烟气输运的大涡模拟研究

应用大涡模拟方法，并结合Smagorinsky亚格子尺度模型，数值研究了烟气输运问题。为了有效地模拟烟气输过过程，文中采用低马赫数近似下的三维可压缩Navier-Stokes方程进行求解，并采用有限差分法数值计算了滤波后的控制方程。对于燃烧过程中所产生的热释放，文中采用Lagrangian粒子携带热量（即热元模型）的近似方法来模拟，同时这些运动粒子进一步用来标识烟气的输运过程。文中数值计算了燃烧热源所形成的热气流和烟气输运过程，分析讨论了相关的湍流特性，以及温度场和速度场，并探讨了不同功率的热源对流动特性的影响。     

基于大涡模拟的甲烷点源排放无人机观测实验：排放速率及其不确定度估算

无人机已被证明是适用于甲烷点源排放速率估算的一种新颖且有效的观测平台,然而对其估算的准确度与不确定度尚缺乏有效分析与量化。利用包含已知排放速率被动示踪物的大涡模拟,再现了1种强湍流混合环境下的甲烷羽流并对羽流进行了连续多次模拟飞行观测实验,通过逆高斯方法（IG）和质量平衡方法（MB）对排放速率进行了估算并量化了其准确度与不确定度,最后对不同的飞行时间安排及差异化的空间飞行策略进行了探究以提升估算效果。结果表明,对于研究所涉及的大气混合条件,通过IG和MB方法对多次模拟飞行估算的排放均值可达到既定排放值的95.3%和86.1%,不确定度为56.6%和56.9%;通过单架无人机多次重复飞行采样进行估算可显著降低不确定度,5次重复飞行可降至＜30%;2架无人机在不同高度的同步飞行可使MB方法估算的不确定度降至35.2%～51.9%,IG方法则对该措施不敏感。研究仅考虑甲烷的传输扩散过程,结果也适用于其他被动示踪物的点源排放估算。     

广州地区典型清洁与污染过程的大气湍流与物质交换特征

利用2004年5月至2005年8月在广州番禺观测的一套陆气相互作用资料,结合污染物浓度资料分析广州地区污染过程与清洁过程的湍流交换特征,重点分析了近地层稳定度、风、湍流能量、物质通量与污染物的关系.分析表明平均风速与平均湍流能量的相关系数高达0.9以上,风速越大湍流能量也越大;污染物浓度与平均风速、湍流能量的相关性较高,其次是与水汽通量,均呈显著的负相关关系.污染过程期间平均风速、湍流能量与水汽通量仅为清洁过程的0.48、0.59、0.51倍,不利于污染物平流与扩散的气象条件降低一半,导致污染物的累积可达3~6倍.污染过程期间污染物之间存在较好的相关,尤其是PM10与NO2之间的相关性较高;而在清洁过程期间,污染物之间的相关性显著下降,PM10与NO2之间的相关性很低.     

双车道街道峡谷内污染物扩散的模拟

采用二维低Re数κ-ε模型和被动标量的湍流扩散方程,对双车道街道峡谷内的流场和气态污染物浓度场进行了研究.并应用风洞实验数据对模拟进行了验证,分析流场和浓度场的模拟结果表明,3种不同排放情况下,流场分布相同,且相同高度下,上风向污染物浓度均高于下风污染物浓度.由于流场导致浓度梯度分布的差异,相对于上风向车道情况,下风向车道上排放的污染物更易于向街道峡谷外扩散.     

组合压气机中尾迹与势流同频/异频干涉的叠加特性

为揭示多级压气机中上下游叶轮对中间叶片叠加气动影响特性,阐述不同叠加干涉情况下下游叶轮进气角度变化,采用数值方法模拟了一级轴流和一级离心组成的组合压气机非定常流场。详细讨论了上游动叶尾迹和下游动叶势流对中间导流叶栅段气流非定常流动的异频和同频叠加干涉特性,依据计算结果,直观地展示了静叶通道中两种干涉间相互激励和抑制作用的位置和时间,与数学公式的推导结果相互印证。研究结果表明:当上下游动叶对中间静叶段异频干涉时,干涉的激励、抑制区域的轴向位置随时间发生变化;当上下游动叶对中间静叶干涉频率相同时,干涉的相互激励、抑制区域的轴向位置不随时间发生变化,但干涉的激励、抑制区域的轴向位置受时序位置影响。另外,上游动叶尾迹与下游离心叶轮势流的不同叠加情况,决定着下游离心叶轮进口相对气流角的大小及波动幅值。      

发射燃气扩散过程数值模拟及安全性分析

目的研究发射燃气扩散过程及对附近安全的影响。方法以CFD方法建立发射阵地气体扩散数学模型,空间内的湍流采用RNG k-ε湍流模型,结合FLUENT软件,对某燃气发生器产生的有毒气体的扩散过程进行数值模拟。以氯气为标的物,计算不同风速、地形影响下氯气的扩散过程,分析风速、山地对氯气扩散速度、距离、覆盖范围、浓度变化的影响。结果山顶发射时,风速越大,氯气的扩散速度越快,覆盖范围越广,最大扩散距离为249 m;山底发射时,在相同风速下,氯气的扩散距离、扩散速度均小于山顶发射时,最大扩散距离为221 m。山地对氯气扩散的影响主要是减缓氯气团的运动速度,减小氯气的影响距离,在山地的迎风面与背风面氯气浓度较高。结论不同风速和起伏山地对氯气扩散会产生较大影响,采用该分析方法可以归纳出有毒气体扩散及影响范围的一般规律。     

城市天然气管道泄漏数值模拟

针对城市天然气管道和城市周围环境的特点,进行了城市管道天然气泄漏事故动态数值模拟,得到了天然气泄漏5,10,15,20 s时甲烷浓度分布图和安全区域图,结果显示城市天然气管道泄漏的规律不同于在平坦地势的泄漏规律,模拟结果可以为城市管道设计和事故求援提供指导依据。     

湍流和电流体动力学对电除尘器性能的影响

板-线式电除尘器(ESP)的收集效率明显低于板-板式ESP。对板-线式ESP,当湍流扩散系数低于1×10~(-3)m~2/s时,其收集效率不受任何湍流或EHD强度的影响。但超过该临界值时,无论其EHD数与尘粒驱进速度的值如何,收集效率都急剧下降。板-板式ESP湍流扩散系数的临界值较高,为5×10~(-3)m~2/s,表明其收集效率受湍流干扰不明显。因此,控制ESP內部气流品质是重要的。     

传统活性污泥工艺的传质强化--均匀受限工艺的研究与应用

依据惯性效应理论进行污水好氧处理的强化传质试验及工程实践,对曝气池工艺动力学的基本理论进行深入研究.试验及工程应用表明,提高曝气均匀度和加强多相物系中微涡漩的离心惯性效应,可促进物相接触和相界面更替,为活性污泥(或生物膜)、有机底质与氧气进行生化反应提供良好动力条件,提高反应效率,缩短反应历程;试验工艺及实际工程中氧利用率最高可达48%以上;COD容积负荷8.1-9.0kgCOD/m3·d;较常规工艺可降低曝气池工艺一次性投资,节省运行能耗,出水水质稳定可靠.     

湍流模型对预测街道峡谷污染物扩散的影响

文章选取标准k-ε湍流模型、RNGk-ε湍流模型、realizablek-ε湍流模型和单方程Spalart-Allmaras涡黏系数模型对街道峡谷附近的流动和汽车尾气污染物扩散进行了模拟,并与风洞试验值进行了比较,结果表明,4种模型对街谷壁面的浓度预测在趋势上与试验值基本一致,Spalart-Allmaras模型的预测效果最好,realizablek-ε模型预测最差,而标准k-ε模型和RNGk-ε模型的预测介于其间;RNGk-ε模型和realizablek-ε模型的修正作用在预测建筑物尖角和顶部附近的流动处有所体现,但对街谷内浓度分布的预测仍不如标准k-ε模型;本文从流场分布的特点对4种模型的浓度预测差别进行了解释,证明了壁面浓度与其附近的速度和湍流黏性系数的分布相对应。