旋流分离器中固体颗粒随机轨道的数值模拟及分离特性分析

在考虑液相与固体颗粒之间相互作用的条件下,对液相采用雷诺应力模型(RSM),固粒采用随机轨道模型成功地模拟出固体颗粒的运动轨迹,这形象地反映出固体颗粒在旋流器中的分离过程。分析颗粒运动迹线表明颗粒粒径、颗粒注入位置以及颗粒在循环流中的流动特性等方面对分离性能都存在着很大的影响;另外,利用底流与溢流排出的颗粒数量比例来确定粒级效率,在与试验值比较后发现两者相近,从而为确定粒级效率提供了又一种方法。

油滴在液-液旋流分离中的随机轨道数值模拟

在不考虑相间相互作用的条件下，对水相采用DSM湍流模型，油相采用随机轨道模型，成功地模拟了两组不同粒径的油滴群在两种典型液一液旋流分离管中的运动轨迹，较好地揭示了不同粒径油滴在旋流管中的分离过程．通过比较可知油滴在优选结构旋流管中的捕集过程明显比F型旋流管中快，有关结果与对该两种旋流管的分离特性研究结果相吻合，由此说明了优选结构旋流管具有更好的分离作用．

应用随机轨道模型研究湍流扩散对气液交叉流脱除PM2.5的影响

针对气液交叉流脱除气相中PM 2.5过程的颗粒湍流扩散和热泳作用机理的协同作用进行了实验研究和数值模拟。引入颗粒随机轨道模型考察热泳作用下PM 2.5颗粒的运动情况,模拟结果与化学分析法和重量法的颗粒脱除实验结果进行对比。结果表明采用重量法测得的颗粒脱除率与化学分析法基本相同,验证了2种颗粒浓度检测方法的一致性;当气相流速为1 m/s时,添加颗粒湍流扩散模型相比于未考虑时,模拟数据与实验结果的相对偏差从-60%缩小至±30%,表明湍流扩散是本系统中颗粒脱除的重要影响因素。

带粒燃气涡轮中颗粒随机轨道模型的简化与分析

对带粒燃气涡轮湍流场中颗粒随机轨道模型的各力项作了阐述,并根据实际应用情况对这些力项进行了取舍,从而使颗粒随机轨道模型的求解简化。为求证模型简化的合理性,对某双级带粒燃气涡轮中的气固两相流场进行了数值模拟,并将颗粒与叶片碰撞点分布的模拟结果与实物叶片进行了对比,发现除了进、出气边,沿叶高方向,压力面中部、叶片顶部及根部处,颗粒随机轨道模型的模拟结果与叶片实际受冲蚀的情况较为吻合。

烟气转换阀流场特性及颗粒随机轨道的数值模拟

运用计算流体动力学(CFD)方法对烟气转换阀中的离散两相流场进行了数值模拟。在考虑气相与颗粒固相之间相互作用的前提下,对气相采用带旋流修正的k-ε模型,对颗粒固相采用随机轨道模型,成功地模拟出颗粒的运动轨迹。计算结果表明:阀体内的流场分布可分为4个区域,每个区域内的压力和速度分布存在明显不同的特征;另外,颗粒粒径、颗粒在入口的初始位置对颗粒运行轨迹和时间有很大的影响。该方法为阀体结构的优化设计提供了理论依据。

改进的随机轨道模型

在随机轨道模型中，由于气相脉动速度对分散相颗粒作用的间歇性，使得井非在控制体内轨道上的每一点都可以代表该轨道参与颗粒相平均特性的统计计算，从而出现随机轨道模型往往低估颗粒相湍流脉动的情况．为此，本文提出了一种改进的随机轨道模型，在该模型中，分散相的时平均量在由其自身湍流脉动所确定的随机轨道上输运．与常用的随机轨道模型相比，其具有计算量小、计算结果合理且易于得到和分散相入口湍流脉动状况易于考虑等特点．对一简单已知流场的预报结果合理正确，克服了常用的随机轨道模型低估颗粒相湍流脉动的困难．

随机轨道模型在喷管两相流计算中的应用

应用随机轨道模型对喷管内气-固两相流动进行了数值模拟,结合实验测量结果对使用随机轨道模型和确定轨道模型两种方法的计算结果进行了对比分析,研究了不同固相参数(固相质量比和粒子平均直径)下的固体火箭发动机喷管性能。研究发现,随机轨道模型对实际流动现象的模拟优于确定轨道模型,随着固相质量比和粒子平均直径的增加,喷管两相流损失增加,冲量系数下降。

多相流随机轨道数值模拟的概率统计方法

本文采用了韦伯概率密度分布函数对用随机轨道模拟计算所得的颗粒源项进行了统计处理，从而大大减少了单纯用随机轨道模拟造成的概率偏差。并对华能上安电厂Ｗ型火焰煤粉锅炉进行了实例计算。

粒子在柱形旋流器中的随机轨道数值模拟

文章把旋流器中的次相当成离散相,采用离散相模型中的随机轨道模型模拟柱形水力旋流器内次相运动过程,得到粒子在不同时刻的速度和位置、以及粒子流的分布规律。

GEAR算法在随机轨道模型计算中的应用

本文对随机轨道模型中颗粒相常微分方程组的刚性问题进行了分析，结果表明：当采用常规算法如四阶Runge－kutta法求解方程组时，方程组的刚性是导致某些情况下计算发散或计算时间过长的原因。为此，本文将适用于求解刚性方程组的Gear算法应用于随机轨道模型的计算中，取得了良好的效果．

用改进的随机轨道模型数值模拟突扩液固两相流动

用改进的随机轨道模型数值模拟了突扩湍流液固两相流动。两相的轴向速度和湍动能的预报结果与实验符合得很好，同时还给出了不同计算截面上颗粒数密度和质量流量合理分布．预报结果对计算颗粒数敏感程度的研究表明：与通常的随机轨道不同，改进的随机轨道模型只需要很少的计算颗粒就可以给出合理正确的颗粒相分布。

随机轨道模型中颗粒湍流量模拟方法

该文建立了两相流随机颗粒轨道模型中颗粒雷诺应力的拉格朗日方程,及两相耦合脉动量的拉格朗日方程,并探讨模型中的各种时间尺度。将新的理论运用于各向同性的湍流衰减的流场中,模拟颗粒运动特性,特别是颗粒的湍流扩散特性,并与文献1中的模型和实验结果作比较,一定程度上改善了原模型的不足。

Lagrangian随机轨道方法在三维非光滑贴体网格内的应用

采用Lagrangian随机轨道方法,基于流场计算中曲线贴体网格计算四角切圆炉内颗粒运动,提出了三维贴体网格中追踪颗粒轨迹的新方法,包括:判断颗粒与任意形状六面体单元相对位置关系,选择最优的颗粒飞出单元体时的积分步长,以及校验并确保粒子进入新单元的处理方法等。解决了局部非光滑六面体网格中,因离散的面元向量交线不连续而对判断粒子相对位置造成的困难,同时可高效地处理复杂的内外边界条件。应用本方法计算670t/h冷态模化炉膛,并将20μm玻璃珠在燃烧器区和炉膛出口区的速度分布与3D-PDA实验测量结果相对比,两者较好吻合。说明本方法可高效可靠地应用于采用贴体网格的大型复杂工程问题计算。

颗粒随机轨道模型在应用上的改进

颗粒随机轨道模型在应用上的改进孙保民，徐旭常（清华大学热能工程系北京１０００８４）关键词随机轨道模型，数值模拟，锅炉１引言颗粒随机轨道模型由于能够详细模拟多相流中有复杂经历（如蒸发、挥发和异相反应）的颗粒相，并能形象地反映颗粒随机脉动物理现象，近年来...

轨道随机不平顺对吸污车道岔通过性能的影响

为了研究吸污车侧逆向通过9号单开道岔的动力学性能,采用Abaqus和SIMPACK建立了考虑轮对柔性的吸污车-变截面道岔动力学模型,与全刚体动力学模型进行对比,分析了吸污车侧逆向通过9号单开道岔的动力学性能及轨道随机不平顺对其过岔性能的影响。结果表明:该车能在限速条件下侧逆向通过9号单开道岔,但在辙叉区轮轨冲击较大,动力学性能较差;与全刚体动力学模型相比,考虑轮对柔性时,1位轮对的垂向、横向振动加速度及轮轨垂向力更大;轨道随机不平顺对轮轨振动响应及磨耗的影响较大;美国4级轨道谱作为轨道激励时,吸污车道岔通过性能严重恶化,与德国高干扰谱相比,轮轨磨耗指数谱增大了71.33%。

轨道不平顺激励对高温超导磁浮列车电机悬挂的影响

高温超导磁浮列车在运行过程中受到轨道随机不平顺激励的影响,车体和磁浮架的振动会传递至直线电机动子而导致气隙变化,变化后的电磁力反作用于电机悬挂系统,进而影响磁浮架和车体振动。二者的耦合振动一定程度上会影响高温超导磁浮列车的安全运行。为了减少轨道随机不平顺激励对电机悬挂系统的影响,文章建立了多刚体动力学理论模型,并在周期性激励的作用下,对理论模型进行了动力学响应的仿真验证,证明了动力学理论模型的正确性。进一步地,在UM软件中以电机法向力和轨道随机不平顺作为外部激励,对高温超导磁浮列车动力学模型进行仿真,研究了电机悬挂系统的垂向刚度对直线电机气隙、车体和悬浮架振动、列车运行平稳性等参数的影响并对该刚度值进行了合理优化。结果表明:增大直线电机悬挂系统的垂向刚度能一定程度提高车体平稳性;同时增大垂向刚度能一定程度上减小气隙的变化和电机的振动,从而降低和悬浮架的耦合作用。研究结果是在特定的结构参数、负载条件下的仿真分析结果,可为高温超导磁浮列车动力学分析提供一定参考作用。

轨道随机不平顺对地铁振动源强时-频特性影响的仿真研究

目的:为了探究轨道的多种随机不平顺(高低、水平、轨距和轨向)在不同列车速度下对地铁隧道壁垂向振动加速度和轮轨力的影响,以提升行车品质,特进行本研究。方法:以地铁A型车为例,运用动力学分析软件建立考虑柔性轮对的车辆刚柔耦合系统动力学模型。将轨道和轮对视为柔性体,其余部件视为刚体,通过施加多种随机不平顺和改变车辆速度并考虑波磨来模拟不同工况,进行仿真计算。同时采用快速傅里叶变换方法对仿真计算结果进行时域和频域分析,研究隧道壁和轮轨力的振动特性。结果及结论:研究结果表明:随着车辆运行速度的增大,隧道壁垂向振动加速度的峰值有所提高,优势频率分布范围会有稍许扩大,高频成分增多;车轮间相互作用加剧,垂向轮轨力有所增大;隧道壁在4~200 Hz范围内的振动主频为63 Hz,不随速度变化而变化,但加速度级峰值会有所增大。

考虑轨道不平顺随机性的车轨耦合系统动力可靠度分析

将轮轨力预估格式的迭代求解方法与子集模拟法相结合,给出了一种考虑轨道不平顺随机性的车轨耦合系统动力可靠度求解方法,从提高确定性响应求解效率和减少确定性响应求解次数两方面,提高了系统可靠度求解效率.算例以CRH2新造动车组为研究对象,获得车辆在直线轨道上的横向平稳性指标和曲线通过时的车轮脱轨系数分别超出各自限度值的失效概率.通过与直接Monte Carlo模拟(DMCS)对比,验证了所给方法的计算精度和效率.同时研究了不同波长范围内的随机轨道不平顺对车辆系统动力可靠度的影响,获得了与已有研究文献较为一致的规律,进一步验证了方法的正确性.

应用随机轨道模型研究颗粒在通风管道内的沉积

本文采用欧拉—拉格朗日法模拟了纳米—微米级颗粒在竖直以及水平通风管道中的沉积。首先,采用常用的RNG k-ε两方程模型得到了时均流场,采用单向耦合的随机轨道模型产生了脉动速度并模拟了流场—颗粒之间的作用。而后,针对RNG k-ε两方程模型会过高估计在扩散区以及扩散—碰撞区颗粒沉积速度的问题,提出了简便的修正方法,并与文献中的经验公式以及试验数据进行了对比。结果表明,应用本文提出的修正方法可以极大地提高欧拉—拉格朗日法模拟颗粒沉积的准确度。

基于谱密度函数的轨道随机不平顺仿真

通过蒙特卡罗方法得出高斯随机过程的相位概率分布类型,运用傅立叶变换进行时域信号的谱密度估计。基于时域采样原理,提出谱密度函数在频域内的采样方法,并利用傅立叶逆变换由谱密度函数得出轨道随机不平顺,使其符合时域分析的需要。仿真结果显示:高斯随机过程的相位符合均匀分布;轨道随机不平顺的模拟结果与频率下限和上限有很大关系,小的频率下限模拟结果表现为宽带波形,大的频率下限模拟结果表现为窄带波形,且频率上限越大,模拟结果中叠加的高频小幅成分越多。通过选择适当的模拟参数,可以使轨道随机不平顺的时域仿真结果与实测结果和频域仿真结果较好相符。