基于猪粪流变特性的厌氧消化反应器内的数值模拟

采用流变仪对不同含固率猪粪的流变性质进行测量,分析其流变特性,将流变数据与非牛顿流体模型进行拟合,得到用于描述猪粪流变特性的最佳流变方程。结果表明:猪粪是一种非牛顿流体,黏度随剪切速率的增加而减小并趋于稳定。基于其流变特性,运用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)模拟技术,对猪粪厌氧消化反应器内的流场进行研究。模拟结果显示:反应器内速度最大值出现在桨叶末端,猪粪流体在其反应器内的宏观循环运动状态为沿着搅拌轴径向的绕流运动;壁面及顶部和底部区域速度几乎为零,形成死区,容积比率为29.85%。     

SCR脱硝装置关键断面的流场试验及系统优化

选择性催化还原脱硝是NO X治理最佳技术,其脱硝效率、氨逃逸率与关键断面的流场状况密切相关。以某300 MW机组SCR脱硝装置为对象,在锅炉冷态通风条件下,对SCR反应器入口导流板出口、上层及中层催化剂床层上方0.5 m处3个断面进行流场测试,结果表明:沿烟气流动方向,3个断面A/B侧相对偏差系数分别为0.33/0.40、0.27/0.29、0.16/0.18,均呈现甲乙侧均匀,而前后墙差异大的特点。由于格栅、床层的整流作用,后续烟气流动的均匀性不断改善。通过建立全尺寸三维计算模型,CFD数值模拟优化结果显示,对非等距布置后墙的18个整流格栅逐渐加高,可使上层催化剂床层上方0.5 m处速度偏差从27.0%降到12.2%。     

基于LBM的风窗流场数值模拟与PIV实验研究

风窗流场分布规律对于粉尘、瓦斯、有毒有害气体运移规律以及风窗局部阻力计算具有一定的影响,而常用的CFD方法在模拟风窗后阶湍流流场这类问题上存在计算复杂度高的问题,针对此问题,结合格子玻尔兹曼(LBM)方法在流场模拟方面具有求解精度高、计算复杂度小的特点,采用多松弛格式的格子玻尔兹曼方法(MRT-LBM)对巷道风窗流场进行模拟研究。为验证格子玻尔兹曼方法对风窗流场模拟的有效性,利用粒子图像测速仪(PIV)对风窗流场分布规律进行实验验证研究。研究结果表明:LBM模拟风窗流场回流区长度为340 mm,风窗主流风速最高达19.1 m/s;PIV实验测试风窗流场回流区长度为320 mm,风窗主流风速最高达18.4 m/s,在相同模型条件下,LBM模拟结果与PIV实验测试结果基本保持一致。LBM与Fluent模拟进行对比,模拟精度、运行速度和操作便捷性要优于Fluent模拟。     

掘进巷道瓦斯分布数值实验研究

根据局部通风流场特点确定适合矿井局部通风掘进巷道工作面瓦斯与风流质量交换的数学模型,在近壁面使用标准壁面函数法解决近壁面的流动,在湍流充分发展区,使用RNG k-ε双方程湍流模型;讨论考虑巷道支护的情况下壁面粗糙度的影响,确定矿井掘进工作面局部通风模型网格划分的方法、掘进头瓦斯涌出的边界条件;利用计算流体力学(CFD)软件Fluent对掘进工作面的风流与瓦斯的混合过程进行了模拟;得出不同瓦斯涌出量情况下掘进巷道工作面风流分布和瓦斯浓度的分布规律。研究表明:瓦斯涌出量和风速对流场分布有影响,随着瓦斯涌出量的增大和风速的降低,瓦斯对流场的影响越来越明显。     

内循环厌氧反应器多相流流场的三维数值分析简

利用数值模拟的方法,引入欧拉双流体多相流模型及标准k-ε紊流模型,模拟计算内循环厌氧反应器的三相流三维流场,并通过改变污泥颗粒密度及进水流量,针对固相流速及固含率的变化情况,分析条件的改变对流场的影响。研究结果表明,应用数值模拟方法可以获得内循环厌氧反应器内的流场特征;污泥颗粒密度及进水流量的改变对于反应器内污泥颗粒的流速及分布的均匀性有较为明显的影响。模拟结果对反应器的应用及优化设计具有一定的参考价值。     

多点网格流速在线测量方法研究

烟气流速是CEMS监测的重要参数,其准确性直接关系到污染物排放总量。由于受安装场地的限制,同一烟道截面流速分布不均匀,单点测量难以真实反映断面流真实流速。根据某电厂流速监测现状,结合Fluent软件对烟道流场进行模拟分析和手工网格采样理论,提出多点网格在线流速测量方法,明显提高流速测量精度和代表性。     

旋风分离器内高速旋转流场的数值计算方法选择

数值计算方法已成为研究旋风分离器内部流场的重要途径。利用计算流体力学方法对旋风分离器内部气相流场进行了数值模拟研究。分析了不同湍流模型、离散化方式和压力插值方式对旋风分离器内部计算流场的影响,并将所得数值结果与已知的实验数据进行了对比,以期得到最适合的数值模型。结果表明:对于旋风分离器内部复杂流场的流动,运用雷诺应力模型(Low-Re Stress-Omega)能够较好地预测出强制涡中心涡流的运动情况,同时采用SIMPLEC算法、二阶迎风离散化方式和PRESTO压力梯度插补格式能够获得最好的预报结果。     

A2O氧化沟缺氧区三维流场模拟及结构形式优化

以FLUENT软件为工具,选用三维RNG k-ε紊流数学模型对重庆井口污水厂A²O氧化沟缺氧区内的流场进行模拟,分析了缺氧区内流场分布不均匀及沉泥的原因,提出了水下推进器的合理设置位置与导流墙的合理设置方式,并对优化后的缺氧区进行了模拟计算。通过优化后模拟的结果可见,在相同的功率密度下,缺氧区内的流场得到了较均匀的分布,流速从原来的0.131 m/s提升到0.204 m/s,减少了能量的损失。底部的流速也从原来的0.140 m/s提升到0.226 m/s,有效的防止或减少了沟中的污泥沉积。优化的结果对实际工程的设计也有一定的指导意义。     

机械絮凝池内部流场数值模拟和絮凝效果分析

通过对机械絮凝池内不同进水流量和不同桨板转速的流场分别进行数值模拟,计算得到湍动能k和湍动耗散率ε等水力参数,并结合混凝实验分析水流对絮凝效果的影响。结果表明:湍动能k和湍动耗散率ε可以作为评价絮凝是否充分的标准;机械絮凝池最佳水力停留时间为18 min;平均k值为0.00613～0.00212 m2/s2,平均ε值为0.00869～0.00199 m2/s3时,机械絮凝池装置的絮凝效果比较理想。     

A2O氧化沟缺氧区三维流场模拟及结构形式优化

以FLUENT软件为工具,选用三维RNG k-ε紊流数学模型对重庆井口污水厂A2O氧化沟缺氧区内的流场进行模拟,分析了缺氧区内流场分布不均匀及沉泥的原因,提出了水下推进器的合理设置位置与导流墙的合理设置方式,并对优化后的缺氧区进行了模拟计算。通过优化后模拟的结果可见,在相同的功率密度下,缺氧区内的流场得到了较均匀的分布,流速从原来的0.131 m/s提升到0.204 m/s,减少了能量的损失。底部的流速也从原来的0.140 m/s提升到0.226 m/s,有效的防止或减少了沟中的污泥沉积。优化的结果对实际工程的设计也有一定的指导意义。