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。

基于计算流体力学-离散单元法的U形管冲蚀磨损数值模拟研究

采用计算流体力学-离散单元法(CFD-DEM)和切向撞击能模型(SIEM)来研究气固两相流中高速煤粉颗粒冲击导致的U形弯管冲蚀磨损问题。分析了颗粒粒径、气体流速、固体颗粒形状对其冲蚀磨损特性的影响,并验证粗粒化模型应用于此磨损过程的准确性。结果表明,U形弯头的冲蚀磨损位置主要有3处;磨损率随粒径的增大呈现整体减小的趋势;U形管拱背磨损率随气速的增加而增大,且前2处磨损率峰值位置随气速的增加向入口方向偏移;长椭球对U形管造成的磨损最严重,扁椭球次之,球形最轻;粗粒化CFD-DEM能够基本准确预测U形管冲蚀磨损,且显著降低计算时间。

用计算流体力学方法研究非典型肺炎病毒颗粒的分布

通过分析非典型肺炎(SARS)病毒颗粒在空气中随气流绕过建筑物后的运动过程和分布情况,研究了病毒颗粒在空气中的扩散、聚集和分布情况,得到了病毒颗粒在空气中的动态流型、相关的影响区范围以及主要扩散方向.提供了在受到病毒污染的建筑物后面设置有效隔离带的计算流体力学(CFD)研究数据,给出了一种建筑物群位置合理排列的CFD研究方法.

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%.

计算流体力学模拟街道峡谷特征和风向对细颗粒物污染扩散的影响

街道峡谷结构和风向会对街道峡谷内的污染物浓度和扩散特征带来一定影响。利用计算流体力学(CFD)软件,针对街道峡谷高宽比、建筑物间隔(建筑物间空隙与街道总长度的比值)和风向对街道峡谷内细颗粒物扩散的影响进行数值模拟。模拟结果表明,建筑物间隔为20%,风向为北风,风速为3m/s,街道峡谷高宽比分别为1∶2、1∶1和2∶1时,街道中心线距地面1.5m高度细颗粒物最大质量浓度分别位于-19.3、-88.0、-19.3m(以与街道中心点的距离计,正值表示在街道中心点以东,负值表示在街道中心点以西,下同)位置,为37.5、46.4、28.4μg/m3。街道峡谷高宽比为1∶1,风向为北风,风速为3m/s,建筑物间隔分别为0、20%和40%时,街道中心线距地面1.5m高度的细颗粒物最大质量浓度分别位于148.0、-92.3、-186.7m位置,为88.1、31.6、33.7μg/m3。街道峡谷高宽比为1∶1,建筑物间隔为20%,风速为3m/s,且分别处于西风、北风和西南风时,街道中心线距地面1.5m高度的细颗粒物最大质量浓度分别位于165.3、58.0、1.5m位置,为10.6、11.2、16.0μg/m3。可见,CFD模拟近地面污染物扩散时应考虑街道峡谷结构和风向的影响。

“计算流体力学”课程教学改革方法探索

计算流体力学是目前高等农业院校普遍开设的研究生课程,该课程特点基础理论部分抽象,不易理解,对学生的计算机绘图和软件操作能力要求较高,学生学习起来感觉有一定难度。本文结合教改项目的实施,在教材体系构建、教学内容及方法上进行有益的改革和实践,提出了案例式、研讨式教学等多种方法,加强实践环节,采用多样化的教学手段建立"立体化"教学模式,全面提高学生学习兴趣与教学效果。

计算流体力学与求解方法在叶轮机械中的应用

介绍了计算流体力学和常用求解方法的特点 ,对于定常流动 ,通过增加维数的方法把对象划归为同一性质的问题 ,避免了控制方程的不确定性给求解造成的困难。以有限体积法为例说明了偏微分方程组向代数方程组转化的方法 。

运用数值计算方法和工具深化《流体力学》课程教学内容

工程教育专业认证标准明确要求人才培养目标要使学生具备解决复杂工程问题的能力。为此,应在相关专业基础课及专业课等教学环节中不断引入带有工程复杂问题特征的案例。《流体力学》课程在相关本科专业的人才培养过程中占有极其重要的地位,从中挖掘带有复杂工程问题特征的案例进行分析和求解,对于培养学生分析和解决问题的能力,获取和掌握解决复杂工程问题所需知识和工具具有重要作用。本文在分析《流体力学》课程体系的基础上,以管路水击现象为例,说明了问题的分析、建模和求解过程,为深化《流体力学》课程教学内容,积累求解复杂工程问题案例提供了参考。

基于非解析计算流体力学和离散单元法的大颗粒在流场中的高效率运动模拟

为实现占据多个流体网格的大颗粒在流场中运动的仿真,基于计算流体力学和离散单元法耦合(computational fluid dy namics-discrete element mothod,CFD-DEM),提出了一种新的数值方法。使用黏结颗粒模型将大颗粒近似表示为多个小球形颗粒黏结而成,基于非解析CFD-DEM方法计算流体对每个小球颗粒的作用力,将所有小球颗粒运动参数的平均值用于描述整个黏结颗粒的运动状态。通过黏性流体中球形大颗粒的沉降运动模拟,比较仿真结果与相关实验数据,结果表明:该方法不仅能准确模拟球形大颗粒的沉降运动,而且与浸没边界法相比计算效率更高。与传统的解析CFD-DEM方法相比,此方法还可以方便且准确地模拟三维情况下非球形大颗粒在流场中的运动。

基于计算颗粒流体力学的旋风分离器结构优化

旋风分离器是火力发电厂颗粒脱除与筛分的主要设备,其内部流动特性直接影响旋风分离器的性能。为研究旋风分离器上部直筒段结构差异对其内部颗粒运动的影响,采用计算颗粒流体力学(computational particle fluid dynamics,CPFD)方法对直线型与螺旋型2种结构分离器内的气固两相耦合运动过程进行数值模拟。结果表明:螺旋型分离器直筒段的平均气流速度高于直线型分离器,同时其出口速度较大,在一定入口流速范围内,螺旋型分离器分离效果略占优势。研究结果为后期实际工程技术改造优化工作提供理论参考。

工程流体力学基础(Ⅵ)

6气体的管内流动前几章所涉及的大多是不可压缩流体,一般不适用于气体。但是当气体作低速流动时,比如Ma<0.1,则也可以适用于气体。当气体作高速流动时,则必须考虑其压缩性影响。本章讨论气体管内流动的一些基本概念、基本方程及基本计算方法(可以结合第7章内容一起学习)。

计算流体力学中的间断Galerkin方法述评(英文)

间断Galerkin (DG)方法结合了有限元法(具有弱形式、有限维解和试验函数空间)和有限体积法(具有数值通量、非线性限制器)的优点,特别适合对流占优问题(如激波等线性和非线性波)的模拟研究.本文述评DG方法,强调其在计算流体力学(CFD)中的应用.文中讨论了DG方法的必要构成要素和性能特点,并介绍了该方法的一些最近研究进展,相关工作促进了DG方法在CFD领域的应用.

循环流化床提升管气固湍流的计算流体力学模拟——k-ε-k_p-ε_p-Θ5参数双流体模型

提出了用k -ε-kp-εp-Θ 5参数的双流体模型来模拟循环流化床提升管中的气固湍流 .模型用颗粒动力学理论描述颗粒与颗粒间的碰撞 ,用低Reynolds数湍流方程分别模拟气相和颗粒相的湍动 ,并且考虑了气固两相湍动的相互作用 .模拟所得颗粒速度和浓度的径向分布与实验结果吻合良好 .分析表明 :在时间和空间域上 ,采用颗粒相湍动与颗粒间碰撞分离处理和颗粒相湍能及耗散方程的引入是合理的 ;颗粒相湍动与两相湍动相互作用的封闭条件是影响模拟结果的重要因素 .

计算流体力学中的间断Galerkin方法述评

间断Galerkin（DG）方法结合了有限元法（具有弱形式、有限维解和试验函数空间）和有限体积法（具有数值通量、非线性限制器）的优点，特别适合对流占优问题（如激波等线性和非线性波1的模拟研究．本文述评DG方法，强调其在计算流体力学（CFD）中的应用．文中讨论了DG方法的必要构成要素和性能特点，并介绍了该方法的一些最近研究进展，相关工作促进了DG方法在CFD领域的应用．

直升机旋翼计算流体力学的研究进展

依据直升机旋翼计算流体力学 ( CFD)的发展 ,分别介绍了小扰动位势方程、全位势方程、Euler方程和Navier-Stokes方程在旋翼流场计算中的研究现状和发展趋势 ,着重从方程离散、数值算法、网格生成、计算时间和计算精度等方面分析了不同旋翼 CFD方法的特点 ,指出了旋翼的尾迹在旋翼流场计算中的重要性 ,并针对位势方程和 Euler/N-S方程分别讨论了求解的边界条件。最后 ,对旋翼 CFD的发展提出了几点展望。

MATLAB语言在计算流体力学中的简单应用

本文通过编程计算阀腔内部的涡量、流函数及速度的分布,阐述MATLAB语言在计算流体力学中的的应用。

计算流体力学在城市规划设计中的应用研究

应用CFD方法对规划的建筑群进行小气候数值模拟 ,预测规划方案使楼宇、街区小气候发生的改变 ,以趋利避害 ,是一种经济、有效的研究手段。文中试图探讨CFD在规划设计中应用的具体实施方法。通过对个案的研究 ,揭示CFD在规划设计中所能扮演的角色。CFD可以通过在规划初始阶段的介入 ,为规划设计人员提供指导性参考 ,使规划更能体现以人为本的设计思想。

一种基于Voronoi Cells的C∞插值基函数及其在计算流体力学中的若干应用

根据自然邻点插值 (NNI)方法的思想 ,基于Voronoicells的几何特性 ,从自然邻点 (NaturalNeighbors)的概念出发 ,对C∞ 插值基函数Ni(x)的数学性质进行了研究 ,给出了Ni(x)的一阶导数的一种数学表达式及其数学性质。将Voronoicells和C∞ 插值基函数应用于流体力学有限元方法(即自然元方法 ) ,通过对二维Burgers方程的数值算例说明了该方法在计算流体力学中的良好应用前景。结合实例讨论了该基函数的插值效果 ,同时说明了插值方法可很好地应用于计算流体力学的可视化 (Visualization)

流体力学方程的间断有限元方法

在二维区域三角形网格上应用一阶、二阶和三阶精度间断有限元方法,对流体力学方程和方程组进行了数值模拟.计算结果与差分方法计算结果比较,认为间断有限元方法在求解复杂边界条件和区域问题上有一定的优势.