生物膜填料床内含有生化反应的多相传输模型

废气处理生物膜滴滤塔的多孔填料床内是带有气液两相流动、有机污染物扩散、生物膜内生化反应的复杂生化反应体系.在平行平板理论模型基础上,建立了生物膜多孔填料床内含生化反应的多元多相流动及传输特性的多相混合模型,获得了废气处理生物膜滴滤塔净化效率的理论计算方法.模型的理论预测值与生物膜滴滤塔净化低浓度甲苯废气的实验结果基本吻合.

固定化包埋细胞颗粒填充床光生物制氢反应器内的多相传输模型

包埋细胞颗粒填充床光生物制氢反应器内是带有气液两相流动、底物及产物扩散、颗粒内生化反应的复杂生化反应体系。文中建立了包埋细胞颗粒填充床内含生化反应的多元多相流动及传输特性的多相混合模型,并发展了包埋细胞颗粒光生物制氢反应器底物降解和光合产氢的理论计算方法。模型的理论预测值与填充床反应器底物降解和光合产氢特性实验结果基本符合。

气密条件下水下热发射流场数值研究

针对气密条件下导弹水下热发射伴随的复杂多相流动,采用混合多相流模型求解燃气、水介质与水蒸气的耦合流动、传热及相变过程;利用动网格技术模拟导弹发射初期的计算域变化。计算结果表明,受多相耦合流动影响,发动机喷管出口参数经历了压强峰值、压强次峰值、压强阶梯上升、压强波动及压强震荡等不同状态,对发动机推力产生重要影响。此外,计算过程还揭示了发射筒口燃气泡发展、导弹表面温度变化等过程的基本规律。

滴灌用水力旋流器中颗粒分离的数值模拟

针对滴灌用水力旋流器,采用高浓度混合多相流模型并结合雷诺应力模型和颗粒动力学理论对其内部颗粒体积浓度分布和分离效率进行了数值模拟。模拟首先得到了水力旋流器内不同粒径颗粒浓度分布情况和分离效果,对于小粒径颗粒主要集中在内旋流区域,分离效率较差,而大粒径颗粒集中在外旋流区域,分离效率较高;对于颗粒分离效率,混合多相流模型和欧拉多相流模型的计算结果基本一致;最后分析了旋流器进口速度和浓度变化对颗粒分离效率的影响。计算结果表明,混合多相流模型可用于水力旋流器内高浓度多相流的数值模拟,对滴灌用水力旋流器的选择和结构优化设计具有重要的指导意义。

基于加压液化输沙技术的浑水水力分离清水装置中水沙两相三维流场数值模拟

为解决浑水水力分离清水装置因高度问题难以应用的问题,采用重整化群两方程紊流(RNGκ-ε)模型和简化的多相流混合模型,对应用加压液化输沙技术前后的浑水水力分离清水装置的水沙两相三维流场进行了数值模拟,并由FLUENT软件分析了运用加压液化输沙技术前后装置内部流场泥沙分布变化。结果表明,加压液化输沙技术在一定压力水头作用下,可避免装置锥体底部的泥沙淤积,说明该技术可解决装置由于降低锥体高度出现的底部泥沙淤积问题,为降低装置设计高度提供了理论依据。

轴对称物体空化绕流的数值研究

空化绕流是水中普遍存在的现象,会对物体周围流场造成很大阻力,进而改变物体的水动力特性,必须加以优化研究。为此提出用多相流混合模型并耦合自然空化模型,对圆盘空化器的超空泡流和典型回转体的部分空泡流进行了数值仿真,并与边界元方法、分析解和实验数据进行了对比分析,利用软件FLUENT6.2进行仿真,结果表明,所建立的空化流计算模型是可行的,可为相关水动力研究提供参考和依据。

鱼雷小角度入水过程仿真

针对鱼雷小角度入水问题,采用多相流混合模型及动网格方法,分析了鱼雷在小入水角条件下的入水空泡形成过程,以及雷体外形与入水空泡壁的相互作用特点,获得了不同入水角、入水攻角条件下俯仰力矩及力矩作用点位置在入水过程中的变化规律。仿真结果表明,减小入水攻角、延迟动力点火将有助于避免发动机失速、鱼雷跳水等异常现象,采用泵喷射推进器有利于鱼雷入水过程的稳定。

进口速度和颗粒浓度对旋流器分离效率的影响

采用高浓度多相流混合模型并结合雷诺应力方程对水力旋流器内水沙两相流动进行数值模拟,主要探讨进口速度和颗粒浓度变化对水力旋流器分离效率的影响。模拟得到了水力旋流器在进口浓度保持不变的情况下,速度变化引起的颗粒分离效率变化的规律;在进口速度保持不变的情况下,浓度变化引起的颗粒分离效率变化的规律。所得结果对水力旋流器的设计和应用具有指导意义。