基于欧拉-欧拉模型的落煤塔控尘技术研究

针对目前露天落煤塔区域粉尘治理技术中存在的缺陷,提出"内吸外抑"的综合除尘技术。以平朔安家岭煤矿为例,根据落煤塔区域粉尘污染情况,应用气固两相流理论欧拉-欧拉模型,结合现场实测,分析落煤塔粉尘逸散过程。结果表明:高压诱导气流是落煤塔喷尘污染的主因。基于此,最终确定采用塔外高架梁上外喷雾方式和塔内设喷淋塔除尘系统的"内吸外抑"综合除尘技术。实际测试数据表明,采取该技术后全尘和呼吸性粉尘降尘效率分别达到98%和84.6%。

基于欧拉-欧拉模型的气固鼓泡床数值模拟研究

通过基于颗粒动力学的双流体模型对气固流化床进行了数值模拟,分析考察了不同曳力模型、颗粒弹性恢复系数及计算时间步长等对床内混合及气泡的影响。数值计算结果表明:采用不同气固曳力模型会得到不同的气泡直径大小;对于同一曳力模型,随着颗粒弹性恢复系数的增加,床内流态化程度会加剧,计算时间步长增加,计算所得床内气泡直径略有减小。

基于双欧拉模型的流化床气固两相流场数值模拟

为解决低流化风速下采用Syamlal-O’Brien曳力模型计算流化床内流化过程误差较大的问题,选择曳力模型预测初始最小流化条件,结合实验数据,修正Syamlal-O’Brien曳力模型,并采用双欧拉模型对均匀床内低速气固两相流场进行数值计算.结果表明:修正Syamlal-O’Brien曳力模型计算结果略小于实验结果,最大相对误差为4.4%,但轴向压降变化趋势相同,能够满足工程实际要求,可以描述低速气固两相流动相互作用物理过程.

欧拉模型中多烟雾自由融合实时仿真算法

为了弥补传统烟雾模拟在一个力场作用下运动态势的单调性,提出一种基于欧拉模型的多烟雾自由融合实时仿真算法.首先根据场景和烟源位置等初始条件提出域划分算法,从结构上解决烟雾自由融合问题;然后以动量守恒与能量守恒定律为依据,采用局部控制与整体调整相结合的方式解决多烟雾融合时边界的不连续问题;并针对多烟雾的密度颜色绘制问题,提出了多种颜色融合策略来表现烟雾的绘制细节;最后利用GPU并行计算方法和D3D技术提高仿真效率,获得多个烟雾自由融合过程的实时绘制效果.实验结果表明,该模型能够快速逼真地表现出烟雾自由融合的过程.

欧拉模型的后混合水射流喷丸喷头内流数值模拟

为研究后混合水射流喷丸喷头内部两相流的运动规律,采用FLUENT软件对其内部液固两相流场进行数值模拟。根据其流动特性,数学模型采用欧拉模型,湍流模型采用标准的k-ε模型,并将固体相看作拟流体,分析喷丸压力和靶距对轴向速度和轴向动压强的影响。结果表明:喷头内的轴向速度和轴向动压强的变化规律是相似的,并且在相同的喷丸条件下,水流场的轴向速度大于弹丸流场的轴向速度,水流场的轴向动压强小于弹丸流场的轴向动压强。当喷丸压力为10MPa、靶距为55 mm时,水流场和弹丸流场在弹丸喷嘴出口处的轴向速度分别为63.3和56.9 m/s,水流场和弹丸流场在弹丸喷嘴出口处的轴向动压强分别为1.97和3.94 MPa。

基于欧拉模型的搅拌摩擦焊接界面行为及产热数值

通过建立欧拉模型,研究搅拌摩擦焊接过程中搅拌头-焊接工件接触面材料的流动规律以及热输入,确定了搅拌摩擦焊接中接触面滑移系数与搅拌头转速之间的关系式,发现接触面滑移系数随搅拌头转速的增加而降低。通过与已知试验数据的对比,验证了所建立公式和模型的正确性;进一步发现,塑性变形产热对搅拌摩擦焊接过程中的热贡献超过35%。

搅拌摩擦焊接的三维欧拉模型

建立基于固体力学的搅拌摩擦焊接三维欧拉模型,并与文献的试验结果和ALE模型计算结果进行对比,验证了模型的正确性。基于此模型,进一步研究搅拌头轴肩及搅拌针等部位对总扭矩的贡献,结果表明,搅拌头轴肩对总扭矩贡献最大,搅拌头针部底面对总扭矩贡献最小,且总扭矩随搅拌头转速的增加而减小。搅拌头针部与轴肩的热输入比在不同搅拌头转速下维持在0.42附近,保证了无轴肩搅拌摩擦焊接过程的顺利进行。

新欧拉模型下不同湍流模型对喷雾的数值分析

内燃机燃油喷雾中喷嘴近场实际为连续液相状态,需要采用连续相模型来进行研究.然而,目前大多数研究均忽略此现象,采用Vallet提出的质量平均新欧拉模型对ECN Spray A的喷射过程进行模拟.在RANS框架内,研究了5种不同湍流模型对喷射过程的影响.分别计算了喷雾的贯穿距、体积分数分布及喷射外形等特性,并与试验数据进行对比.结果表明:在喷射出口下游的3,mm范围内,Realizable k-ε、RNG k-ε和高密度比k-ε(HDR k-ε)模型具有相似的求解结果;但在3,mm以外的区域,HDR k-ε表现出了明显的优势.除HDR k-ε湍流模型外,其他所有模型均给出较大的喷雾锥角和较小的贯穿距,表明HDR k-ε模型中的修正项产生了增大喷雾速度和贯穿距的效果.所以,对于具有大密度比的近场喷射流,HDR k-ε具有较好的适用性.

基于欧拉模型的泥沙冲刷数值模拟

在使用欧拉模型进行泥沙定点冲刷的数值计算时,会产生不合理的床面波动和冲刷坑回填现象。为合理体现泥沙相在静止状态时的固体性质,并且反映水下泥沙堆积的特性,本文通过加载源项引入泥沙起动模型和水下休止角模型,修正了欧拉模型泥沙相的动量方程。数值计算结果分别和轴对称、平面泥沙冲刷实验比较,发现计算模型能较好获得轴对称冲刷的冲刷坑深度和宽度等形态参数;在连续冲刷的平面实验中,计算模型也能反应出泥沙相固态特征,准确捕捉不同时刻的冲刷坑内形态。数值计算得到的冲刷坑周围流体特征反映出水流不再使交界面的泥沙起动,克服了欧拉模型的不足。

基于欧拉多相流模型的流化床煤气化过程三维数值模拟

以欧拉多相流模型为基础,气相采用k-ε湍流模型,固相采用基于颗粒动理学理论封闭模型,引入传热、传质、煤热解、气化过程反应模型,建立了流化床煤气化过程的三维数理模型,该模型同时考虑了稠密气固流动和相内、相间的化学反应.对直径0.22m的流化床煤气化炉不同操作参数下的气化过程进行了三维数值模拟,获得了气化炉内气化产物的组分分布、温度分布及化学反应速率变化规律.模型的计算结果与实验结果进行了比较,结果表明:数值模拟与实验吻合较好,最小相对误差仅为1%左右,最大相对误差为20%左右,平均相对误差小于14%.

基于欧拉双流体模型的风沙运动模拟

针对风沙运动的复杂性,基于N-S方程和标准k-ε湍流模型,利用CFD商业软件Fluent 6.3中的欧拉双流体模型,数值模拟了在不同摩阻风速、不同颗粒粒径下风沙流场随时间的变化情况,给出了风沙流达到稳定状态时所需的时间和给定空间位置上沙粒相体积分数的分布曲线.模拟的主要结果与已有的文献报道相一致,从而说明该模型可以用于风沙颗粒流体体系的动力学特性研究.

基于两相欧拉模型的回转体微气泡减阻数值研究

为了研究回转体的微气泡减阻影响因素,以及回转体形状对减阻的影响,该文基于Open FOAM中两相欧拉模型对两个回转体进行了微气泡减阻数值模拟。考虑了相间作用力与气泡直径的变化,研究了流体速度、通气速率及气泡尺寸等因素对微气泡减阻的影响。数值结果与前人研究得到的结论相一致,验证了模型的可行性。比较了两种不同形状回转体的减阻效果,分析了不同回转体附近气体分布规律及压力云图,探讨了微气泡减阻机理。数值结果表明:相同通气速率下,流体速度较低时,摩擦阻力的减阻率较大;通气速率与回转体边界层附近的气体体积分数对减阻效果有重要影响;微气泡的存在可以增大回转体的压阻力;对于总阻力的减阻效果,存在一个最佳通气速率;一般微气泡直径较小时,减阻率较高;回转体尾部形状可以影响气体体积分数与局部压力分布,进而影响减阻率,尖尾比钝尾更有利于微气泡减阻。

基于欧拉角观测模型的航天器姿态确定方法

针对基于乘性误差四元数的EKF姿态确定技术,系统研究了姿态敏感器常用的欧拉角观测模型,从两个方面证明了目前许多文献中所构造的欧拉角误差相对于误差四元数矢部的测量灵敏度矩阵存在缺陷,从理论上剖析了这一问题的成因,并推导了正确的测量灵敏度矩阵形式,数值仿真进一步验证了本文的结论。

基于欧拉固液两相流模型的泵站进水侧流场三维模拟

针对泵站过水建筑物中出现大量的泥沙淤积和不良流态,基于欧拉固液两相流模型对大型泵站进水侧流场进行三维CFD数值模拟。数值模拟结果表明,泵站原始的布置方案会引起低速区、漩涡以及回流等不良的进水流态,会导致在泵站前池出现泥沙淤积的现象。为了改善泵站进水流态和减少前池的泥沙淤积,对泵站分水堰形状进行修改并在引渠段加设整流底坎。数值模拟结果显示,通过对泵站原始布置方案的修改,消除了前池内的回流,漩涡的范围也有所减小,泥沙淤积的现象得到了较大的改善,水流中的泥沙体积分数平均减少了13%。

阵性泥石流运动与堆积的欧拉─拉格朗日模型──Ⅰ.理论

自然界中的泥石流具有突发性和非恒定性的特点。为了模拟典型泥石流现象，在流团模型的 基础上，进一步完善了基于欧拉─拉格朗日（Ｅ—Ｌ）观点的ＰＩＣ（Ｐａｒｃｅｌ Ｉｎ Ｃｅｌｌ）算法，细化了流元结 构，建立了能够模拟典型阵性泥石流发生、运动和堆积的准结构两相流模型。求解该模型不仅可以 模拟泥石流运动过程，而且可以对泥石流的堆积过程、停积形态、冲刷特征及泥石流中多组分颗粒 的分选特征进行定量描述。

基于欧拉固液两相流模型的混流式水轮机导水机构磨蚀损伤研究

为保障水轮机发电机组的安全运行,对水轮机活动导叶磨蚀损伤机理进行研究。基于欧拉固液两相流模型对水轮机活动导叶内部的固液两相紊流进行数值模拟,对磨损情况进行了分析,提出了导水机构的磨损预估及相应的修复建议。所得结论可供相关研究人员参考。

阵性泥石流运动与堆积的欧拉-拉格朗日模型──Ⅱ.应用

采用文献［１］中提出的阵性泥石流运动与堆积的欧拉－拉格朗日模型，模拟了阵性泥石流的运 动过程和堆积形态，得出了与地学研究中观测结果较为一致的认识．文中针对影响阵性泥石流的关 键条件，重点通过改变密度、坡度和各阵泥石流的时间间隔等参数，分析了这些参数变化对泥石流 运动及堆积规律的影响，提出了简化分析整个阵性泥石流的条件。研究表明，应用经试验资料验证 的数学模型不但可以方便、快捷地定量描述阵性泥石流的一般特性，而且能够提供关于阵性泥石流 运动及堆积的更多细节。

基于欧拉多相流模型的空气喷涂喷雾流场模拟

基于欧拉多相流模型,模拟研究了空气喷涂喷雾流场特性。建立了喷雾气-液两相流模型和湍流模型,分析了喷锥的形状以及喷锥内涂料液相的分布规律和运动特性。结果表明:喷锥横截面为椭圆形,喷锥角为65°;喷锥截面内大粒径液相分布区域较小,小粒径液相在整个截面都有分布;喷锥短轴方向上,大粒径液相横向扩散速度略大于小粒径液相,长轴方向上,小粒径液相横向扩散速度明显大于大粒径液相。基于此,解释了实际喷涂中椭圆形涂膜短轴边缘区域分散的涂料膜较少,而其他边缘有大量分散涂料膜的现象。

基于欧拉-拉格朗日模型的模块化多电平换流器的无源控制

为了均衡MMC各个子模块的电容电压,在采用载波移相调制方式的基础上,对传统的电容电压平衡方法进行了改进。通过在排序前依据桥臂电流方向引入不同的保持系数,使欲投入的子模块保持原来的状态,降低了开关器件的开关频率。对于MMC的控制,基于MMC两相旋转d-q坐标系的欧拉-拉格朗日EL数学模型和无源性,通过阻尼注入方法,提出了一种由状态期望稳定平衡点、状态及状态误差设计无源控制规律的新方法,并用该方法设计了无源控制器。该控制器可实现MMC-HVDC系统有功功率和无功功率的解耦控制,使MMC具有较好的动静态性能。最后在PSCAD/EMTDC中搭建了21电平MMC-HVDC系统的仿真模型,仿真结果表明,改进的电容电压平衡控制方法和无源控制器是有效的。

基于MMC欧拉—拉格朗日模型的HVDC不对称故障控制

基于模块化多电平换流器(MMC)的稳态数学模型,建立了MMC离散化数学模型,并基于模型设计了MMC电流内环离散控制器。针对MMC直流输电故障时系统中存在的负序电流,提出了基于MMC欧拉—拉格朗日模型的正负序无源控制器。为保证故障时系统仍能安全传输指定的有功功率,采用了故障时的有功功率控制策略。最后,在PSCAD/EMTDC环境下搭建了21电平模块化多电平换流器型高压直流(MMC-HVDC)输电系统仿真模型。仿真结果表明,所述控制策略在稳态和暂态过程中具有良好的控制效果,且结构简单,对实际工程具有一定的参考价值。