二维喷动床颗粒流动的脉动特性实验研究

二维喷动床横截面为152mm×15mm,锥角为60°,喷口宽度为9mm,实验物料为平均粒径2．0mm的玻璃珠。床体的颗粒流动表现出整体的喷动周期性,属于不连贯喷动流型。本文基于PIV处理颗粒流动图像获得了颗粒流动的瞬时速度;基于功率谱密度分布对瞬时速度的分析结果表明,喷射区轴线的中下部颗粒存在较强的速度脉动,环隙区颗粒速度脉动较弱;研究发现喷动周期与床体压力脉动周期基本一致。

二维碳粒床中阴燃传播的数值模拟

本文对内部有受迫气流经过的二维碳粒填充床的阴燃，从点火开始到稳态传播整个过程进行了数值模拟。计算采用控制容积法，用ＰＩＳＯ算法求解。主要研究新鲜空气流动速度与阴燃波的传播速度和反应温度之间的关系，也探讨了正向阴燃与反向阴燃之间的异同。其结果为：在受迫气流经过的阴燃床中点火，将产生反向阴燃，且气流速度越大，阴燃波的传播速度越快，阴燃温度越高。在条件相同的情况下，反向阴燃的传播速度比正向阴燃的传播速度大；而反向阴燃的反应温度比正向阴燃的反应温度低。

二维滴流床反应器内分配器与液体分配

作为反应原料的液相在反应器床层中的分配和润湿情况直接影响反应过程的效率、反应产物的质量和收率等 ,而床层内液体分配情况与分配器性能有直接关系。为了更好地了解滴流床反应器内液体分配情况 ,以及液体分配器对床层内液体分配的影响 ,利用二维滴流床反应器可视化图像技术 ,分别考察了使用普通垂直管分配器和喷射型分配器时 ,二维滴流床反应器内的液体分配情况。通过对实验得到的大量图片分析发现 ,液体的初始分配对床层液体分配有很大的影响 ;液体在床层顶部的初始分配状态会在床层中延续很长一段距离 ,因此液体初始分配致关重要 ;喷射型分配器能使液体均匀地喷洒到床层上 ,使液体实现良好的初始分配 。

二维导流管喷动床的流动特征

带导流管的二维喷动床(2-DSBDP)是传统喷动床的改进型式，矩形床内设置的与床同厚的垂直导流管可以控制固体颗粒的循环速率, 同时使下行区中的气固移动床维持平推流. 本文实验测定了不同表观气速、床层高度、固体颗粒与气体入口尺寸时, 二维导流管喷动床的床压降及相应的空隙率，藉以阐述2-DSBDP的流动特征.

二维吸附床双组分气体传质过程数值分析

为了深入研究吸附式空分制氧的传质过程,利用Fluent数值模拟软件对二维吸附床进行了模拟研究.模型综合考虑了气体的可压缩性、吸附床的死空间以及吸附床径向空隙率的分布,模拟结果与实验值和文献值作了对比分析,结果吻合良好.分析表明,在壁面附近存在边流效应,使得吸附剂的使用率不均,通过改变颗粒直径的大小,可以有效减小边流效应的影响;吸附过程温度变化显著,对吸附过程的传质影响较大,在数值模拟中不能忽略吸附热的影响.该数值模拟方法能够比较准确地预测吸附床内的传质过程,并为吸附系统的设计和优化提供必要的支持.

二维锥形填充床的流体力学特性和局部流化现象

针对 15°二维锥形填充床 ,在不同表观气速下 ,用热线风速仪测定了床层表面的气速分布 ,用U形管压差计测定了床层压降 .测量结果表明 ,在较高的表观气速下 ,床层表面的气速分布非常不均匀 ,床层结构出现局部变形 ,Ergun形式的计算方程不能正确预测床层压降 .通过使用数字照相机对床层局部流化过程进行了观测 ,发现由于床层流通面积的变化和收缩形壁面对近壁区气体流动方向的诱导作用 ,造成气速分布的高度不均匀性 ,在较高的表观气速下床层结构出现局部变形 。

荆江重点浅滩现状整治的二维动床数学模型研究——模型的建立

本文针对荆江河道边界形状复杂、长宽相差悬殊及水沙具有明显的二维特征,建立了正交曲线坐标系下河道二维动床数学模型。给出了正交曲线坐标系下二维动床数学模型的控制方程、控制方程的高散及数值解法、边界条件及动边界技术。细致地模拟了荆江卵石夹沙河床及沙质河床浅滩河段的水面线、流速场、含沙量浓度场及河床变形,计算的水位、流速分布及河床变形与实测资料吻合很好。

二维动床泥沙数学模型在“单向冲刷”江道中的应用——以曹娥江为例

2008年底曹娥江河口大闸建成并开始试运行,大闸的兴建阻挡了钱塘江潮流的上朔.平时大闸关闸挡潮,阻挡外海泥沙进入上游江道;洪水期开闸放水,逐步带出建闸前淤积在河床上的泥沙.闸上江道的冲淤特性由建闸前的"洪冲枯淤"转变为建闸后的"单向冲刷",泥沙运动规律的改变将会加剧水流对两岸防洪堤的冲刷,也会对沿江涉水工程(如跨江大桥)的安全造成不同程度的影响.应用二维动床泥沙数学模型,考虑曹娥江大闸调度原则,并按水文年(1962～2005年)重演方式,对建闸后闸上江道冲淤演变情况进行了长系列反演计算,同时对堤防可能的险工险段及河床最大冲深进行了预测,可供相关部门和单位在工程设计、施工过程中参考使用.

数控技术和CAD在二维数控切割机床中的应用

叙述了数控技术和 CAD 在二维数控切割机床中的应用,介绍了信息采集(包括图形信息采集和辅助信息采集)、信息加工和信息传输的整个信息处理的工作流程,同时结合自动控制技术和选择合适的控制系统,展示了一般二维数控切割机床的控制原理。

一二维数学模型结合在桥梁工程模拟中的应用

利用一、二维数学模型来研究某大桥的建设对富春江水域的影响,一维动床数学模型为二维定床模型提供下边界。结果表明,该方法能在计算中考虑闸口以下钱塘江水域洪水期间的河床变化,同时有效节省计算时间。利用非结构网格的平面二维定床数学模型,能较准确模拟桥墩形状以及两岸岸线情况,桥梁工程的建设对富春江水域的影响主要发生在桥位附近,桥墩上游局部雍水,桥墩之间流速增大,建桥引起的河床冲淤变化基本在桥墩附近,离桥位越远影响越小。

用LC传感器研究物体在二维颗粒中的撞击和穿透

笔者用高速摄像和LC加速度传感器进行采集的方法研究了在重力加速度g作用下的物体在二维颗粒床中的撞击和穿透过程。通过实验说明,物体的减速正比于物体撞击时的初速度,但物体在二维颗粒床中的撞击和穿透所用的时间却和物体撞击时的初速度无关。通过实验验证,物体在颗粒物中作减速运动时,其在颗粒物上力的分布不随时间变化,在整个过程中,力的函数都是指数衰减的。

可视化图象法评价滴流床液体分布

液体在床层中的分布与润湿情况直接影响到滴流床反应过程的表观反应速率、产品收率及催化剂效率等,而大型工业滴流床中液体的径向分布可以看成多个分配器作用产生的液体径向分布的相互叠加,测定单个分配器作用产生的液体径向分布性能有助于研究和表征整个床层液体的径向分布情况。利用可视化图象技术,着重对二维滴流床中单个分配器进液情况下,不同分配器性能、喷淋点密度、操作负荷、液体粘度、床层预润湿等多种因素对床层内液体径向分布和润湿情况的影响进行了直观、定量地评价。结果发现:操作负荷提高、喷淋点密度增加、液体粘度较大、以及采用喷射型分配器、对床层预润湿等,均有利于改善滴流床液体分布,而且后两种方法的效果尤为显著。

潮汐河口动床洪水的数值模拟

潮汐河口洪水水位受流域来水和海域潮汐双重作用,动力机制复杂,在特大洪水作用下,河口床面边界还将发生显著变形,造成水面相应明显升降,以致用定床模型预报洪水位误差很大。本文以钱塘江河口为例,采用Delft3D数学模型对潮汐河口洪水水位进行二维数值模拟试验。在定床和动床模型均取得良好验证的基础上,进一步预报洪水过程,发现定床模型可产生近1m的计算误差;而动床模型则能比较精确地计算整个洪水过程的水位,最大误差不超过0.08m。因而预测冲淤幅度较大的潮汐河口的洪水水位最好采用动床数学模型。论文还就洪水位的空间分布探讨弯道水面横比降随洪水流量的变化。

移动床中固体颗粒流动的实验研究和数值模拟

研究了二维移动床内的固体颗粒流动状况,考察了流速、颗粒特性和流场的几何形状对移动床内固体流动特性的影响,并采用"运动模型"进行数学模拟,通过与实验数据的比较,分析了模型中参数B值对模拟结果的影响。结果表明,颗粒的质量流速对移动床内流动区域的形状没有影响,而颗粒的休止角的大小对移动床流动区域的形状影响较大,随着颗粒休止角度增大,流动区域变陡,死区变大。颗粒流动的"运动模型"在B=2.5 dp时,可以较好的描述固体颗粒的流动;但是对于挡板位于移动床底部中心(倒漏斗形流场)颗粒由两边流出的情况,模拟结果与实验值相差较大,通过对模型的分析,得知运动模型不适用于该情况。

吸附制氧过程轴向流吸附床内温度分布研究

为了深入研究吸附式空分制氧过程的温度分布,采用二维数值模型对吸附床的温度分布进行模拟分析。结果表明,在循环稳定时床内温度波动约10℃,并且温度变化主要发生在升压和降压阶段;在分离过程中氮气的吸附量远远大于氧气的吸附量,所以吸附热主要是由氮气的吸附引起的,因此温度的分布云图非常类似于氮气吸附量的分布;在本研究中壁面换热对床内温度和浓度分布的影响较小,可以近似当作绝热床处理。

喷动床最小喷动速度的计算颗粒流体力学数值模拟

为了进一步研究喷动床的操作参数和结构参数对最小喷动速度Ums的影响,以及建立最小喷动速度的预测关联式,课题组建立了二维喷动床数理模型,床的高度为800 mm、宽度为200 mm和厚度为20 mm,喷动气入口底部是夹角为60°的V形结构。采用计算颗粒流体力学(CPFD)方法模拟计算了5种颗粒在3种喷口宽度和在不同静止床高时最小喷动速度变化情况。结果表明:喷动床的结构参数和操作参数对最小喷动速度有着极大的影响,最小喷动速度随着静止床高和颗粒粒径增大而增大,而随着喷口宽度的增大而减小;综合所有数据进行多因素影响回归,得到了新的最小喷动速度预测关联式。研究结果对于喷动床实际操作条件的确定和工艺设计提供了借鉴。