具有内部存储的非均匀流动反应器模型

主要研究了一类具有内部存储的非均匀流动反应器模型,首先给出了系统古典解的全局存在性。为了克服模型中比率项奇性带来的困难,借助一类非线性特征值问题建立了单种群模型关于扩散系数的阈值动力学。最后研究了系统的一致持续性,给出了系统共存解存在的充分条件。

对二甲苯氧化反应器非均匀混合模型

对二甲苯氧化是一个复杂的气-液-固三相反应过程。今根据实验测取的对二甲苯氧化反应动力学关系与数据,建立了工业氧化反应器的非均匀混合模型,用以考察气、液相的混合状况及其对反应的影响。模型采用三区串联加区间返混的结构,区间返混参数由工业反应器实测轴向温度分布拟合确定。计算表明,釡内液相混合接近全混流,而气相氧浓度存在明显的轴向梯度;溶剂蒸发与液相混合相互竞争造成反应器内有一定的温度梯度;氧浓度梯度和温度梯度共同作用使得CO2、CO量增多,燃烧副反应加剧,这其中氧浓度梯度起主要作用。

工业环管反应器结构对非均匀流动的影响

工业环管反应器的结构参数对管内液固两相流动及装置的平稳高效运行具有重要的影响。对工业聚丙烯环管反应器进行CFD模拟,发现环管反应器中存在明显的非均匀流动现象——弯管处的颗粒偏析和直管处的颗粒带。进而引入非均匀度定量表征非均匀流动,研究直管段长度和直管段数量对非均匀流动的影响。研究发现,对直管段数量为2的环管反应器,当直管段高径比超过43时,出口截面上颗粒分布的非均匀度不随高径比增加而变化;对直管段数量为4的环管反应器,直管段高径比越大,出口截面上颗粒分布越均匀;对直管段长度为39 m、高径比为65的环管反应器,直管段数量越多,出口截面上颗粒分布越均匀;与直管段数量相比,直管段长度(高径比)对出口处非均匀度的影响更显著。研究结果可为工业环管反应器的设计和优化提供指导。

聚丙烯环管反应器中带连接对非均匀流动的影响

为了考察聚丙烯环管反应器中的非均匀流动结构对该装置平稳运行的影响,对含有带连接的聚丙烯环管反应器的流动特性进行计算流体力学(CFD)模拟,并与不含带连接的环管反应器进行对比。模拟发现:带连接对进口管的影响大于出口管,带连接使得进口管的非均匀度急剧增大,但仅使得出口管带连接附近区域的非均匀度出现波动。进一步分析发现,带连接对环管内液固两相的作用机制为进口管处的分流作用和出口管处的集流作用。这一作用使得进口管带连接附近的液固两相从均匀分布变为边壁稀、中心浓的分布,而出口管带连接附近的液固两相分布从边壁浓、中心稀的结构转变为边壁稀、中心浓的结构。研究结果可为聚丙烯环管反应器的优化设计提供指导。

非均匀流动示踪试验及活动性流场模型的应用

采用显色和离子示踪方法,研究水流运动和溶质迁移非均匀特性,并分析活动性流场模型(ARM)描述水流运动和溶质迁移的有效性。运用碘-淀粉显色方法观测水流非均匀流动模式,用溴、氯和硝酸根三种离子示踪水流的非均匀运动特性。ARM耦合非均匀流动所具有的分形特性,该模型本构关系参数反映活动性流场面积比例和土壤水有效饱和度之间的分形关系。与连续性模型相比,ARM模拟土壤水流和溶质迁移结果与测定值更符合。在水平剖面三种离子浓度均表现出正态或对数正态分布规律,且总体上分布离散程度表现出随深度增加而减小的趋势,ARM有效地描述了非均匀流动下水流运动和溶质迁移所表现出的宏观特性。

多孔介质中非均匀流活动性流场模型本构关系研究

本文在土壤染色示踪试验的基础上,对多孔介质活动性流场模型的本构关系进行了分析。在此基础上讨论了流动非均匀性和本构关系参数之间的关系。研究表明:土壤剖面不同深度和宽度处的染色比例值都增大时,活动性流场模型本构关系中的分形参数值减小;本构关系参数值和水流最大入渗深度与50%面积染色深度的比值及土壤剖面宽度处染色比例的最大值与最小值的比值均成正相关关系。此外,本文还利用黏土中的染色示踪试验数据分析了活动性流场模型本构关系参数的取值。

基于CFD模拟的聚丙烯环管反应器非稳态分析

聚丙烯环管反应器中颗粒的非均匀流动现象是引发轴流泵功率波动的重要原因。基于CFD非稳态模拟,研究了环管反应器管内液固两相流体在时间尺度上的非均匀流动特性,并对比了颗粒粒径对非均匀流动的影响。模拟发现,颗粒粒径越大,环管出口处颗粒浓度及非均匀度的波动幅度和波动频率越大,越不利于轴流泵的稳定操作。此外,液固两相流体在经过环管反应器的弯头后,颗粒团聚物等结构会导致固相体积分数出现新的周期行为(脉动频率约为10 Hz),这使得流场的湍动程度加剧、颗粒-颗粒及颗粒-壁面间的摩擦碰撞加剧以及能量耗散加快。

双流体模型中曳力及恢复系数对气固流动的影响

应用双流体模型CFD模拟的方法,从恢复系数和曳力两方面,研究了气固密相流化床中颗粒之间和气固相之间的相互作用对床内非均匀流动结构形成与变化的影响。计算结果表明颗粒间非弹性碰撞和气固间曳力的增大均使气固两相流动的非均匀性增大。通过比较二者对非均匀流动结构的影响,发现气固间曳力是形成非均匀流动结构的决定因素。从碰撞耗散、颗粒动能和颗粒势能的角度分析了二者的作用机理,发现恢复系数和曳力对流动结构的作用主要区别在于对颗粒团聚和床层膨胀的影响程度不同。

冰浆水平直管非均匀输运特性研究

通过建立CFD-PBM耦合模型,研究含冰率与流速对水平直管内冰浆的冰晶体积分数与粒径的分布规律,着重分析了冰浆管内非均匀流动过程的输运特性。研究结果表明:含冰率对冰晶体积分数及粒径演化有显著影响,含冰率越高,冰晶体积分数越大,冰晶平均粒径越大;而流速对冰晶体积分数分布的影响主要在于近壁面区,流速增大主流区的冰晶体积分数几乎不变,而近壁面处冰晶体积分数则有所下降;随着流速的增加,冰晶粒径增大,但增加的速率逐渐下降。

大型流态化多相流数值模拟的关键科学问题——曳力模型的理论分析

描述相间相互作用的曳力模型是决定流态化模拟成败的关键科学问题,核心是如何表征稠密非均匀流动中曳力的一般规律.首先综述了现有曳力模型的发展现状和优缺点,然后讨论了流态化系统能量分析方法(energy minimization multiscale method,EMMS),以及在此基础上建立的曳力模型及其发展历程,重点分析了EMMS理论在代表非均匀流动特征的颗粒团尺寸、内部固含率等关键参数上的缺陷、文中的修正方法和实验检验结果.最后,讨论了曳力模型的发展方向即普适性问题.

介尺度非均匀曳力模型的流动自适应性研究

曳力模型对流态化模拟的准确性起着决定性作用。现有的非均匀曳力模型能否普遍适用于各种流态化操作条件还缺乏深入研究。本文基于多尺度最小能量理论和对流态化过程中介尺度结构特性的深入认识,提出了新的非均匀曳力模型(QC-EMMS模型),并开展了模型的流动自适应性研究。通过引入非均匀因子Ψ,表征颗粒团特性参数(固含率)随操作条件的变化,引入基于整体气固滑移速度的状态雷诺数,表征随操作条件的变化而呈现不同非均匀度的流化状态,建立了宏观操作参数与局部曳力和颗粒团特性之间的关系,实现了模型的流动自适应性。经实际工况验证,该曳力模型具有较高的计算精度和良好的网格无关性。

原地溶浸开采中的多过程耦合作用与反应前锋运动:2.数值模拟

基于流体流动、溶解反应、孔隙度变化、质量守恒等机理建立了原地溶浸开采的多过程耦合与反馈的动力学模型,并编制了模拟程序。应用该模型和程序可以对原地溶浸开采过程中反应前锋的运动进行数值模拟。以用硫酸和氧化剂配制的溶液作溶浸剂的原地溶浸采铀为例,数值模拟结果表明,无论是在均匀孔隙岩石中还是在非均匀孔隙岩石中都可产生复杂形态的反应前锋运动,反应前锋的运动特征和形态稳定性与流体流速和模拟区域大小有关。反应前锋的动力学模拟与研究在原地溶浸采铀的生产和技术研究中有重要意义和应用前景。

《化学反应工程》的多媒体教学改革

《化学反应工程》主要依据化工过程中的化学反应与反应过程中的动量、热量和质量传递来讲授反应动力学并对反应器进行设计与分析。揭示反应动力学的基本知识、流动反应系统的流动模型、非均相反应过程的传递理论、典型反应器宏观反应过程的基本原则与计算方法，是化工类各专业，如化学工程、化工工艺、精细化工和食品药物等专业的一门非常重要的专业基础课，是学生在学过高等数学、无机化学、有机化学、化工原理、物理化学等课程的基础上进行学习的课程。其内容包括：化学反应动力学方程的建立、理想反应器（如全混流釜式反应器和活塞流管式反应器）、反应器模型、理想反应器的设计与计算、停留时间、流体流动模型、非均相反应和传递现象等；其内容既涉及深刻的理论分析，又涵盖诸多实践经验的总结；既有对过程机理详细描述的数学模型，又有对过程类型的粗略概括。

LF精炼过程中通电升温阶段底吹氩方式的优化

在LF(ladle furnace)精炼过程的通电升温阶段多采用双喷嘴等流喷吹的吹氩方式.本文提出一种双喷嘴差流吹氩的底吹方式,以某钢厂135 t钢包为原型设计1∶4非等温水模型实验平台,在总流量相同的情况下进行底吹比例为1∶1,2∶1和3∶1的温度均匀化实验,结果表明底吹比例为2∶1时的各监测点无量纲温差最小,均匀化效果最好.建立流动-传热耦合数学模型对实验结果进行验证,结果表明在总流量相等的情况下,底吹比例为1∶1,2∶1和3∶1时流动死区占比分别为14.1%,9.1%和9.8%,温度死区占比分别为6.2%,2.6%和0.3%,2∶1差流底吹方式在活跃流场和促进温度均匀化方面具有优势.

基于非均匀曳力模型的CFB循环特性研究

为了给工业级循环流化床(CFB)煤气化反应器的运行调试提供有效的参考依据,在操作参数之一--颗粒质量循环流率Gs未知的情况下,本文采用具有宽工况普适能力的QC-EMMS非均匀曳力模型和欧拉-欧拉数值方法,模拟了提升管内的气固两相流动,准确给出了该装置的循环特性,即不同流化风速下颗粒质量循环流率Gs与床存量的关系曲线,揭示了实际过程中可能存在的A类噎塞现象,以及发生噎塞前后,床内颗粒浓度分布的变化规律。研究表明,欧拉方法和QC-EMMS模型可在各类大型CFB系统运行的改进、放大和优化中发挥应有的重要作用。

垃圾填埋场覆盖层土壤水运动信息测度分析

垃圾填埋场覆盖层土壤水运动试验,分别采用活动性流场模型(ARM)与连续性模型对覆盖层土壤体积含水率进行模拟,用信息量和复杂性测度度量了ARM模型和连续性模型模拟水流运动的效果。大于(或小于)均值的土壤体积含水率分别进行了二元符号1(或0)编码,用基质熵和信息传递链测度系统信息含量,用涨落复杂度和有效测度复杂度度量了系统复杂程度。结果表明,信息含量和复杂性测度可用于比较ARM和连续性模型,与连续性模型相比,ARM模拟的水流运动系统信息含量增多,复杂程度增大,与实测值序列的差异较小,相比连续性模型,ARM更为有效地模拟了填埋场覆盖层土壤水流运动。

浅谈科学思维方法在课程教学中的应用

现代科学技术的发展,要求科技工作者越来越注重科学思维方法在科研工作中的应用,同样在传授科技知识的教学实践中,也要求教师越来越多地运用科学思维方法进行教学。这样不但使学生能系统地、融会贯通地掌握科学理论知识,而且还能学会科学的研究方法。在今后的工作中,他们就能运用所学的科技知识,充分发挥其主观能动性、创造性,增强解决实际问题的能力。

Connection Between Liquid Distribution and Gas-Liquid Mass Transfer in Monolithic Bed

与在在在泰勒流动政体的整体的床上的液体流动分发和煤气液体的集体转移之间的连接的一个特别焦点，水动力学和煤气液体的集体转移实验与二个不同经销商(嘴和包装的床经销商)一起与 50 cpsi 的房间密度的一张整体的床在列被执行。在单个隧道的液体浸透被使用白手起家的测量微传导性的探针。一个 mal 分发因素被用来在独块巨石评估阶段分发的一致的度。全面的床压力落下和集体转移系数被测量。为液体流动分发和煤气液体的集体转移，表面的液体速度是一个关键因素，包装的床分发者比嘴分发者好，这被发现。用单个隧道模型的半理论的分析证明包装的床分发者总是与嘴分发者相比产出更短、一致地分布式的液体蛞蝓，它接着保证更好集体的转移表演。一个床规模团转移模型被在单个隧道雇用单个隧道模特儿并且沿着床剖面图合并不一致的液体分发的效果建议。

稠密气固两相QL-EMMS曳力模型及改进

通过引入颗粒加速度,改进现有EMMS曳力模型中的颗粒受力平衡关系,耦合流动的整体参数、局部参数与曳力,提出了基于流态化多尺度最小能量原理的QL-EMMS曳力模型。实验检验表明,模型精度高,普适性好。进一步采用O-S经验曳力模型的单峰函数,修正了颗粒团直径公式,改进后的QL-EMMSn模型更加合理地体现了非均匀曳力变化的主要特征。