微燃气轮机环型回热器数值模拟及实验研究

基于层流的假设运用计算流体动力学方法对微型燃气轮机环型回热器交错波纹原表面通道两侧流体耦合换热与流动特性进行数值模拟及实验研究.结果表明,数值计算结果和实验结果之间的误差在允许的范围内.在此基础上,通过改变通道结构进一步研究其传热及流动特性,为回热器设计提供参考.     

颗粒惯性聚集现象的数值优化方法

为研究微通道内悬浮颗粒的惯性聚集现象，基于“运动相对性”原理，运用数值方法对颗粒在聚集过程中所受的惯性升力进 行计算。利用相对运动模型进行计算时，其关键点在于对所需计算的横向位置处的颗粒沿主流方向的稳定运动速度的确定；通过“试凑法”对其进行近似确定，采 用二分法、割线法和抛物线法等方法在相同条件下进行试凑计算。比较上述方法在试凑颗粒稳定状态下平动速度和转动角速度的难易程度，结果表明“割线法”在 试凑过程中具有明显的优势，该算法求解颗粒平动速度和转动角速度时快速、高效及可靠。     

螺旋扭曲扁管管外传热性能数值模拟

为了研究螺旋扭曲扁管管外强化换热性能,采用周期性边界条件对螺旋扭曲扁管管外层流流动与换热性能进行 了数值模拟和理论分析,并且与圆管进行比较。通过建立不同规格的螺旋扭曲扁管换热器几何模型,得出螺旋扭曲扁管 的长短轴比a/b越大、螺距s越小,其管外传热性能就越好,强化传热综合性能评价因子就越大,与此同时,其流动阻力 也会增大。随着Re数的增大,强化传热综合性能增强,但趋势变缓。该研究结果对螺旋扭曲扁管换热器的设计有一定 的参考价值。     

NACA-65-0012振荡机翼远场气动噪声的预测研究

基于声波发射时间编写了远场噪声预测的Kirchhoff积分程序,并通过静止介质中的静止点声源与匀速运动点声源的远场噪声预测验证了积分程序的可靠性.结果表明,该Kirchhoff积分程序可以获得远场噪声的有效声压和声场指向性分布.在来流马赫数为0.5且不计黏性的条件下,结合非定常流场计算程序与Kirchhoff积分程序对二维孤立振荡叶型诱发的远场噪声进行数值预测,获得了远场观察者的瞬时声压和声场指向性分布.研究表明,在30°,120°,210°和315°方向声压有效值较大.     

真空冷却中失水率问题研究

提出了无效失水、无效失水率以及当量失水率的概念来研究食品在真空冷却中的失水问题,从数量上评判食品真空冷却效果及失水程度.利用食品真空冷却实验台,以水作为样品,采用不同形状的盛水容器及遮挡物进行真空冷却降温实验.结果表明,用广口杯进行真空冷却具有很好的降温效果,甚至能结冰,但是失水非常严重;而采用较大空隙的遮挡物或细长的容器,不论降温还是降低无效失水,同样能获得理想的结果.     

天然气加热炉可视化实验研究

针对天然气加热炉的结构,设计搭建了可视化天然气加热炉实验系统.可视化实验系统用电加热的热空气来模拟燃烧热烟气,用降温的冷空气来模拟被加热的天然气.通过实验系统对筒体内中间载热介质的流动与温度分布进行实验分析,提出了一种改进结构,优化布置筒内加热面和冷却面,提高传热效果.     

煤制气再燃降低NOx排放的研究

利用煤气化产生的合成气作为气体再燃燃料降低NOx的排放.选取了两种典型的空气气化和纯氧气化的煤制气作为再燃燃料,通过理论分析与数值模拟探讨了再燃区温度、再燃区停留时间及再燃燃料比例等因素对降低NOx排放的影响规律.结果表明,煤制气的再燃脱硝能力,随着温度的升高而加强,在高温时,煤制气的脱硝能力比较强;随着再燃区停留时间的增加而加强;随着再燃量的增加而增强,在相同再燃量的情况下,两种煤制气的还原效果大约相差5%,差距不大.     

燃烧振荡的一维控制方程组的建立及放热特性讨论

将高强度燃烧室中普遍存在的燃烧振荡问题通过一维简化数学模型进行分析.在建立控制方程组的基础上给出了一维脉动波传播的方程解形式,并对燃烧区域内放热特性进行讨论.通过所建立的数学模型对燃烧振荡特性进行理论分析,为燃烧装置的设计及其稳定运行提供参考依据.利用燃烧振荡现象来强化燃烧,并且降低燃烧振荡对燃烧装置的危害.     

干熄焦余热锅炉过热器传热特性研究

针对干熄焦余热锅炉过热器的特点,建立描述其内部传热的简化数学模型.应用该模型对一台86.6 t/h的干熄焦余热锅炉二级过热器烟气和蒸气温度分布进行模拟,模拟计算结果与实际运行过程具有较好的一致性.并进一步分析了过热器烟气进口温度和内部不同沾污情况对过热器换热的影响.     

二维环空管道后台阶突扩流动特性数值模拟分析

环空管道后台阶突扩流动是空气正循环钻井过程中十分重要的关键部分,直接决定了钻探岩屑是否能够顺利上返地面.该模型中对再附着过程的演变进行了大涡模拟(LES).指出在层流状态下主回流区长度随雷诺数Re的增加而增加;过渡流状态时出现内壁二次回流区,角部二次回流区和外壁三次回流区;湍流状态时,随着角部二次回流和外壁三次回流的消失,外管内壁和内管外壁处出现大尺度涡;得出了台阶上游和下游较远处流场层流时为抛物线分布,湍流时近似为对数分布.在此基础上进一步研究了湍流情况下流场中大尺度涡结构的瞬时发展和演变过程,以期实现对湍流的有效控制,并为进一步研究气体钻井环空管道内颗粒和大涡的相互作用规律奠定基础.