火旋风的三维数值模拟

本文主要通过数值计算的方法来研究火旋风这一火灾过程中特殊的物理现象,通过对已经过验证的火旋风发生物理模型的分析,经过简化和改进,并应用有限体积元法对所得到的一组控制方程进行求解,研究了火旋风内部的温度场分布,以及不同的进气速度对火旋风内部温度场的影响,进而对火旋风的产生过程进行了分析.     

涡轮增压湍流脱硫技术在锅炉烟气治理中的应用

为满足国家烟草专卖局提出的锅炉烟气排放要求（二氧化硫的排放浓度小于400毫克/立方米）,贵州遵义烟叶有限责任公司采用新型的脱硫除尘技术——涡轮增压湍流脱硫技术对锅炉烟气进行治理,降低了锅炉烟气中二氧化硫和粉尘的排放浓度,满足烟草行业节能减排的要求.     

湿法烟气脱硫塔湍流提效装置的热态实验

通过不同湍流装置对吸收塔的增效研究,提出了一种新型球式湍流提效结构。以装配有该新型湍流装置的热态吸收塔为研究对象,讨论气体流速(气速)、液气比(L/G)、浆液浓度及湍流装置纵横间距对其增效及阻力特性的影响。研究发现:相较于传统湍流增效装置,新型湍流装置可在较小压力下达到更高的脱硫效率,工业应用前景良好。并且增大气体流速或L/G,减小纵间距均可获得更大的脱硫效率,但压力随之增大。当进口烟气ρ(SO_2)为2000 mg/m~3,湍流层横纵间距为X_2∶Y_3,气速为3. 6 m/s,L/G为12 L/m~3,浆液浓度为10%时,脱硫效率最高,出口烟气SO_2浓度达到超低排放标准(≤35 mg/m~3)。     

聚结除油反应机理及其动力学分析

通过对几种聚结填料除油性能的对比试验，探讨分析了聚结除油反应机理及其动力学。结果表明，填料的空间构成形式对聚结除油效率有重要影响，当润湿聚结机理和碰撞聚结机理同时存在时，聚结效率可得到大幅度提高。当油珠颗粒尺寸超过10μm时，布朗运动聚结速率急剧减慢，而湍流的聚结速率急剧加快。聚结除油反应器内水力条件的紊动程度达到C≥500—700s^-1时，油珠颗粒的聚结速率和效率将得到大幅度提高。     

超细微粒灭火剂冷施放运动特性试验研究

通过激光测量微粒灭火剂释放后在受限空间内各点质量浓度随时间的变化.结果表明,超细微粒灭火剂在受限空间内的运动包括喷射运动和沉降扩散两个过程.前者灭火剂在驱动气流作用下在受限空间顶部、底部及墙壁处积聚,质量浓度较高.后者灭火剂微粒受重力作用发生沉降,同时在湍流气流作用下进行无规则扩散运动,在受限空间顶部质量浓度最低;在受限空间垂直方向的一半高度处,质量浓度较高且波动剧烈;在受限空间底部,当喷射结束后有一个短暂的质量浓度低谷,随着灭火剂微粒发生沉降,质量浓度逐渐升高.喷射压力及喷射质量对灭火剂的运动及质量浓度分布有一定程度的影响,压力过高或过低都会影响超细微粒灭火剂的全淹没灭火效果;喷射质量主要影响湍流驱动在初始阶段的支配地位,进而影响质量浓度大小及分布.喷射压力为1.0 MPa,喷射质量为1 000 g时全淹没灭火效果最好.     

局部扰动对主坑道爆炸波发展的数值模拟与实验研究

在地下建筑物,如隧道、地下储油库、人防工程、地下物资仓库等里面,由主通道旁结分支通道是最常见的一种布置形式,是一种典型的复杂受限空间结构.一旦有可燃气体发生爆炸燃烧,爆炸压力波和火焰的传播将受众多因素的影响,其中局部扰动的影响是主要因素之一.本文通过实验和数值模拟的方法研究了油气混合物在该复杂受限空间中由弱点火引起爆炸燃烧的发展过程,湍流强度经旁接分支坑道后在主通道中的变化,以及爆炸压力波和火焰经局部扰动后的变化过程;并将数值模拟结果与实验结果进行了对比和综合分析,得到了与地下受限空间安全相关的重要结论.湍流强度是复杂受限空间中可燃气体爆炸燃烧发展过程的主要影响因素之一,局部扰动将增强爆炸流场的湍流强度,加速燃烧化学反应,能量的释放量和速率大大提高.这些能量的快速加入促进了高峰值压力波的形成,火焰也被加速,爆炸从此由弱转强,出现跃升.研究结果对地下受限空间爆炸过程的进一步研究以及爆炸灾害的预防都有参考价值.     

露天堆场防风抑尘网后湍流结构及抑尘效率的数值模拟

建立了开放性露天堆场周围空气流动的三维数学物理模型,选择应用标准k-ε紊流模型进行了静态流场的数值模拟;分析了典型棱形堆迎风面、平顶面和背风面周围空气的湍流结构和表面受力特性;基于流场数据揭示了防风抑尘网不同孔隙率下空气动力学结构的分布规律.结果显示:物料堆平顶面剪切力随孔隙率增大而增大;料堆迎风面在孔隙率较小时出现局部涡流,表面剪切力方向向下,孔隙率较大时,网后空气垂直方向压差作用显著,表面剪切力方向向上;背风面始终处于回流区,表面剪切力和回流点数随孔隙率大小变化不显著.综合流场结构和受力分布可得最佳孔隙率为0.2~0.4.该研究中对物料堆逐个表面进行空气动力学模拟可以避免由于剪切力方向不同产生矢量抵消而带来的计算失真.     

复杂地形机械湍流扩散的粒子随机行走模拟

应用粒子随机行走模拟方法模拟了高架点源在中性情况下在复杂地形上的排放,并将模拟结果与风洞实验进行了比较,二者能较好地吻合。虽然将该方法用于复杂地形大气扩散计算在技术上不存在什么困难,但是在确定模式基本参数等方面,还应该慎重考虑。      

甲烷燃烧爆炸过程火焰结构演变规律研究

以甲烷为代表性化合物,依靠自主研发的高温高压燃爆测试平台,通过自由基光学系统与纹影测量系统,研究了甲烷燃烧过程中自由基种类与浓度的变化情况,并用纹影系统观察和分析层流或预湍流过程中火焰的传播过程,得到了不同时间段甲烷燃烧火焰结构的演变规律。研究发现在甲烷爆炸初期会有生成CH、OH自由基,且OH自由基含量在整个甲烷爆炸的过程中高于CH自由基。CH、OH自由基含量变化趋势与甲烷升压过程呈正相关关系。此外,甲烷浓度越高,湍流强度越强,其火焰越蓝,湍流强度越大,火焰传播速度越快,胞格结构越明显。故甲烷浓度和湍流强度对超压有着协同作用。该研究对明确甲烷燃烧过程火焰传播规律与燃爆机理,开发新型抑爆剂抑制燃爆发生或火焰传播提供了参考。     

新型湿法除尘除有害气体斜板塔的流场分析

研究对象为2种新型湿法除尘除有害气体的斜板塔:矩形斜板塔和伞罩形斜板塔.为了观察塔内流场分布规律,运用CFD(计算流体力学)软件,气相采用标准K-ε湍流模型描述,液相采用颗粒轨道模型描述,对2种新型塔内气液两相流动进行了数值模拟.预测了无喷淋和有喷淋两种情况下的气相湍流流场,不同空塔气速不同液气比的塔内压力损失.结果表明:采用中心出口的圆柱型塔可以有效地避免气体"死区"的产生;新型斜板塔能有效地增大气液接触面积,延长气体的塔内停留时间;加入喷淋液体以后,气相流场明显均匀化.该模拟也为塔体的进一步优化设计提供了依据.