玻璃窑炉蓄热室内温度场的数学模型

通过对玻璃窑炉蓄热室内传热和气体流动过程的分析,以热量平衡原理为基础,建立了温度场的数学模型。在该模型中,物性参数与换热系数均取作温度的函数。在单元节点上把格子砖的局部平均温度转化为局部表面温度,以计算换热系数,并应用集总换热系数来引入格子砖内部热传导的影响。文中给出了主导这一数学模型的基本方程,并用有限差分方法进行了数值计算。在马蹄焰玻璃窑炉蓄热室的操作条件下,实测结果与计算机数值结果有较好的一致性。运用数学模型的计算结果,能为蓄热室的实际设计和操作提供依据。     

玻璃熔窑鼓泡对湿度分布的影响

运用物理模拟技术,系统研究了鼓泡前后玻璃窑内温度变化规律。结果表明:在加热条件相同的前提下,鼓泡使液面、加料口、澄清区以及热点处的温度发生了明显的变化。池底温度整体提高要求使用优质的材料。鼓泡位置以选在距加料口为窑长的2/5处较适宜,而鼓泡后窑内液流量不能无节制地增长。     

脱油沥青气化炉内气化反应数值模拟

对以脱油沥青(DOA)为原料的气流床气化炉内多相反应流动进行了数值模拟,考察了氧油质量比、蒸汽加入量和气化压力对气化性能的影响。结果表明：随氧油质量比（mO2/mDOA）增大,气化炉内温度逐渐升高;当mO2/mDOA=0.93时,有效气含率达到最大值0.837。随蒸汽量增大,气化炉出口气体温度降低,而有效气含率在蒸汽、油质量比(mH2O/mDOA)为0.48时达到最大值;操作压力对气化炉出口有效气含量和温度影响很小。     

工业结晶器内流体流动过程的数值模拟

对某无机盐工业结晶反应器中的流体流动过程进行了三维数值模拟,采用多重参考系法(MRF)及标准k-ε模型,分析了桨型、转速、桨的安装高度对结晶器流场的影响情况。计算结果表明：速度分布主要集中于内导流筒内部以及内、外导流筒之间的区域,相应地,结晶器被粗略地划分为对反应结晶过程具有不同作用的两个区域——内导流筒内速度较大的循环区和外导流筒外速度较小的沉降区。通过对循环区和沉降区的速度分布比较,认为推进式搅拌桨的流体流场速度云分布均一性要好于其他型式的搅拌桨,其最佳安装高度为3.5～5.7 m。在合适的搅拌速率下,结晶器沉降区的流体流动速率具有均匀向上的特点,可以有效带出部分小粒子,有利于获得大粒度产品。通过流动过程的数值模拟获得详细的流场分布及操作参数,为结晶器结构和操作参数优化提供了理论指导。实践表明：优化后的产品粒度显著提高,产品中大于0.2 mm的粒子从优化前的不足50%提高到优化后的90%以上,干燥产品的天然气消耗从优化前的22 m3/t降低到优化后的15 m3/t,节能降耗效果显著.     

电除尘器烟道内气流分布的数值模拟

运用计算流体动力学(CFD)对电除尘器烟道内的气流分布进行数值模拟计算。在中试模型试验的基础上,分别采用Gambit、ICEM CFD软件进行网格划分以及CFX、Fluent求解器进行数值求解。模拟结果表明：无论有无导向板,数值模拟计算结果都与工厂试验结果吻合较好,其计算结果可用于指导试验模型以及电厂实际装置中导向板的调整,从而达到烟道内气流分布均匀的效果。     

射流携带床气化炉内混合过程的数值模拟

采用ｋ－εＥ模型对射流携带床气化炉内α－萘酚与对氨基苯磺酸重氮盐的偶合竞争串联反应的分隔指数进行了数值模拟，研究了气化炉出口面积，长径比，两股射流动量比对分隔指数的影响。模拟结果表明，ｋ－ε－Ｅ模型由于同时考虑了宏观混合和微观混合的作用，其观测值和实验测试值吻合较好。     

多重射流气相燃烧反应器内三维流场的数值模拟

采用标准的kε湍流模型、EDC（涡耗散）燃烧模型和DO（离散坐标）辐射换热模型对多重射流燃烧反应器内的流动及燃烧状况进行了三维全尺寸数值模拟。研究了不同工艺条件下燃烧反应器内温度、速度以及各反应组分的分布状况,考察了燃烧反应器径向温度分布等参数对最终颗粒尺寸、形貌特征的影响规律,并与同工艺条件下实验结果进行了验证,数值模拟与实验结果吻合良好。所建立的数学模型为燃烧反应器结构设计和工艺条件优化提供了依据,同时模拟结果也为纳米颗粒成核生长过程的研究提供理论依据。     

矩形腔内冷水稳态自然对流换热的二维数值模拟

为了了解矩形腔内非Boussinesq流体自然对流换热的特有现象和规律,利用有限容积法对矩形腔内的冷水自然对流进行了一系列数值模拟,得到了不同宽深比、Rayleigh数下的流场和温度场,并对不同条件下的壁面传热特性进行了比较与分析。计算结果表明：随着宽深比的增大,流动逐渐增强,流胞数逐渐增多,壁面平均Nusselt数逐渐增大,并趋于某一定值;随着Rayleigh数的增加,换热能力也会增强,而且流动结构的转变会在更小的宽深比下发生。采用逐步线性回归方法,得到了关于热壁平均Nusselt数的传热关联式。     

犬不同血管搭桥方法及搭桥血管内流场的计算机数值模拟

目的血管搭桥术后的内膜增生往往导致手术失败,而内膜增生与搭桥血管内的流场密切相关,为改善搭桥血管中的流场结构,作者设计了偏心搭桥手术方法,利用计算机数值模拟技术,探索偏心搭桥和传统搭桥血管中流场的变化,为血管搭桥方法提供优化设计方案.方法16只犬随机分为偏心搭桥组和传统搭桥组进行血管搭桥,测定搭桥前后血管几何数据,搭桥后近心端及远心端吻合口血流量和血压.按测定的血管几何数据,FLUENT6.2模拟搭桥血管内的流场.结果偏心搭桥近心端和远心端吻合口不在同一平面.传统搭桥中,主体动脉远心端吻合口对应面处存在一个较低壁面剪切应力(WSS)区域及流体停滞点,离脚跟较近的一部分流体会形成涡漩,血流进入主体动脉后,还会表现出迪恩涡二次流;偏心搭桥中,主体动脉吻合口对应面上的低WSS区域和流体停滞点消失,血流接触到吻合口底面后,以切向旋转的方式改变其流动方向,不会形成涡漩,且当血流进入主体动脉后,立即发生螺旋流态且能持续很长一段.结论偏心搭桥能够产生血液旋动流,显著增加远心端血流量、提高WSS.     

颈动脉血管分叉模型内流场分布的PIV测量和数值模拟比较研究

目的:通过对比分析颈动脉血管分叉模型内流场分布的数值模拟计算和粒子成像测速(partide imaging velocimetry,PIV)法量的结果,为今后流场分布的描述选择相适应的方法提供科学依据.方法:分别应用数值模拟方法和PIV定量检测方法,对颈动脉血管分叉模型颈内动脉窦(internal carotid artery sinus,ICAS)区域流场进行模拟计算和实际测量.得到边壁切应力(wall shear stress,WSS)的分布情况.对两种方法得到的结果进行对比统计学分析.结果:从切应力总体分布变化趋势看数字模拟方法与PIV测量计算结果大体一致,但数字模拟方法得到的低切应力核心区域的范围比PIV测量计算得到的范围要小,并且数字模拟方法得到的切应力的绝对值大小比PIV测量计算的数值要大.结论:在反映局部流场分布趋势的时侯.应用数值模拟方法更为简单、方便,但若需要详尽的描述局部流场切应力的分布情况,PIV测量方法则为首选.     

浮法玻璃熔窑内液流运动和传热三维数学模型

从流体力学和传热学原理出发，结合浮法玻璃熔窑作业特性，提出了浮法玻璃熔窑内三维液流运动及配合料熔化数学模型，建立了火焰与配合料和玻璃液之间的传热过程的半经验模型，模型采用SIMPLEC法进行计算求解，通过计算，研究了浮法玻璃熔窑内流运动特性，发现，在投料池中存在一个独特的循环液流，在配合料层覆盖下的上层玻璃液由两侧池壁流向中心线，与热点处情况刚好相反。     

非能动余热排出热交换器传热过程的数值模拟

采用计算流体力学软件Fluent对非能动余热排出热交换器（PRHR HX）全尺寸简化模型进行了非稳态数值模拟研究,得到了安全壳内置换料水箱（IRWST）整个受热过程中的传热和流动特性。比较分析了不同时刻、不同位置水箱内两相流动时温度场和流场的变化。根据沸腾相变的两相流模型,对水箱内沸腾两相流的流动进行了数值计算,得到了沸腾两相流流动时的温度场、流场和气相分率等结果。     

U形弯道中湍流对流换热的数值模拟

网格独立解是湍流对流换热数值研究的前提,而边界条件的恰当处理则是模拟结果准确性的关键。结合方形截面U形弯道中的湍流对流换热,采用SSTk-ω模型对弯道内流场和温度场进行计算,重点分析了速度场和温度场的网格独立解。同时结合第二类边界条件(热流密度条件),对比分析其两种处理方式对数值解准确性的影响。结果表明,由于不可压缩流动中速度场和温度场之间较弱的耦合关系,获得网格独立解所需的网格数目存在差别,温度场对网格密度要求更高。热流密度边界条件的两种处理方式的比较表明,Kader(1981)的代数方法在网格粗糙的情况下仍然能够较好地吻合实验值,具有更好的通用性和网格适应性。     

流体流动和传热耦合对固定床错流传热的影响

将流动模型和传热模型耦合，对内置传热圆管的固定床内错流传热进行研究，获得了床层温度分布，并与不考虑床层速度分布的单一传热模型进行了比较。结果表明，错流传热与流体流动方向密切相关，床层被加热的区域在加热管的两侧和后方，出现了较宽的被加热区；与单一传热模型相比较，等温线在圆管附近显得稀疏，温度梯度减小；在加热管前方，耦合传热模型的最高温度大大高于单一传热模型，而在加热管后方，此差异相对降低；颗粒雷诺数Rep对传热的影响程度更强于单一传热模型。耦合传热模型相对误差小于1．5％，耦合模型真实可靠。     

德士古气化炉气化反应过程的数值模拟与特性分析

利用Fluent软件对德士古水煤浆气化炉进行数值模拟仿真。用Finite Rate/Eddy-Dissipation（有限速率/涡耗散）模型求解气化过程;用Standard k-ε湍流模型封闭动量方程;用DPM（离散相）模型设置并求解煤粉燃烧的多步焦炭反应;用P-1辐射模型模拟气化炉内辐射特性。通过比较模型预测的数据与工业数据的差别,证实了模型的有效性。在此模型基础上考察了煤浆流量、氧气流量和煤浆浓度三者之间的耦合关系和中心氧体积分数对出口气体组成、有效气产率、温度及碳转化率的影响规律,为提高煤气有效成分、碳转化率和保证生产安全提供参考依据。     

环己烷氧化过程的模拟与分析

建立了适用于工业反应器的环己烷无催化氧化动力学模型和反应器数学模型,根据无催化氧化工艺的指导思想,把环己基过氧化氢的选择率和总的选择率作为氧化反应主要的工艺指标,对温度、压力、气相进口氧气含量、气液流量、反应器个数等因素进行模拟分析,从而为工业反应器的优化设计和操作提供依据。     

玻璃熔窑蜂窝状窑顶的节能机理及效果

根据窑顶辐射率，内表面积和角系数的变化，窑顶，胸墙和玻璃液面温度的改变，以及火焰－窑顶－胸墙－玻璃液面四者之间的辐射热交换，阐明了熔窑蜂状窑顶的节能机理。用计算机通过实例计算，定量表明了蜂窝状窑顶的节能效果。     

Texaco气化炉激冷室热质传递过程模拟

对Ｔｅｘａｃｏ气化炉激冷室 热质传递过程进行了分析模拟，模拟结果与工业数据吻全良好。通过模拟揭示了现行激冷环损坏的主要原因，探讨了激冷环长周期运行的基本途径，提出了激冷环改进方案。