气淬作用下熔渣粒化机理及破碎效果分析

针对熔渣气淬粒化工艺,在实验的基础上开展了气淬作用下的熔渣粒化过程数值模拟.利用VOF模型追踪自由界面、Realizableκ-ε模型处理湍流流动.模拟得到了气淬熔渣粒化过程,并分析了熔渣破碎机理.进一步建立了无量纲数局部动量比,对熔渣的黏度及气渣局部动量比进行了影响因素分析.结果表明:熔渣存在两种破碎形式,一种为R-T不稳定性所产生的柱状破碎,主要由渣流迎风面和背风面存在的局部高压区所导致;另一种为K-H不稳定性主导的表面液膜破碎,其主要由气渣界面间的速度梯度所引起.熔渣黏度的增加会使熔渣的颗粒粒径增大,破碎效果降低;气渣局部动量比的增大增强了熔渣的表面液膜波动,使剥离的颗粒数量增多,破碎长度减小,熔渣破碎效果加强.

Zakharov系统的一个局部动量守恒算法

基于“数值算法应尽可能地保持原问题的本质特征”这一思想,本文利用复合构造方法为Zakharov系统构造了一个局部动量守恒算法.本文所提出格式的优点是它在任何时空区域都能够保持局部动量守恒和局部质量守恒,即不依赖于任何的边界条件.在合适的边界条件下,例如齐次边界条件和周期边界条件,所提出的算法也保持了全局的动量守恒和质量守恒.数值实验给出了算法的时空二阶收敛性,并且验证了该算法的长时间计算稳定性和不变量守恒性.

气淬粒化熔渣液膜破碎过程研究

采用计算流体力学的方法研究气淬粒化工艺中熔渣的粒化环节及其破碎机理,利用VOF模型追踪自由界面以及RNG K-epsilon模型描述湍流流动,对气淬作用下的熔渣粒化过程进行数值模拟,得到气淬熔渣粒化的液膜变化过程和气体流场分布,并分析局部动量比对熔渣破碎过程的影响。研究结果表明:熔渣射流在气淬作用下存在球孔状破碎和扁平状破碎2种破碎过程,气液界面间的速度梯度使K-H不稳定性产生,从而生成K-H表面波,这是发生扁平状液膜破碎的主要原因;气液界面间的压力梯度使R-T不稳定性产生,从而生成R-T表面波,这是发生球孔状液膜破碎的主要原因。当局部动量比较小时,K-H不稳定性的影响更大,增大局部动量比,K-H不稳定性的影响随之降低,R-T不稳定性的影响增强,球孔状液膜形成所需时间更短,熔渣破碎逐渐由R-T不稳定性占主导地位;增大局部动量比使R-T和K-H表面波波长均增大,使熔渣颗粒从液膜表面剥离和撕裂的难度增大,颗粒形成的频率降低,增加熔渣粒化的难度;增大局部动量比会让熔渣液膜破碎长度增大,使熔渣发生破碎的时间更晚,熔渣颗粒的飞行距离和换热时间变长。

含五次非线性项的Schrödinger方程的多辛算法

通过引入正则变量得到方程的多辛哈密尔顿系统的形式,然后在时空方向均用辛Runge-Kutta方法离散,构造了方程的多辛Preissman格式,最后用数值实验验证了该格式具有长时间的数值稳定性.

离心型径向固定床分气流道内局部动量交换系数

针对离心型径向固定床气体流道内变质量流动特点,在一套冷模实验装置上,分别采取Π型和Z型操作模式,测量并分析了两气流道内压力分布,发现分气流道内的压力沿气体轴向流动方向呈增加趋势,集气流道与之相反。根据颗粒床层压降分布不均匀度和采用Ergun方程求得的径向气速轴向分布,发现离心Π型均略优于离心Z型。通过对气流道内微元控制体进行流量和动量衡算,由颗粒床层径向气速轴向分布可依次得到分气和集气流道内气速、局部动量交换系数计算方程。相较于集气流道,分气流道内动量交换系数对压力测量误差的敏感度较小。分气流道中,整体动量系数几乎不随操作模式、气体流量和轴向位置发生变化;而局部动量交换系数仅是流速比u/u0的函数,随流速比增大先降低后保持稳定。根据实验结果,回归得到的分气流道局部动量交换系数计算方程的误差在11%以内,有望为气流道内局部压力计算和结构优化设计提供参考。

结合滤波增益的模型误差校正研究

洪水预报模型中,模型误差的提取和修正决定了预报的精度。根据卡尔曼滤波增益矩阵体现误差空间分布的特性,在河道洪水校正模型中,利用滤波增益信息反映校正模型的误差分布。选择长江上游干流寸滩至万县河段为例,以增益信息的变化情况为导向,考察河道地形突变所引起的模型误差,通过修正由过水断面突变引起的局部动量损失,提高原有模型的模拟效果,进而达到修正误差,提高预报精度的作用。

气液针栓喷注单元雾化角模型

为了准确预测气液针栓喷注单元的雾化角,基于动量守恒建立了液束撞击气膜的雾化角理论模型,通过试验结果获得变形因子,并分析了结构参数和工况参数对雾化角的影响规律。结果表明:局部动量比对雾化角影响最大,其他结构参数和工况参数都是通过影响局部动量比而进一步决定雾化角;随着局部动量比增大,液束变形程度减小,液束变形导致有效撞击动量比小于几何动量比。根据试验结果分段给出了变形因子,当局部动量比范围为0~3时,变形因子推荐值为0.61,当局部动量比范围为3~4.5时,变形因子推荐值为0.70,当局部动量比范围为4.5~7.2时,变形因子推荐值为0.75,引入变形因子的理论预测值与试验结果吻合很好,该模型可为气液针栓喷注器的理论研究和工程设计提供参考。

共溶剂-SC CO_2中固体溶解度的小波神经网络关联与预测

为了更好地关联和预测共溶剂-超临界（SC）CO2中固体的溶解度，本文采用经局部动量法和自适应理论优化的小波神经网络模型（WNN），分别以共溶剂的溶剂参数α、β、π^＊和溶解度参数δd、δp、δh为影响因素，关联了4种共溶剂-SC CO2体系中萘普生的溶解度，以预测其在乙醇-SC CO2中的溶解度。其关联误差AARD分别为1．94％和2．12％；其预测误差AARD分别为8．14％和30．32％。以上结果表明共溶剂的溶剂参数α、β、π^＊是共溶剂-SC CO2中固体溶解度的主要影响因素；优化的WNN模型能较好地关联和预测共溶剂-SC CO2中固体的溶解度。

非均匀速度来流条件下液体射流喷雾特性

实验研究了非均匀速度来流条件下液体横向射流喷雾特性。实验利用多孔板实现速度的不均匀,应用片光照相得到喷雾中心截面照片,使用相位多普勒粒子分析仪(PDPA)测量液滴的直径和速度。实验结果表明:在非均匀速度来流中,射流的弯曲和破碎机理有所不同,导致穿透深度和雾化特性发生改变。与均匀速度来流相比,正速度梯度来流时射流穿透深度更大,液柱破碎高度增大,浓度场分布更加均匀,射流呈现平抛形态;负速度梯度时喷雾场整体内移,浓度场呈明显分层结构,射流尾迹区增长,射流为坍塌形态。初步提出适用于非均匀速度来流条件下的射流穿透深度经验公式。非均匀速度来流可以改善雾化及均匀度,其中负速度梯度来流时液雾的索太尔平均直径(SMD)最小。