3300 m3大型气升式环流反应器数值研究

针对目前机械搅拌餐厨垃圾厌氧发酵罐存在搅拌能耗高、流场混合效果差等问题,课题组提出了气升式环流反应器。采用FLUENT软件对大型气升式环流反应器内气液两相流流场进行数值模拟,研究导流筒直径的变化对反应器内流场、气相体积分数和循环液速的影响。模拟结果表明：反应器内介质形成循环流动时,导流筒内侧沿壁处出现区域小面积环流。改变导流筒的直径及高度对反应器内气相体积分数影响较小,当导流筒直径为2.5～2.9 m或导流筒高度为15.2～15.8 m时,反应器内液体速率较大,环流效果较好。增大表观气速,反应器内气相体积分数和液体速率均有所增大。文中研究为大型环流反应器的结构优化提供参考。     

基于CFD的搅拌反应罐内部流场的数值模拟

利用CFD计算流体力学软件对搅拌反应罐搅拌区流场进行模拟,实现了速度场、速度位置分布的可视化,获得了速度场的分布规律;分别对不同半径、不同结构的搅拌架和在不同搅拌转速下的浓缩罐内部流场进行详细分析,获得搅拌效果与搅拌架半径、结构以及搅拌转速之间的关系,并根据力矩分析结果给出了合理的搅拌转速区间。该研究可为冷冻浓缩罐的设计和生产提供理论依据。     

EGSB反应器布水装置进水方向对内部流场的影响

针对传统厌氧膨胀颗粒污泥床( EGSB,expanded granular sludge blanket)反应器布水装置进水不均匀、搅拌不充分 以及存在较大死区等缺点,提出周向进水的布水方式,采用欧拉一欧拉模型建立EGSB反应器内两相流计算流体力学模 型,模拟常规布水装置与周向进水装置下反应器的流动状态;通过改变进水管头数量来控制进水流速,模拟不同进水流 速下反应器内部流场的流动状态。模拟结果表明周向进水反应器具有更好的泥水混合效果和更高的膨胀床层,周向进 水结构能够达到搅拌目的的最小流速为0.555 m/s。周向旋流式进水方式较传统轴向布水方式能使反应器内介质更充 分混合,增加泥水接触面积,提供更有利于生化反应的流态。     

理想轿车车身的三维数值计算与实验比较分析

以计算流体力学（CFD）为基础,采用有限容积法模拟计算了轿车车身的外部流场,三维理想轿车车身空气动力学特性参数的数值模拟结果与风洞实验数据吻合较,表明数值模拟研究汽车空气动力学特性是切实可行的。     

流道形状对PDC钻头头部流场影响的数值模拟

利用计算流体力学对两种不同流道形状的PDC钻头头部的三维流场进行了数值模拟.流场的网格划分采用混合网格形式,保证了计算精度和计算速度的要求.对两种钻头模拟结果表明,流道形状的改变对钻头流场存在较为明显的影响.通过对钻头表面和流场中截面的静压云图和速度矢量图的对比分析表明,改变了流道形状的钻头2的流场明显优于钻头1的流场,且模拟结果得到了实验的验证.     

V锥差压流量计三维数值模拟与改进分析

应用计算流体力学方法对V锥差压流量计进行了数值模拟,分析了流量计内部的水利特性,并将数值模拟数据与试验数据进行了比较.数值模拟结果表明,V锥差压流量计的法兰对局部流场的影响较大,给试验测量带来较大误差.通过优化法兰的形状,可以改善法兰周围的扰动、提高测量点之间的压力差和提高测量精度.     

发酵罐内流场的数值模拟及桨叶优化

针对目前斜叶桨餐厨垃圾厌氧发酵罐存在搅拌能耗高、流场混合效果差等问题设计了新型轴流式搅拌桨( axial-flow impeller,AFI)。采用FLUENT软件对斜叶桨和AFI桨发酵罐内流场进行数值模拟,通过斜叶桨发酵罐单相水体系时搅拌功率计算值与模拟值的比较验证数值模拟的可靠性,并对比2种发酵罐中单相流场分布、固相体积分数分布和功率消耗情况。结果表明：单相水体系时,AFI桨改善了发酵罐内流场结构,搅拌功率较斜叶桨下降40. 39%;固液体系时,AFI桨发酵罐内固相体积分数分布更为均匀,罐底沉积现象不明显,搅拌功率较斜叶桨下降17. 37%。研究结果为餐厨垃圾厌氧发酵罐搅拌桨的设计与选择提供参考。     

方形气升式环流反应器的流体力学与传氧特性

在方形内环流气升式反应器空气-水两相体系中,从气含率、液体循环速度、混合时间和体积传氧系数,研究了直管、缩放管导流筒顶部有、无上挡板时的流体力学与传氧特性.结果表明,与无上挡板相比,有上挡板的气含率、体积传氧系数均有不同程度的提高,而液相循环时间、混合时间减小.实验还发现,采用上挡板可扩大操作气速范围.     

苏氨酸发酵罐内不同搅拌桨组合下流场模拟

针对目前工业大型苏氨酸发酵罐搅拌设备在设计过程中依赖传统经验的现状,课题组基于CFD技术模拟了发酵罐内不同搅拌桨组合下的搅拌流场,根据模拟试验结果,为设计提供数据支持。从模拟结果中提取了罐内底桨处的流速大小分布情况,同时研究了罐内特征线上的流速分布情况;利用Patch方法,研究了搅拌流场的混合时间,试验给出了搅拌桨功率,结合二者分析了搅拌桨组合的混合效率。结果表明上3层搅拌桨选用3斜直叶桨,底层桨选用6叶前抛物线式圆盘涡轮桨的搅拌组合为较优组合。模拟试验结果及分析为苏氨酸发酵罐搅拌器的设计提供了参考。     

基于CFD流场分析的反应釜搅拌器结构改进

承压反应釜在固液混合过程中往往伴随强烈的热传递效应,而密度较低的粉末状固相介质与液体混合的难度相 对较大,投料溶入效果不佳和物料结团漂浮等问题较常见。针对此类反应釜的搅拌不充分等问题,采用CFD技术指导 反应釜内搅拌器结构进行设计和改进,对反应釜内的固液搅拌混合过程进行了三维数值模拟。数值计算采用多重参考 系法( MRF),K-ε湍流模式以及Mixture多相流模型,模拟了反应釜中的流场形态,通过混合过程的两相流计算得到固相 体积分数的分布情况和变化规律,并在此基础上预测了混合时间。结果表明：改进后的搅拌器效果明显增强,该混合过 程的CFD模拟可得到相对准确的流场分布及各项特性参数预测结果,可为该类反应釜搅拌器的设计和优化提供参考     

基于CFD的不同搅拌组合多相流流场研究

针对在设计发酵搅拌设备过程中往往依赖经验判断传质混合效果以及能耗等的现状，课题组利用CFD技术对设计的4种搅拌模型进行气液两相流非稳态数值模拟。模拟采用了多面体网格划分物理模型以及滑移网格模型法求解，探究了其速度场、气相体积分数和功率耗损情况。结果表明：相同工况下，不同搅拌组合的流场特性差异较大；上桨采用径向流桨的搅拌组合形成的混合流场整体速度分布更均匀，能为釜内物质提供更佳的混合和传递效果；同时上桨和底桨采用6半圆叶圆盘涡轮桨的搅拌组合C气液分散性能更好；功耗方面，搅拌组合A>组合C>组合B>组合D。模拟结果及分析可为气液反应釜搅拌器的设计及优选提供重要的参考。     

强吹除雪气固两相流流场数值模拟分析

为研究和分析机场强吹除雪气固两相流流场的压力、速度和雪粒运移规律,依据离散粒子模型建立了强吹除雪气固两相流方程,并采用计算流体力学数值分析方法,对机场强吹除雪的气固两相流流场进行数值模拟分析,得到了气固两相流流场的压力、速度分布曲线和不同时刻下的雪粒分布规律．数值分析结果表明,气固两相流场发展过程迅速,速度分布符合射流理论,湍流强度变化剧烈．数值模拟得到强风强吹除雪的吹雪时间为2．5s．     

板带式速冻机空载状况下速度场的数值模拟

通过对速冻机作适当的几何简化,建立了相应的数学物理模型.使用PHOENICS软件对速冻机内的流场进行了数值模拟,分析了板带运动、空气进口速度、流动通道高度及空气入射角等对内部流场的影响.研究结果表明,空气进口速度和通道高度的选取应综合考虑空气流速大小、流速均匀性和流动阻力损失等3方面因素;最佳空气入射角应为0°.     

调节阀内三维流动与启闭过程的数值模拟及分析

运用计算流体力学方法（CFD）对调节阀的定常与非定常水力特性进行了数值模拟．定常模拟得到各种开度下的三维流场分布以及压降与流量的特性曲线，特性曲线与试验结果相吻合．非定常计算模拟了阀门开启和关闭过程中流动特性的变化，得到流量和阀芯轴向力随时间变化曲线，并对启闭速度的影响进行了分析．     

新型三维电极反应器及内部流场分析

常规三维电极反应器易堵塞,流场不稳定、不规律导致传质效果极差,使反应器效率降低。设计了一种携带新型串束式泡沫镍三维电极粒子的电催化反应器,可有效降解有机废水,并保证内部流场的稳定性。为得到复杂内部结构下反应器流场特征,采用数值模拟法对反应器的流场进行模拟计算,以研究反应器流场分布情况。结果表明：电催化反应区域（粒子电极区域）流场稳定均匀;反应器内部结构对流场分布的影响明显,槽体中央的棒状阳极周围流场速度小,流动不规律容易产生流场死区;提高转速有利于使反应区流场的均匀化,不利于棒状阳极周围流体的传质。     

超重力分离装置填料内流场的CFD模拟研究

为了优化超重力分离装置，课题组对其内部流场进行了研究。通过计算流体力学软件FLUENT对超重力分离装置填料内部的流体流动进行数值模拟，分析了转速、填料外径和丝网尺寸对流场的影响。结果表明：液相速度分布与气相速度分布一致，液相速度主要受气相的影响，与液相入口速度无关；同一转速下填料区气相速度由内向外逐渐增大，各位置的气相速度随转速的增大而增大；气相最大速度与转速和外径有关，与丝网的尺寸无关。数值模拟的结果对超重机的设计与优化有一定的借鉴意义。     

基于流体分析的发酵釜搅拌器强度计算

大型搅拌釜的搅拌器强度计算难度较大,且高黏流体介质的搅拌功率和搅拌效果难以预测。针对大型发酵釜的 搅拌器设计问题,采用CFD和FEA技术相结合的方法,对发酵釜的搅拌效果和搅拌器强度进行了分析和预测,结果表 明,该分析方法考虑了搅拌器工作过程中流体压力对叶片的作用,对大型搅拌器,尤其是搅拌介质为高黏流体的搅拌器 强度校核和功率预测能够获得较为准确的结果,同时可获得详细的流场信息及各项特性参数。该分析方法可为大型搅 拌器的设计和优化提供参考。     

动力电池组液冷结构优化设计及散热性能分析

电动汽车中传统液体冷却的动力电池组由于结构设计缺陷,导致电池包间的温度差异较大.本文对传统电池组中的液冷结构进行改进和优化,提出了一种新型动力电池组液冷结构,并通过计算流体力学分析软件FLOEFD对两种动力电池液冷板系统分别进行流场分析和热力学仿真.结果表明:优化后的电池组液冷板结构改善了温差较大问题,实现了电池包间的温度均匀性.     

质子交换膜燃料电池平行流场优化

质子交换膜燃料电池平行流场因其较小的压降和较多分支流道会使整个流场中的反应气体流动很不均匀,产生 了较差的流动特性,也会使电池的电化学反应不够充分进而严重影响电池的输出功率,所以需要对平行流场的几何结构 进行优化,从而得到较好的流动特性。文章采用一种基于动量和质量守恒的数值解析法对电池流场结构进行数值优化, 并且优化结果用三维计算流体动力学进行模拟并证明优化是有效的,优化后的流场能够最终消除流场的流动不均匀性 并得到流动均匀的流场,使得电池的整体性能得以提高。     

葡萄糖酸钙对肌苷发酵的影响

在肌苷的摇瓶发酵过程中,10 g/L的葡萄糖酸钙适于肌苷的合成和菌体生长。初始培养基中加入10 g/L的葡萄糖酸钙,能够诱导葡萄糖酸激酶的生成,大幅提高其比活,增大磷酸戊糖(HM P)途径的通量。肌苷的产率由10.76 g/L提高到18.36 g/L。