一种新型流管反应器的设计与表征

介绍了一种用于气溶胶生成机制研究的流管反应器（Jiao-FTR,J-FTR）的设计及表征.借助计算流体力学（CFD）模拟和实验测定,表征了不同进气结构和实验条件下反应器内流场的发展及稳定,移动进气管的喷射效应以及气体和颗粒物在反应器内的平均停留时间.结果表明,预混合段进气方式,主流流量,移动进气管结构及注入流量对J-FTR的流场发展以及气体和颗粒物的停留时间具有较大影响;J-FTR的预混合进气段具有使主流快速过渡为层流的优势,在对称进气条件下,当主流流量不超过8L/min,气流在进入主反应段之前可发展为稳定的层流;当移动进气管使用大内径的直管或径面十字型结构时,可以有效减小或避免移动进气管的喷射效应.以上结果不仅可为使用J-FTR开展大气化学和气溶胶生成机制研究提供重要的实验指导,也可为其他研究者设计FTR,进行流管实验提供借鉴.     

大型燃煤锅炉湿法烟气脱硫吸收塔冷态实验模型流体力学研究

依据流体力学的相似原理,阐述了建立烟气湿法脱硫吸收塔冷态模型及其研究方法。同时,依据两相流体力学的基本原理,分析了吸收塔冷态模型实验台的研究内容,对以吸收塔为基础的湿法脱硫技术开发具有一定的指导意义。     

烟气脱硫喷淋塔流体力学特性研究

研究了喷淋空塔内烟气流速、液气比和吸收区高度等因素对气相阻力的影响,并在实验研究的基础上建立了喷淋塔流体力学数学模型,讨论了烟气流速、液滴直径等工艺参数对液滴停留时间、吸收区阻力和塔内传质面积的影响。     

底隙十字挡板对四边形流化床流体力学性能优化数值模拟

通过置入内构件实现流化床底隙区多相流矢量由混沌到归一的转化可获得床体内流体流化性能的改善.基于此,以底隙区置入十字挡板的四边形流化床为研究对象,使用Fluent软件进行三维可视化模拟,利用Eulerian-Eulerian双流体模型模拟其在厌氧、水解及好氧条件下优化反应器流体力学性能的能力,考察置入挡板前后流化床内流场、液相运动速率、气体相含率及湍流耗散率的反馈变化,分析其对流体运动的影响,并提出工程优化设计的方向.结果表明:底隙区置入十字挡板后,四边形流化床内液体循环速度最大提升15.7%,在上升区截面上的分布更加均匀,液速峰值下降,有利于维持活性污泥的团聚作用,对提高流化床污泥负荷有利;整体气含率下降3.5%~6.9%,应用时可加入漏斗型内构件予以改进;在水解与好氧生物的模拟过程中,底隙区十字挡板的置入更能优化水力条件,湍流动能耗散率最大降低31.9%,对降低系统能耗提供了有利证据.研究证明,反应器内构件的设置通过流体力学性能的数值模拟可以成为一种优化开发的捷径技术.     

阵列荷电液滴吸附细颗粒物的数值模拟

静电湿式除尘技术可以改善传统湿式除尘技术对于微细颗粒物吸附效果不佳的状况。通过求解牛顿方程,建立静电力和气动力共同作用下在阵列液滴群吸附下细颗粒物运动的数值模型,通过追踪二维空间中细颗粒物的运动轨迹,描述荷电液滴吸附细颗粒物的动力学演变过程。结果表明:大阵列的液滴群,较小的相邻液滴平均间距能获得更高的吸附效率;相同的气液比下,小粒径的液滴群能获得更高的除尘效率。     

基于CFD方法的燃煤电厂烟气排放数值模拟

为研究燃煤电厂的烟气扩散,采用计算流体力学（computational fluid dynamics,CFD）方法对燃煤电厂烟气排放中污染物（包含气态污染物和固态颗粒物）的扩散形态进行模拟.燃煤电厂的排烟方式主要有烟塔合一和烟囱两种,根据几何参数建立烟塔合一及烟囱的数值模型,采用纳维-斯托克斯方程（Navier-Stokes equations,N-S equations）求解流场及气态污染物浓度场,采用离散相模型（Discrete Phase Model,DPM）计算固态颗粒污染物运动轨迹.结果表明:对于气态污染物,由于冷却塔下游漩涡的卷吸作用,采用烟塔合一排放的烟气最大浓度和超标范围随环境风速的增加逐渐增大,不利于烟气扩散.但随着环境风速的增加,空气的对流作用逐渐增强,从而加速了烟气的扩散.在漩涡和环境风的综合作用下,烟气的最大浓度和超标范围在环境风速为6 m/s时达到最大值,随后随着环境风速增加而减小.采用烟囱排放的烟气由于漩涡作用很小,因此其最大浓度及超标范围随风速的增加呈递减趋势.得益于烟气在冷却塔内的预扩散,采用烟塔合一排放的烟气最大浓度比采用烟囱排放的烟气最大浓度低将近1个数量级,但这种优势会随着环境风速的增加而减小.对于固态污染物,冷却塔后方的漩涡会加速颗粒物的扩散,因此采用烟塔合一排放的颗粒物的扩散状态远优于采用烟囱排放的颗粒物的扩散状态.      

室内空气品质评价

介绍国内外有关室内空气品质的评价方法，着重介绍CFD和多区域两类模拟方法。     

空气作用张开式尾翼设计及仿真

目的 适配发射过程无火药气体且弹丸不自旋的电磁发射技术,设计一种直接由空气作用的张开式尾翼。方法 该尾翼预制斜角,通过进气道气流在斜面上产生的压差,推动尾翼绕螺钉打开。采用动网格技术耦合流体控制方程、六自由度(6DOF)方程,对不同马赫数下尾翼张开过程进行仿真。结果 设计的空气作用张开式尾翼在流场作用下可以正常张开,来流流速为2、3、4马赫时,张开耗时分别为4.7、3.7、3.1 s。结论 该空气作用张开式尾翼方案设计有效。马赫数越高,张开过程耗时越短。迎风面积显著影响尾翼张开过程。     

多纤维捕集过程中细颗粒湍流团聚模拟研究

基于随机多层纤维过滤介质算法建立了平板式三维拟态化结构.利用计算流体力学-颗粒群平衡模型（CFD-PBM）对多纤维捕集过程中细颗粒湍流团聚进行数值模拟研究,并采用分区法求解颗粒群平衡方程（PBE）.通过控制变量法分析表明：多纤维捕集过程中存在着明显的颗粒团聚行为.粉尘颗粒的团聚程度随停留时间增加而增强,当t ≥ l/v（速度方向模型尺寸长度/入口风速）,团聚逐渐趋于稳定;当v_max·t ≤ l,入口风速越大,颗粒团聚程度和团聚速率越大,最终的团聚程度取决于入口风速和停留时间;颗粒粒径越大,粉尘颗粒的团聚程度和团聚速率越小.出口颗粒平均粒径与初始粒径相比增长倍数越小.粉尘颗粒体积分数越大,颗粒团聚程度以及团聚速率越大.当v=0.1m/s,d_p=1.0μm,VF >0.003636,Bin-7~Bin-0区间数量浓度对数分布呈线性比例关系.     

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。