盐穴储气库多步造腔流场浓度场规律

盐穴储库水溶造腔过程中流场特征和浓度场分布会很大程度影响腔体的扩展和腔体最终形态,而流场特征和浓度分布无法通过技术手段进行监测。为研究盐穴水溶多阶段造腔过程中流场特征、浓度场分布及它们对腔体扩展的影响规律,基于建立的盐穴储库多场耦合流动模型进行了相关的数值模拟计算,并与金坛两口储库井进行数据对比。模拟结果与现场造腔数据相一致,验证了模型的准确性。基于模拟结果和数据,分析了水溶多阶段造腔各阶段的流场特征、浓度场分布规律,并分析流场和浓度场的分布如何影响腔体的扩展。结果表明:正循环造腔会形成一个涡流,主要起冲蚀作用,一定程度抑制溶蚀作用;反循环会形成两个涡流,下部的促进卤水排出,上部促进溶蚀作用;强制对流会引起涡流,涡流强度随腔体扩大逐渐减弱,涡流使腔内流体流动,促进了对流扩散过程,从而影响浓度场的分布,最终影响到腔体扩展,通过调整正反循环方式、管柱的位置、油垫位置及注入量可以控制腔体的形态扩展;造腔前期主要受到冲蚀作用,造腔效率高,腔体表面积小使得造腔速率较慢,腔体主要向中下部扩展;后期随着腔体扩大,主要以溶蚀作用为主,造腔速率高,腔体主要向中上部扩展。研究结果和规律对现场造腔工艺设计提供一定的理论基础,对提高现场造腔效率、优化造腔工艺参数具有指导意义。

层状盐岩双井流场浓度场试验及数值计算

为了研究层状盐岩小间距双井水溶造腔中流场浓度场特征,进行了相关的模型试验和数值计算。基于量纲分析法搭建了模拟建腔期腔内流场的相似模型试验平台,利用染色法研究了建腔期腔内流场运移规律,并采用时均法测量腔内浓度。试验发现:流量越大,浮羽流极限高度越高,但腔内浓度变化速率减小,排卤口浓度变低;提管高度的改变实际上是改变了淡水相对于腔体的初始空间位置;夹层赋存状态变化实际是改变夹层在溶腔中的空间位置,处于不同区域的夹层会改变腔体流场的运动趋势和作用范围。利用Fluent软件进行3D数值计算,结果验证了室内试验流场的普遍规律,得出同样的分层结果;但在速度分布上,发现流场底部并非无宏观流动,而是自然对流扩散和沉降作用占主导。

激光散射图像可视化测量两相混合流场浓度分布

A mixing flow formed by a main tube flow and four side impinging jets was studied.The concentration distribution of the side flows was measured by using laser image visualization.The different flow patterns revealed the special pattern of concentration distributions in relation with the velocity ratio of jet flow to main flow.

锂电解槽流场行为及浓度场分布模拟研究

针对锂电解槽多物理场模拟仿真中关注较少的锂电解槽氯化锂浓度场开展初步研究。首先建立气泡驱动的气泡-电解质两相流动模型,随后进一步基于流动行为开发氯化锂浓度扩散模型。最后以氯化锂浓度扩散模型为工具开展针对下料位置的优化研究。研究发现仅仅通过改变下料点位置即可提高氯化锂的传输扩散速度30%,有利于提高电解槽内浓度、电导率、初晶温度和过热度的均匀性。

综掘工作面呼吸性粉尘浓度时空场函数研究

综掘工作面呼吸性粉尘浓度时空场函数研究是粉尘防治和尘肺预警的基础。分析了综掘工作面呼吸性粉尘浓度监测关键点,提出呼吸性粉尘浓度传感器测点布置方案;以关键监测点的呼吸性粉尘浓度传感器实测数据作为实时来源,对比剖析了距离加权反比法和克里金法的优缺点,建立了一种扩展的空间插值算法;归纳半变异理论,将呼吸性粉尘浓度变化的时间维度和空间维度引入到半变异函数中,得到一种呼吸性粉尘时空场算法,建立综掘工作面呼吸性粉尘浓度时空场函数模型;最后,以河南新桥煤矿2502工作面作为对象,以滤膜称重法为标准,对时空场函数进行了试验验证。结果发现:在综掘工作面司机5~10 m、端头回风侧10~15 m区域内的呼吸性粉尘浓度较高且变化较剧烈,而在回风侧15 m后方呼吸性粉尘浓度开始逐步趋于平稳降低;综掘工作面呼吸性粉尘浓度时空场函数模型计算结果相对误差为±14.8%,比克里金法小±10.8%,比距离加权反比法小±22.4%。研究结果表明,综掘工作面呼吸性粉尘浓度时空场函数模型将时间维度和空间维度纳入了权重系数中,构建的时空场函数模型能更好地提高插值计算的精度,提升去特异值点的能力。

平面激光诱导荧光技术测量横流中射流浓度场的研究

利用已建立的考虑了二维数字校正的ＰＬＩＦ浓度场测量系统获得了横流中单孔和五孔垂向射流四种典型工况浓度场，观测到低流速比时射流出现分叉现象及尾涡，并给出了马蹄涡结构沿水深的变化过程．文中还对单孔射流的特性进行了比较、分析．

基于FLUENT对采空区氧气浓度场的数值模拟

对采空区氧气浓度场分布规律的数值模拟技术进行研究,介绍采空区氧气浓度场数值模拟的理论基础,阐述应用FLUENT开发采空区氧气浓度场CFD模型的方法与步骤,给出了模型中主要参数的确定方法。最终应用数值模型对东滩煤矿143下09工作面采空区的氧气浓度场分布规律进行模拟,模拟结果与实测数据基本吻合,结果表明,基于FLUENT的数值模拟技术是研究采空区氧气浓度场的分布规律的可靠手段之一。

建筑群外空间城市燃气泄漏扩散浓度场模拟

由于城市建筑群区域人口密集且扩散气象条件不利,燃气一旦泄漏,极易造成人员伤亡和财产损失,因而对建筑物群外空间燃气泄漏的扩散浓度场及其变化规律进行分析十分必要。为此,通过对城市燃气管道及泄漏过程进行合理的假设和简化分析,以三维湍流模型为基础,采用CFD软件对建筑物群外空间天然气连续泄漏源的扩散进行了数值模拟,对比分析了环境温度、湿度对天然气扩散的影响及浓度场的变化规律。案例分析的结果表明:天然气泄漏后在竖直方向的扩散速率明显大于在水平方向上的扩散速率;随着环境温度的增加,在竖直方向和水平方向上,天然气扩散的速率均呈现出增加的趋势;随着环境相对湿度的增加,天然气在竖直方向扩散速率逐渐减缓,但在水平方向扩散速率却逐渐增加,在竖直面上扩散面积有所降低,而在水平面的影响面积逐渐增加。该研究结果可为控制和降低天然气在建筑群空间泄漏所造成的危险性提供参考。

PLIF技术测量浓度场及其二维数字校正

推导了ＰＬＩＦ技术测量浓度场时液地内荧光强度的分布，提出了ＰＬＩＦ技术的二维数字校正方程和校正方法来消除激光片光的高斯分布和沿光程衰减的影响．在此基础上，对圆形紊动射流的浓度场进行了测量和校正．此外，还将测量结果与前人的半经验理论进行了分析和比较。

砂尘环境试验设备中颗粒浓度场的实验研究

利用中科院寒旱所沙漠研究所室内风沙环境风洞,采用激光粒子成像技术对砂尘环境试验设备中含砂气固两相射流在距喷嘴不同截面中心位置的颗粒浓度场进行了测量和分析研究,并与拍摄的颗粒空间分布数码照片进行对比.实验结果表明在距气固喷嘴约1m处的截面上,砂粒颗粒还没有扩散到整个空间内,轴线附近的粒子较多,而且大粒子多数处于下部区域,只有在距喷嘴下游约3m处粒子才基本扩散均匀,从而可确定砂尘环境试验中试件的安放位置.结论认为砂尘试验设备的加砂段应保持在3m左右,这样才能满足国军标要求,从而为我国自行研制大型砂尘环境试验设备,确定加砂尘方法、参数、加料和试验段尺寸等提供了依据.

城市街谷几何结构对街谷内流场及污染物浓度场影响的数值模拟

利用数值模拟方法研究了微尺度街道峡谷范围内街谷几何结构及街道两侧建筑物高度对称性对街谷内流场及机动车排放污染物扩散规律的影响。结果表明:当街道峡谷高宽比>2.1时,街谷内的流场结构由一个完整的垂直涡旋变为上下两个反向运动的强弱不同的垂直涡旋。各类型街谷内污染物扩散水平从强到弱依次为迎风面建筑物高度大于背风面建筑物高度的街道峡谷,迎风面建筑物高度小于背风面建筑物高度的街道峡谷;平行型街道峡谷。

利用火焰图像同时重建温度场和浓度场的试验研究

煤粉火焰图像是火焰辐射经过发射、衰减和散射等过程后到达摄像机靶面的投影。火焰发射出的辐射强度与火焰自身的温度密切相关 ,而辐射强度的衰减则取决于弥散介质的特性和浓度。该文首先研究了辐射衰减系数与粒子浓度场的关系 ,提出了对温度场和浓度场进行同时重建的控制方程。最后 ,在小型煤粉炉上进行断面温度场和浓度场的重建试验。图 1 1参 1

利用复合激光诱导荧光法对气相柴油喷雾温度场和浓度场的定量标定

根据复合激光诱导荧光技术(PLIEF)中Lambert-Beer定律的气相荧光强度与环境温度和压力的依赖关系以及能量守恒基本原理,结合使用复合激光诱导荧光技术拍摄得到的气相喷雾荧光图像,对气相柴油喷雾温度场进行定量标定时考虑了空气卷吸率和油滴蒸发率对喷雾温度场的影响;利用Matlab软件编写了标定喷雾温度场和浓度场的迭代计算程序.研究发现,利用本标定方法,可以通过复合激光诱导荧光技术同时完成气相柴油喷雾温度场和浓度场的定量标定,标定得到的气相喷雾温度场和浓度场强烈相关.

LIF技术测量浓度场的影响因素分析

本文研究了作为示踪剂的荧光素钠的谱图，测定了荧光素钠在蒸馏水和普通自来水中的吸光系数，估算了荧光分子的平均寿命。最后，详细分析了浓度、激光功率、温度、ｐＨ值和截止滤光片对荧光强度的影响。

挡板长度对辐流式沉淀池流场与污泥浓度场影响的数值模拟

【目的】研究进水口处垂直挡板长度对沉淀池内速度场和污泥质量浓度场分布的影响,为实际工程中沉淀池的优化设计提供参考。【方法】采用简化的多相流混合(Mixture)模型,对辐流式沉淀池内液固两相流水力特性进行二维数值模拟,选取RNGk-ε紊流模型封闭时均流方程,采用有限体积法对微分方程进行离散,使用压力隐式算子分裂PISO(Pressure-Implicit with Splitting of Operators)算法进行速度与压力耦合求解。然后设初始时刻沉淀池内为清水,进水为含一定质量浓度污泥的污水,在此条件下模拟并分析不同挡板长度时2个模型沉淀池内速度场和污泥质量浓度场的变化规律。【结果】沉淀池内有1个大回流区和2个小回流区,长挡板模型的回流区比短档板模型小;沉淀池内污泥分布呈现分层现象,且长挡板模型内污泥到达出口的时间比短档板模型长;长挡板模型的小流速区域比短档板模型大,更有利于污泥的沉降。【结论】辐流式沉淀池进口处设置长挡板有利于提高沉淀池的运行效率。

推钢式板坯加热炉流场、温度场和浓度场的模拟研究

针对推钢式板坯加热炉,建立加热炉内气体流动、燃烧和传热过程数学模型.采用计算流体力学(CFD)商业软件Fluent模拟得到加热炉炉内的温度场、流场以及反应物和生成物浓度分布.结果表明:通过预热空气至350℃和预热煤气至50℃,平均炉温能够达到1 300℃,满足钢坯加热温度要求.由于加热炉结构复杂,使得炉内有明显的回流,预热助燃空气可以有效提高炉温,燃烧充分时炉子热效率也高.模拟结果对加热炉优化设计及操作都具有重要的参考价值.

多组分气液传质边界层内浓度场的激光测定

建立了双波长激光全息干涉测试系统，测定了多组分气液传质液相侧边界层内的浓度场分布．结果表明，距界面０．０１ｍｍ处的浓度仍远未达到热力学平衡值，说明界面附近存在相当大的传质阻力．还观察了气液传质时界面附近的湍动现象．

六角切圆燃烧锅炉燃烧器区域浓度场的PDA试验研究

以某电厂 6 70t/h锅炉为原型 ,应用激光多普勒测速仪(PDA)对其冷态模型燃烧器区域的浓度场进行试验测量 ,研究发现 ,燃烧器六角布置的切向燃烧锅炉在炉膛角部和近壁区存在较高的煤粉浓度 ,成为高温受热面结渣的原因之一。

单个运动气泡近界面浓度场的研究

对单个气泡传质的近界面浓度场影响因素进行了实验和理论研究．实时激光全息干涉法测量结果表明，运动气泡近界面浓度是一个定态值，受流速、泡径、温度等因素影响显著；假设该传质过程达到局部平衡，进行热力学分析，得到的结论与实验结果一致．在实验测量结果的基础上，对单个O_2气泡在乙醇中吸收时的传质近界面浓度场进行了数值模拟，取得了良好的结果．

高炉氧煤枪煤粉浓度场的研究

利用开发的红外透射法粉体浓度计算机测定系统,在高炉氧煤喷吹气-固两相流动模拟装置上测定了氧煤枪的煤粉浓度场。结果表明,在直吹管内氧煤枪出口前端截面附近,煤粉浓度呈不对称分布状态。在射流流动方向所对应的半径一侧,煤粉浓度较大,但通过调节枪位可以改善这种状况。直吹管内气-固两相的掺混甚为剧烈,使得在氧煤枪出口前端轴向距离为2.5倍,直吹管直径的截面上气-固两相混合均匀。