大孔隙率多孔介质内热弥散现象数值模拟

采用Surface Evolver泡沫演化动力学软件构建理想的大孔隙率多孔介质的几何模型:Weaire-Phelan模型。通过对有效热导率的计算,确定了该模型的适用范围。在此基础上优选两组几何参数作为计算依据,流体相分别采用空气和水,固体相为铝T-6201,通过数值模拟,研究了孔径、Darcy速度和流-固热扩散系数比的影响。数值计算结果表明:孔径越小,热弥散效应越强,流体本身的热物性对弥散的影响越明显;横向分量远小于纵向分量。当工质为气体时,横向分量可以忽略不计,最后得到了计算纵向与横向热弥散系数的经验关联式。

散货船尾气弥散现象数值模拟研究

对某型散货船的尾气弥散现象进行瞬态数值模拟研究,尾气中的气体组分扩散过程和颗粒相弥散过程分别采用组分扩散模型和Lagrangian颗粒多相流模型描述。计算结果表明:最佳的烟囱高度应为1.0~1.1倍日韩经验公式推荐值,最低高度应以日韩经验公式为参考;在设计航速下,若顺风速度接近船速,则尾气中的固相小颗粒会有少许飘落到甲板上,随着风速的进一步增加,飘落到尾部甲板上的小颗粒将明显增多。此外,数值模拟结果表明,对船员生活区产生危害的尾气主要成分是固相的小颗粒,而不是气体组分。因此,为了给船员提供安全健康的生活环境,应当着重关注尾气中固相小颗粒的弥散。

泡沫陶瓷内热输运现象的数值模拟研究

本文以Weaire-Phelan泡沫模型为基本骨架,构建了理想化的泡沫陶瓷几何模型.采用周期性边界条件,通过直接模拟,给出了多孔介质局部热非平衡模型所需要的体平均努塞尔数和雷诺数之间的基本关系Nu_d=0.26Re_d^(3×10^(-4)a_i+0.61).数值结果表明:主流方向对压力降和对流传热的影响很小。陶瓷骨架的存在使很小的本征速度产生很强的空间扰动。当流动为湍流时,比表面积是影响对流换热系数的主要因素.孔尺度下,采用数值模拟方法计算的压力降与实验关联式的预测值基本吻合。比较文献中多种关系式的计算结果,本文推荐使用修正的Ergun方程和Richardson等人给出的实验关联式计算压力降.

大孔穴多孔介质内湍动特性研究

建立了用于过滤燃烧数值模拟的大孔穴多孔介质3-D均质网络模型。利用该模型研究了四组不同参数多孔介质内压力梯度与渗流速度之间的变化规律。数值模拟与实验结果吻合得很好。数值计算表明:相对于孔隙率,孔径亦即渗透率对压力梯度的影响更为显著;入口效应仅局限在距入口界面2～3个单元长度内,几何参数和渗流速度对其影响可以忽略;多孔介质的存在抑制了湍动能的发展,在受入口效应影响的区域,湍动能衰减得比较剧烈,之后变化趋缓,最终与耗散率形成动态平衡。