导叶结构对直流导叶式气液分离器性能的影响

为了得到高效低阻的液滴分离装置,设计了不同结构的直流导叶式气液分离器模型,采用FLUENT软件中RNG K-ε湍流模型和离散颗粒(DPM)模型,对不同导叶结构的分离器内流场进行模拟,得到了导叶结构参数对分离器内的压 降特性、速度分布、以及不同粒径分离效率的影响规律。结果表明：导向叶片个数增加或者出口角的减小都能使分离器 分离效率显著提高,但是分离器压降也会增大;随着颗粒粒径的增大,分离效率升高,当粒径大于35 μm时,分离效率几 乎达到100%;导向叶片个数越多,叶片出口角越小,分离效率越高。数值模拟结果为设计低阻、高效的分离器提供了理 论依据。     

仰角式油水分离器流场的数值模拟

仰角式油水分离器是一种新型、高效的重力式油水分离设备，为了深入了解其分离机理和内部流场分布，利用Fluent 12.0 数值模拟计算软件，基于多相流欧拉分析方法，结合Realizable k–" 双方程湍流模型对油水两相在分离器内的分离过程进行了数值模拟。结果表明：所选用的数值模拟方法能够较为真实地反映分离器的分离特性和内部流场分布，与传统卧式分离器相比较，仰角式油水分离器内堰板处的“死油区”和“死水区”明显减小，油水分离效率更高，当仰角为12◦时，油水分离效率达到了最高值90.48%，提高了29.26%；仰角式分离器的结构简单，但内部流场分布较为复杂，入口分液管处的速度分布不均匀，存在不同程度的旋流，易造成油水两相在分界面处的掺混；分液管处的结构有待于进一步地改进。     

电旋风分离器内电晕放电流场的数值模拟

为了探究电旋风除尘器内流场在电晕放电条件下的分布，课题组借助FLUENT软件对其进行数值模拟。建立了静电旋风分离器的单相三维湍流的RSM模型，采用控制体积法对其离散，用SIMPLE算法求解流场分布，得到了一定条件下静电旋风分离器内流场的切向速度和轴向速度分布。结果表明：施加高压电压不会改变切向速度和轴向速度的分布情况，仅改变切向速度和轴向速度的大小，且切向速度的变化大于轴向速度的变化；同时发现，在高压电压条件下能够减小颗粒的回带和提高颗粒的分离效率。     

大颗粒气固流化床内两相流动的CFD模拟

采用欧拉双流体模型和颗粒动力学方法,数值模拟了大颗粒流化床在不同密度、布风装置及曳力模型情况下的气固两相流动,考察了大颗粒流化床流化和流动特点,颗粒体积分率分布,床层压力瞬时变化,床层碰撞比,以及颗粒速度径向和空隙率轴向分布规律.研究结果表明,与直型布风板流化床比较,凹型布风板流化床内的气泡产生快,颗粒横向运动能力强;随着颗粒密度的增大,其在凹型布风板流化床边壁处的速度比中心位置处减小的快;比较3种曳力模型,发现其模拟的轴向空隙率分布和床层压力存在较大差异,且与床层膨胀比实验关联式相比,3种模型预测的值比实验关联式要大一些.通过研究,3个曳力模型中Gidaspow模型相对适用于大颗粒气固流化床的数值模拟.     

油滴在旋流分离中的相间滑移数值模拟

为了研究旋流管的分离性能,应用计算流体力学(CFD)方法对旋流管内的旋转湍流流场进行了数值模拟,获得旋流管内的浓度分布、滑移速度和粒级效率曲线。计算结果显示:随着进口流量的增大,粒级效率逐渐增大;在旋流管进口流量为2.0 m3/h时,20μm油滴颗粒大部分被分离出来;粒级效率与实验结果进行对比,验证数值模拟分离效率结果的可靠性和准确性。分析结果表明:数值模拟结果和实验数据基本一致。     

直流式旋风分离器内部流场的实验研究

对一种直流式旋风分离器内部的流场进行了细致的测量，得到了速度和静压在分离器内的分布，并指出分离器内存在气体旋转的不稳定现象。试验中发现分离器稳流锥和排气管的长度对分离器性能有较大影响。通过实验数据拟合得到了分离段旋转速度的经验表达式。     

用应力模型计算旋风分离器的流场

采用一种适合于强旋流的代数应力湍流模型对旋风分离器的流场进行了数值模拟，结果揭示了强旋流中湍流各向异性的特点，显示了强旋流所具有的涡结构及旋风分离器气动分离的机理     

布风装置对流化床流动特性的影响

以欧拉双流体模型和颗粒动力学方法为基础,采用基于压力的PC-SIMPLE算法,标准的k-ε的分散湍流模型,数值模拟了在3种不同气体布风装置下流化床内气固两相流动,获得了其床内颗粒体积分率和速度的分布规律.相对于单层多孔板流化床,管式和凹形多孔板流化床达到稳定流化状态的时间较短.在相同的床高和径向位置处,管式和凹形多孔板流化床内颗粒体积分率随时间的变化较强烈.不同布风装置的流化床总体上在床内形成了中心区域体积分率较小,向上运动;近壁面区域体积分率较大,向下运动的"环核"结构.     

激波后地面粉尘颗粒起扬运动的数值模拟

采用激波坐标下的边界层模型与Lagrangian坐标下的粉尘颗粒运动方程,数值模拟了平板壁面上粒径为20～60 μm、密度为1400～1710 kg/m~3的粉尘颗粒在马赫数为1.05～1.8的激波作用下所发生的起扬运动。发现激波后气流边界层内的速度梯度是颗粒起扬的主要启动因素,惯性是决定颗粒扬起高度的重要原因。数值计算的结果与实验数据有较好的一致性。     

梗签悬浮分离腔体内颗粒相运动的数值模拟研究

为了进一步降低烟梗中的含丝率,课题组根据烟丝和烟梗的密度不同,设计了悬浮分离腔体结构。首先利用流体力学中的 相关公式求解出通入悬浮分离腔体内的气压范围;再利用FLUENT软件对腔体内部的气流速度及轨迹进行模拟仿真,对比得到0.22 MPa下的负压可以达到相对理想 的分离效果;最后采用离散相模型和Euler Lagrange多相流求解的方法,在FLUENT软件中对悬浮分离腔体内烟梗的颗粒相运动进行数值模拟仿真,得到烟丝颗粒 与烟梗颗粒在腔体中的捕捉率。分离后的烟梗中的含丝率由原先的10%~20%降低到3.85%~8.53%,进一步提高了烟丝利用率。     

等温催化剂的浓度分布及效率因子

采用正交配置法对多孔催化剂颗粒内反应物浓度分布进行了计算 ,在此基础上可以获得催化剂效率因子的值。提出了计算催化剂颗粒死区半径的方法 ,采用这种方法可以直接确定催化剂颗粒死区的半径和效率因子     

新型气流分级机颗粒运动路径研究

模拟分析颗粒分级机流体里运动的颗粒运动路径在粉碎分级设备生产过程中具有重要意义。通过事先预测颗粒运动路径,一方面可以确保分级精度和质量,另一方面可以提高经济效益。为准确地反映在流体影响下颗粒的理化性质变化及边界条件,文章利用数值模拟预测了颗粒运动路径,根据模拟结果确定新型VS分级机关键几何尺寸。据此试制的样机运行试验表明,实际分级指标和模拟算法分级指标十分吻合。     

光全散射测粒方法的实验研究

如何快速准确地测量微米及亚微米级颗粒的尺寸分布是一个有待解决的问题。作者在对应用光全散射理论测量颗粒尺寸分布进行理论分析和数值模拟的基础上,行了实验研究。本文给出了作者应用该方法测量聚苯乙烯标准颗粒和二氧化钛的实验结果。结果表明,作者提出的用光全散射法测量颗粒尺寸分布的两种算法是正确的,从0.17～9.85μm共6种标准颗粒的测量结果均与其名义尺寸吻合得很好。实验结果还表明,测量时Ⅰ/Ⅰ_0值控制在0.4～0.9为宜。     

高雷诺数层流管道中颗粒惯性聚集力学成因的数值研究

根据高雷诺数和低雷诺数层流管道中颗粒不同的聚集情况，课题组根据“相对运动原理”并结合CFD技术，建立了“相对运动模型”。采用数值模拟研究了在圆形截面通道高雷诺数层流中颗粒所受惯性升力的空间分布特征；探究了颗粒惯性聚集现象在高雷诺数层流管道中所出现的内部聚集圆环的力学成因和影响因素。研究结果表明：颗粒在高雷诺数工况下所受的惯性升力的空间分布规律与低雷诺数工况完全不同；在靠近通道中心处出现了新的升力零点，是形成颗粒内环聚集区域的力学成因。这种现象的产生和颗粒表面的剪切应力分布及压力分布有关，其中剪切应力分布的变化占主导作用。     

激光辅助冷喷涂Stellite 6多颗粒沉积的数值模拟

针对激光辅助冷喷涂过程中Stellite 6多颗粒沉积机理的问题,运用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA对Stellite 6多颗粒在不同工艺参数下的碰撞过程进行了数值模拟,并与实验结果进行了比较分析。研究表明：多颗粒沉积过程,后续颗粒对先前沉积颗粒具有夯实作用,相邻颗粒间的变形能够填充颗粒间的空隙;颗粒沉积过程中无金属射流现象、无新物质生成、无氧化反应;Stellite 6颗粒在45钢基体上的沉积机制为镶嵌式的机械咬合。实验结果与数值模拟相吻合。     

基于EDEM-Fluent耦合计算的喷砂机磨损特性的影响因素研究

为研究颗粒参数及操作条件对喷砂机表面磨损特性的影响,运用EDEM-Fluent软件,采用连续流体介质与固体颗粒离散元耦合计算方法,分别模拟计算了不同颗粒粒径、密度、硬度、初始堆积高度及入口压力下的喷砂机内气固两相流场。通过引入Archard磨损模型,计算得到喷砂机顶盖、圆柱段、锥段及底部管路等部位的磨损量及其规律。结果表明:喷砂机的磨损部位主要集中在罐体入口对面一侧上部、锥体初始段、罐体底部以及出口管路,磨损程度由大到小的顺序为底部管路、锥段、圆柱段、顶盖;随着颗粒粒径、密度、硬度、堆积高度及入口压力的增大,喷砂机的磨损量均呈上升趋势,其中颗粒粒径对磨损量的影响最大,堆积高度和入口压力次之,颗粒密度和硬度的影响相对较小。     

基于离散元法的玉米颗粒振动筛分过程模拟研究

为了探究玉米颗粒在直线振动筛面上的运动情况，课题组以散体力学为基础，依据离散单元法分析玉米颗粒振动筛分机理 。通过建立直线振动筛三维模型，分析玉米颗粒在振动筛面上的运动，应用可视化离散元模拟软件EDEM分析振动筛面在上下直线运动的情况下，玉米颗粒速度 变化情况得出以玉米圆颗粒为基础模型，直线振动筛相关的一些参数的变化对筛分过程中颗粒速度和位置的影响。仿真结果表明：不同形状的筛孔、不同下落高 度和不同形状颗粒都对筛分效果产生影响。课题组的研究为设计和优化直线振动筛提供了参考。     

高温灰渣在斜面冷渣器中的流动分析

为了分析工业生产中的高温灰渣在斜面上的流动特性，采用基于离散单元法的颗粒流动程序( PFC2D)，建立料 仓和斜面的仿真模型，首先分析颗粒通过斜面的临界角，然后针对颗粒在不同斜面倾角，进行了颗粒运动的数值模拟，为 下一步分析颗粒传热做准备。通过模拟发现：①颗粒通过斜面的临界角为28。- 29。；②在斜面倾角大于临界角的前提 下，颗粒的堆积厚度随着通过斜面的距离的增大而减小，堆积厚度拟合直线的斜率逐渐增大，在40。之前呈现直线增长 的趋势，400 - 500增长速度逐渐平缓，拟合直线的截距随着倾角的增大，逐渐较小。     

两相流动波形板分离叶片设计

本文应用流体力学理论,对气固(或气液)两相流动分离器进行了设计。并计算了流道内的流动状态,对几种不同形式分离器的流动特性进行比较。结果表明,本文提出的A-t双参数曲线波形板分离叶片不仅分离效率高,而且流动损失小。     

颗粒测量中一种自适应非独立模式算法

光全散射颗粒测量法中需求解第一类Ｆｒｅｄｈｏｌｍ积分方程，在不知被测颗粒尺寸范围的情况下，如何确定积分方程的上下限，即测量范围，迄今仍是个问题．本文针对此问题提出了一种自适应非独立模式算法．该方法可根据双参数颗粒分布函数的分布参数ｋ自动确定积分的上下限．数值模拟和实验都证实了此算法．