组合式降液管塔板的流体力学性能研究及其流场CFD模拟

开发了一种液相处理能力大、结构简单且安装方便的组合式降液管塔板,可在不动火的前提下对常规双溢流塔板进行扩能改造。以空气和水为物系,在内径1219 mm的有机玻璃塔内,研究了组合式降液管塔板的流体力学性能。对塔板上液相流场的流体流动特性进行了计算流体力学(CFD)模拟,并将模拟结果与常规双溢流塔板进行对比。实验结果表明,相较于常规双溢流塔板,组合式降液管塔板的湿板压降低5%~25%、干板压降低20%~30%,而漏液率略高;在大液相负荷下,组合式降液管塔板的雾沫夹带率明显低于常规双溢流塔板。CFD模拟结果显示,组合式降液管塔板上液相流场比常规双溢流塔板更均匀,在扩大处理能力的同时不会影响塔板效率。

基于加压酸浸锰烟尘过程中固-液两相流体力学特性CFD模拟

将欧拉-欧拉(E-E)双流体模型、颗粒动力学理论(KTGF)与k-ε湍流模型耦合,以搅拌速度、固相体积分数为变量探究对釜体内液相速率、液相湍流动能的影响.结果表明:釜体内的液相速率、湍流动能与搅拌速度成正相关,且与固相体积分数的大小成负相关.当固体体积分数为2.5%、7%、13%,对应液相速度下降幅度为8%,16.2%,18.4%,对应湍动能下降幅度为7.6%,13.2%,20.6%.

多流程循环流化床气固流动和燃烧的计算颗粒流体力学数值模拟

多流程循环流化床与传统流化床相比,能有效降低炉膛高度,实现小型化。以多流程循环流化床锅炉为研究对象,基于计算颗粒流体力学,对气固流动和燃烧过程进行了数值模拟,计算结果与中试装置结果吻合较好。结果表明:炉膛内颗粒相浓度由高到低依次为主燃烧室、副燃烧室、燃尽室,炉内颗粒分布呈现“环-核”结构;炉膛温度范围为1 000~1 200 K,主燃烧室的温度大于副燃烧室,副燃烧室的温度大于燃尽室与旋风分离器;增大一、二次风的配比使炉膛密相区的氧气含量增大,加剧了燃烧,使床温升高;由副燃烧室进行分级给料,有利于焦炭还原NO,使出口NO浓度明显下降,有利于减少氮氧化物的排放。

基于示踪气体释放和计算流体力学模拟的事故后矿井通风状况预测

在地下矿井发生意外事件后,快速确定矿井内部通风状态对于矿工和救援队伍做出有效决策至关重要。开发了一种将示踪气体和计算流体力学模型相结合的方法,用以在事故后预测矿井通风系统内部的流场。实验在一个实际的地下矿井中进行,使用SF6气体作为示踪气体分别测试了事故中最容易出现的四种通风状态下矿井巷道中的示踪气体分布,同时使用CFD对混合效应和扩散效应复杂的关键区域进行了精确预测。研究发现,模拟与实验的误差在大约在10%以内,加压风机的开关对巷道中的示踪气体分布几乎没有影响,而停止门的开启可以使得巷道中的示踪气体浓度下降2000ppb左右。因此在实际运行中因尽量采取措施确保停止门在事故后的开启。这项工作为事故后远程识别通风系统损坏的程度提供了参考。

流体力学模拟在化工设备设计中的应用创新

流体力学模拟技术在化工设备设计中扮演着至关重要的角色。基于连续性方程、动量方程和能量方程等流体力学原理,通过有限差分法、有限元法和有限体积法等数值模拟方法,能够准确预测设备内的流体行为。此外,湍流模型如标准k-ε、RNG k-ε以及LES与DNS方法的应用,进一步提高了模拟的精度。在化工设备中,搅拌设备、换热器、塔设备及泵与压缩机的设计均受益于流体力学模拟,实现了优化设计和性能提升。近年来,多相流模拟、多尺度模拟、智能化模拟以及高性能计算等技术的发展,为化工设备设计带来了新的创新机遇。

计算流体力学方法在仿生机器鱼中的应用研究进展

计算流体力学是研究仿生机器鱼水动力特性的重要数值模拟方法,已在仿生学及海洋学等众多领域得到广泛应用。本文利用CNKI中文数据库及Web of Science核心合集数据库分别检索到201篇中文文献和146篇英文文献,运用Cite Space软件的文献计量学分析方法,对文献类型、期刊分布、发文量趋势、作者、研究机构和高被引文献进行了系统分析,并结合关键词网络知识图谱、关键词聚类图谱,探讨了计算流体力学在仿生机器鱼领域中的应用研究热点。结果表明:仿生机器鱼领域中外文献发文量呈现逐年上升趋势,且仿生类期刊及文献具有较高的影响因子与被引频次;研究学科领域涉及工程学、机器人学、力学与材料科学等多个交叉性学科;该领域内研究热点与重点方向为动力学模型、三维流场仿真、设计与制作。针对现有研究的不足,建议未来研究应深入探讨水生生物集群运动仿真、鱼类侧线感知机制和仿生机器鱼水动力试验,以期促进多学科融合,为仿生机器鱼的发展提供科学参考。

计算流体力学在果蔬干燥领域的研究进展

干燥是延长果蔬保质期的主要方法之一。随着计算机技术的发展,计算流体力学在果蔬干燥领域中得到广泛的应用。该技术可以对果蔬干燥过程中的流体流动、传热传质等动力学现象进行模拟和预测,并输出可视化结果。与传统实验相比,计算流体力学技术拥有节能、低成本、模拟速度快、灵活度高等优点。本文详细介绍了计算流体力学在果蔬干燥领域的工作原理,并对其在不同果蔬干燥方式中的研究进展进行综述,报道了耦合收缩的数值模型研究进度,并对计算流体力学在果蔬干燥领域的发展方向进行展望,以期为研究者提供新的见解和参考。

波纹片对臭氧催化氧化反应器的流体力学和气含率分布的影响

干塔压降、湿塔压降、液泛气速是评价臭氧催化氧化反应器性能的重要指标,直接影响反应性能和综合能耗。本文将一种结构导向波纹片放置于散堆填料中,构建了A、B、C型规整填料,研究了波纹片数量对臭氧催化氧化反应器的流体力学和传质性能的影响。使用计算流体力学(CFD)软件的多孔介质模型,计算了臭氧催化氧化反应器中填料的干塔压降及臭氧的气含率分布。结果表明,在散堆填料中放置波纹片后,平均干塔压降降低了30%左右。在相同的气相动能因子(F)下,4种填料的干塔压降从高到低顺序为:散堆填料>A>C>B。在喷淋密度L=26.09 m^(3)·(m^(2)·h)^(-1)时,相比散堆填料,B型填料的湿塔压降平均降低了约14.73%。干塔压降值的计算结果与实验结果有良好的一致性,臭氧的气含率分布更均匀。

计算流体力学在鼻科临床诊治中的应用进展

鼻腔鼻窦由于结构性变化导致的气流场改变会影响鼻的生理功能,然而对鼻腔气流场的定量研究一直存在困难。计算流体力学(CFD)的发展为研究鼻腔气流变化提供了可行的途径。基于数字化鼻腔模型的CFD技术已在正常鼻腔生理功能的研究、异常鼻腔结构的气流特征分析、手术疗效评估和虚拟手术以及鼻用药物研究等方面取得诸多成果,具有非常显著的优势。尽管CFD技术的临床应用还面临许多困难,随着计算机技术、人工智能的快速发展,其在鼻科临床诊疗领域将有广阔的发展空间。

基于计算流体力学的煤炭洗选槽设计优化

本研究探讨并计算流体力学(CFD)在煤炭洗选槽设计优化中的应用。首先,回顾煤炭洗选技术的发展历程,然后详细介绍CFD的原理和软件的应用。通过案例分析,展示CFD在提高洗选效率和环保方面的重要性。文末讨论CFD技术的局限性及未来结合人工智能和机器学习的应用前景,强调CFD在煤炭洗选槽设计优化中的价值和发展潜力。

流体力学实验线上线下混合教学方法初探

工程流体力学实验是将复杂的抽象理论知识与实践相结合的一门实践类课程,多数为线下授课。鉴于其理论基础知识复杂抽象,难以消化理解,为保证实验课程按教学计划进行,首次采用东方仿真易思教育模拟平台进行流体力学实验教学,对流体力学实验课程线上教学模式效果进行初步探索与分析。结果表明:线上教学克服了时间、场地、仪器等诸多因素的束缚,借助线上教学数据可视化可以明确了解学生学习情况,包括学习时长、试验次数以及完成情况等。可以有效弥补传统教学方法在教授流体力学实验过程中存在的问题,为未来教学模式提供优化方向。

基于Web实时CFD技术的流体力学虚拟仿真实验探索

虚拟仿真教学是现实实验教学的重要补充,而多数流体力学虚拟仿真实验的流动过程及实验数据均源自“人为制造”,虚拟仿真体现为预先准备的实验的结果展示,没有体现出真实流动现象的随机性和实验过程的偶然性。本文基于Web实时(real-time)CFD数值计算技术,探索适用于流体力学类课程的体现物理真实的虚拟仿真实验方法,设计了两类流体力学实验,在小范围学生中进行了测试,证实了该方法的可行性。

重气泄漏扩散实验的计算流体力学(CFD)模拟验证

运用CFD软件Fluent中的标准双方程湍流模型,对重气瞬时和连续泄漏的扩散进行了模拟以预测重气扩散过程中参数的变化,结果表明重气在垂直高度上的浓度随高度增加而减小,对于重气到达一点处的时间而言,瞬时泄漏的预测时间小于实际到达时间,而且浓度减小到零的时间也要先于实际的时间,连续泄漏的情形则相反,模拟过程假设风速和风向不变导致模拟结果没有实际的波动大。通过将模拟的最大摩尔浓度进行误差统计计算表明:Fluent对于连续泄漏源的扩散模拟结果最为准确。CFD模型能准确预测重气扩散过程中气体浓度的变化,可以应用于实际的风险分析和安全评价中。

基于湿法冶金过程中气-液两相流体力学特性的CFD模拟

采用E-E与PBM模型耦合,探究不同搅拌速率、通气速率、液体黏度下搅拌釜内气-液两相流体力学特性。重点模拟和讨论不同搅拌速率、通气速率、液体黏度下瞬态气含率、液体速度、气泡直径分布等气-液两相流体力学参数,使密闭搅拌釜内气-液两相流体运动状态可视化,为湿法冶金气-液搅拌过程优化操作条件提供指导。

CFD数值模拟在计算流体力学项目驱动实践教学中的应用

计算流体力学是热能动力工程等相关专业的学科基础课。结合计算流体力学课程的教学内容与特点,探讨了将CFD数值模拟技术引入到项目驱动实践教学中的教学方法,并以Fluent仿真软件为例,描述了CFD数值模拟技术在计算流体力学项目驱动实践教学中的具体应用案例。

基于CFD的流体力学雷诺实验模拟

以雷诺实验为例,采用计算流体力学CFD软件进行模拟,建立了相应的物理和数学模型,得到了流体质点的流线,从而达到帮助学生理解课程内容、加深实验操作效果的目的.

表面波纹对HSX填料传质影响的计算流体力学(CFD)模拟

应用计算流体力学(CFD)方法和流体体积(VOF)模型对气液两相流动行为和传质过程进行了研究。分别对富氧水在光滑板与波纹板上的解析进行了实验和CFD模拟研究,模拟结果显示波纹结构对于增加传质推动力有明显的作用;在液相雷诺数Re<90时,波纹板的传质效率比光滑板高出20%左右。对由CFD模拟得到的流场信息进行分析,结果表明波纹的存在增加了流体的湍动,造成波纹板传质效率增加;随着液相雷诺数的增大,波纹对气液相界面的影响逐渐减小,波纹板与光滑板传质效率的差值逐渐减小。模拟结果与实验结果吻合度较高。

工程流体力学课程引入“CFD技术”的教学改革与运用

工程流体力学是一门涉及多学科知识,概念抽象,公式繁多,但又与实际工程存在紧密联系的专业必修课。为使学生直观形象地理解工程流体力学的知识点,该文将CFD技术融入该课程的教学,并给出了黏性流体与理想流体、伯努利方程运用两个知识点的具体讲解过程。利用CFD技术的优势,将流体的实际运动状态图像化展示给学生,激发了他们的学习兴趣,也提升了教学效果。同时,通过让学生动手操作具体实例,激发了学生的学习热情,有利于培养学生应用所学知识解决复杂工程问题的能力。

基于计算流体力学的等离子-电弧复合焊数值模拟

基于计算流体力学及麦克斯韦方程组,在合理的边界条件下,创建旁轴式等离子-MIG电弧复合焊的三维模型。通过对方程组的迭代求解,获得了稳态复合电弧的温度场、流场、电弧压力和电流密度分布。分析了复合电弧中等离子电流及等离子气体流量对复合电弧形态的影响。计算结果表明:等离子电流为100~150A时,等离子弧与MIG电弧可以形成一个良好的复合电弧,等离子弧随着电流的增大温度分布范围加大;等离子气体流量同样对复合电弧形态、温度及电弧压力有重要影响,当等离子气体流量为4~6L/min时,等离子电弧随着气体流量的增大能量更加集中;而当等离子气体流量过大时会破坏复合电弧形态,甚至形成双弧。

大面积矩形感性耦合等离子体源的三维流体力学模拟

利用自主开发的三维流体力学模型程序,对面向平板显示工艺和光伏工艺的大面积矩形感性耦合氩等离子体源进行了数值模拟.该模型自洽地求解了带电粒子以及中性粒子的流体方程和感应电场的波动方程.利用此模型,研究了气压、功率以及线圈形状对各种等离子体参数的三维空间分布和均匀性的影响.研究结果表明,当放电气压较低时(4 mTorr),电子密度的空间分布比较均匀,且电子密度的最大值出现在腔室的中心区域.感性沉积功率密度、激发态氩原子密度以及电子温度的最大值出现在线圈的下方.随着放电功率的增加,即从1000 W增加到4000 W,电子密度显著提高,但电子密度的空间分布变化不大.随着放电气压的升高,电子密度的均匀性明显下降,即电子密度的最大值主要局域在线圈下方.这是因为在较高的气压下,带电粒子与背景气体的碰撞增加,因此使得带电粒子的密度分布变得局域.此外,文章还研究了不同的线圈结构对于等离子体均匀性的影响.结果表明当气压较高(20 mTorr)时,使用3×3阵列线圈产生的等离子体的均匀性优于盘香型线圈,即通过改变线圈结构可以实现对等离子体均匀性的调控.文章的研究成果有助于加深对大面积矩形感性耦合等离子体放电特性的认知,这对于优化平板显示工艺以及光伏工艺至关重要.