洁净室亚微米颗粒污染的模型模拟研究

采用基于欧拉框架下的Small Slip Model颗粒拟流体模型和Three Layer Model壁面沉积边界条件,并运用标准的k-ε湍流模型和壁面函数方法对非单向流洁净室内亚微米颗粒污染物的输运和分布结构进行数值模拟。模拟结果和实验结果具有较好的一致性,说明所采用的计算模型和方法具有良好的合理性和适用性。洁净室内颗粒污染物的输运和分布特征受空气流场的制约,尤其是室内存在的回流区和旋涡区,对污染控制和排除效率有着重要的影响。此外,颗粒的湍流扩散作用在对流作用较弱的区域发挥着重要的作用,对其机理的正确认识和分析有助于提高模型研究的准确性。     

小区规划方案的大气流场模拟及环境影响分析

在城市小区中应用计算机对规划方案进行模拟分析尚处于探索阶段。文章针对天津市某小区中的部分建筑,以天津市多年平均气象要素作为初始条件,计算过程选用标准的k-ε模型,结合Fluent软件进行流场模拟分析。通过模拟结果分析狭管风、空腔区和小风区在小区建筑物周围的分布特征,提出将产生的环境影响。研究结果表明,应用Fluent进行城市小区规划设计的大气流场模拟分析,具有实际应用价值,并对小区的环境规划具有指导意义。     

引水工程前后西湖流场的数值模拟研究

采用Delft 3D水动力学计算模型,对西湖西进工程前后的流场进行了模拟,计算结果与实测资料较为吻合,模型真实可靠.各种工况下的流场模拟结果表明在不考虑风场的情况下,各进出水口的流量和位置决定了西湖的流场结构,而流场结构决定了水体的推移扩散规律.总体上,南湖水体推移扩散效果最好,西里湖、外湖和岳湖次之,北里湖最差,基本不能被置换.西湖水体的置换效果主要取决于可被置换区域的面积和引水量,而可被置换区域大小主要取决于流场结构.因此,在引水量不变的前提下,优化西湖水体置换效果的根本途径就是调整进出水口位置和流量大小,以改变流场结构.     

我国原油流动的空间格局研究

运用平衡方程式分析了我国各省区的原油生产消费与输入输出状况,并根据自给率,将我国26个原油流动省区划分为基本自给型、半自给型、净输出型和净补给型4种原油产需平衡类型。根据流动比率,26个省区可划归为输出中心、输入中心和交流中心3种原油流动职能类型;在分布格局上,输出中心为直角三角形,输入中心为直角梯形区,交流中心则为钝角三角形。以主要源地为标准,我国原油流动可划分为北部、西北、华东和华南四大流场,其中北部、西北属于全国性流场。我国原油流动路径可分为五大密集区,各区路径的空间结构不同：东北区为树状网络结构,华北区为单枝二叉树状结构,西北区为"X"形结构,华东区为多中心"Ⅲ"形结构,华南区则为"Y"形结构。流动路径之间还广泛存在并联与串联,充分发挥多种通道的综合流动效益。研究原油流动空间格局为我国石油空间组织的优化奠定了基础。〖     

圆锥形喷嘴出口直径对水射流冲击动力特性的影响研究*

为探讨喷嘴结构对水射流冲击动力特性的影响,以圆锥形喷嘴为研究对象,基于COMSOL数值模拟软件,建立不同出口直径的圆锥形喷嘴模型,研究出口直径对水射流冲击动力特性的影响。研究结果表明:圆锥形喷嘴水射流冲击煤岩体过程中,不同喷嘴出口直径下水射流流场分布特征相似,整个流场可分为集中区、发散区、回流区和卷吸区4个区域,随喷嘴出口直径增大,卷吸区逐渐消失,其余3个区域分布也明显减弱;煤岩体应力分布可分为中心应力集中区和两侧应力集中区,随喷嘴出口直径不断增大,中心应力集中区与两侧应力集中区的范围逐渐减小,当喷嘴出口直径为6 mm时,两侧应力集中区基本消失;主体段入口速度恒定条件下,圆锥形喷嘴优选以2~3 mm出口直径为宜,此时水射流冲击煤岩体效果较佳,且不会对喷嘴产生结构破坏。     

精密离心机机箱设计研究

本机箱是精密离心机的重要组件,它可为离心机旋转平台提供良好的气流环境,为电容测微仪提供稳定支承,对保证离心机稳定可靠的运行有重要意义。针对10-6级精密离心机的使用要求,通过功能分析,确定了光滑环形整流罩形式的机箱结构。在此基础上,完成了机箱的结构设计和工艺分析,并进行了力学计算和试验测试。分析和试验结果表明,所设计的机箱可改善离心机风阻力矩和风阻波动,可有效降低风阻对离心机精度的影响。     

混凝过程中絮体形貌的PIV成像观测与表征

采用粒子成像速度场仪(PIV)对Taylor-Couette反应器内的混凝过程中絮体的微观形貌进行了观测与表征.结果表明,内筒转速在20～60r/min范围内,生成的絮体颗粒较大,粒径分布均匀,絮凝沉淀效果最好.由于内筒旋转速度的变化直接导致混凝流场形态的变化,所以混凝过程中流场形态的变化对絮体生长过程有重要影响,进而直接影响到混凝效果.混凝过程中流场的周期性变化、涡间存在液体传递的波状涡结构有利于絮体颗粒的结合生长,并导致较高的絮凝沉淀去除率.这也说明PIV技术能够在测量流场的同时较好地反映混凝过程中微絮体的形貌变化特征,从而实现对絮凝过程的原位观测与表征.     

露天堆场防风抑尘网的动力学数值模拟

开放性露天堆场的散尘是大气颗粒物的重要来源. 来流空气在棱形物料堆的上部绕流,使其表面的空气流动结构逐点不同,而料堆表面的空气动力学结构又决定着堆场的散尘机理及散尘量. 分析了典型单一棱形料堆周围空气湍流结构,并应用三维标准k-ε紊流模型对其流场进行了数值模拟;计算了来流方向抑尘网前后不同断面处风速的垂直分布;分析了不同孔隙率(0、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6和1.0)抑尘网后料堆迎风面和背风面沿高度方向、平顶面沿水平方向的剪切应力特性和分布规律. 结果表明:抑尘网前3倍网高距离处的风速较无网工况(孔隙率为1.0)略有减小,降幅随孔隙率增大而减小, 孔隙率为0时最大降幅为5.1%;网前2倍网高距离处与抑尘网之间区域的风速廓线与无网工况相差甚远,孔隙率为0时近网区域风速最高降幅达92.8%. 抑尘网和料堆迎风面之间区域,从地面至网顶高度,不同孔隙率抑尘网工况下的风速均较无网工况小,最小处为无网工况风速的18.5%;抑尘网以上区域的风速较无网工况的大,最大处为无网工况风速的128.0%,并且差距随抑尘网孔隙率的减小而增大. 料堆剪切力分布显示,其迎风面和平顶面为主要散尘面,背风面被涡旋卷起的扬尘量较前两者小得多. 防风抑尘网的设置改变了料堆周围空气的流动结构和受力分布,对不同孔隙率的抑尘网数值模拟结果可知,0.2和0.3为最佳孔隙率.      

新型波纹板导流墙氧化沟水力特性的数值模拟

提出新型波纹板导流墙氧化沟结构,并基于N-S方程和k-ε紊流模型,采用有限体积法,对新型波纹板导流墙氧化沟的水流流态和水流速度分布进行数值模拟。同时与无延长导流墙和平板导流墙的数值模拟进行比较,研究结果表明:新型波纹板导流墙对降低氧化沟隔墙背后的水流低速区范围和改善污泥沉积有促进作用。