hg0)几乎保持同样的数值;φ〔Hg(Ⅱ)〕和φ(HgP)随高度的变化遵循指数递减规律. φ(Hg0)随高度和与排放源距离增加而衰减的程度不及φ〔Hg(Ⅱ)〕和φ(HgP),主要是由于Hg0通过化学反应和沉积而离开大气的量少,能较充分通过平流扩散和垂直输送作用输送到离排放源较远和较高的地方. ④排放源附近φ(大气汞)较高的地方φ(大气汞)对Hg0的干沉积速率敏感性较高,而φ(大气汞)较低的地方其敏感性较低. ⑤φ(大气汞)对Hg0被OH氧化的反应率常数(k)的变化普遍很敏感,在较大的反应率常数kHg-OH3.55×10-14×e294/T情况下,Hg0所占比例偏低,而Hg(Ⅱ)和HgP所占比例偏高,与监测结果偏差较大;在kHg-OH2.94×10-14情况下模拟结果更为合理.      

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.     

焊接工艺多源散发的高温颗粒污染物扩散特性数值模拟

为探究热工艺过程产生的热气流作用下颗粒的迁移规律,基于气固两相离散粒子模型(DPM)对多源浮射流伴生的高温颗粒的扩散特性进行了数值研究,讨论了两相流运动过程中热气流与颗粒群的温度和速度的瞬时变化情况.结果表明,对于473K£T₀£673K的高温颗粒群,温度衰减趋势类似,颗粒群温度分布呈中心对称;当5μm£d_p£20μm时,颗粒与气流之间的跟随性随着粒径的增大而降低;热羽流随时间经历了独立发展和相互合并的过程,羽流之间涡旋结构的消失导致中心位污染源散发的d_p=10μm的颗粒更容易发生沉降.     

好氧颗粒污泥亚硝化工艺的启动与运行特性研究

以具有硝化功能的活性污泥与厌氧产甲烷颗粒污泥的混合物接种小试曝气上流式污泥床反应器,采用自配无机氨氮废水为进水,在中温（30～35℃）条件下成功培养获得亚硝化颗粒污泥,亚硝化工艺的进水NH^＋₄-Ｎ负荷可达2 .5～3 .0 kg/(m^３·d),氨氮去除率和亚硝化率均可稳定在90%以上;进水中约100 mg/Ｌ的有机COD对亚硝化工艺的运行无明显影响;常温（约20℃）条件下亚硝化工艺也能高效稳定运行.     

SBR反应器内碳基好氧颗粒污泥的培养及其稳定运行特性

为探究粉末活性炭和钙离子的投加对污泥颗粒化进程的影响,在300 L SBR（序批式反应器）中接种普通絮状污泥,投加1.0 g/L粒径约75 μm的PAC（粉末活性炭）及35 mg/L的Ca2+以促进污泥颗粒化进程,并研究其稳定运行特性.结果表明:常温下反应器在14 d内开始形成具有良好沉降性能的AGS（好氧颗粒污泥）,至第18天污泥颗粒化程度达到80.0%左右;在此后运行的100 d内,AGS基本能保持其结构完整性.同时,反应器内ρ（MLSS）（污泥浓度）由接种时的3 300 mg/L升至4 050 mg/L,污泥SVI（体积指数）由接种时的120 mL/g变为35 mL/g.w（PS）（PS为胞外多糖）较少且变化量小;w（PN）（PN为胞外蛋白）在反应器启动及稳定运行阶段内都在提高,最终达到240 mg/g（以每gMLVSS中含PS的质量计）,PN/PS（质量比）最终稳定在15.00左右.稳定运行期间,反应器对污水中COD_Cr、TN、TP的平均去除率分别达到82.0%、76.5%和96.0%.研究显示,投加的PAC与普通絮状污泥间的吸附作用,促进了污泥的颗粒化进程;同时,PAC作为AGS的惰性成核物质,避免了AGS因内源呼吸从颗粒内部解体,提高了AGS的稳定性.      

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。     

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).