CFD仿真模拟富氧燃烧工业场景应用技术——赋能工业窑炉节能减碳、提质增效

富氧燃烧是一项高效节能的燃烧技术。近年来,国家在水泥行业大力推广富氧燃烧节能技术,随着CFD仿真模拟富氧燃烧工业场景应用技术的发展,水泥生产线富氧使用方案及富氧制备方案的科学研判有了理论指导;随着制氧设备的投资额及制氧成本大幅下降,且设备运行可靠性大幅提升等条件的出现,富氧燃烧节能技术可以在水泥行业实现推广应用。

基于CFD仿真模拟的恶臭气体智能化控制

城市化发展与恶臭污染的矛盾日益严峻,当前控制技术受限于填埋场恶臭组分复杂、季节变化因素多、变化规律难界定和露天作业封闭难等问题,防治效果不佳。基于CFD仿真模拟技术,采用二氧化氯喷雾氧化除臭技术,通过CFD仿真模拟风场,确认恶臭污染物的空间分布特征;根据模拟结果选取重点二氧化氯喷雾范围,布置风炮封锁臭气,并提出相应防治措施。各设备确保实时监控,以达到智能化控制恶臭的目的。

CFD仿真模拟技术在武汉地铁蔡甸线全封闭声屏障主体结构设计中的应用

随着全封闭声屏障在城市轨道交通项目中应用的越来越广泛,如何合理设计出全封闭声屏障的主体结构型式是非常重要的。风洞试验是近年用于测定声屏障主体结构抗活塞风效果的主流试验,而CFD仿真模拟技术却是风洞试验的理论依据。

电热水器热水输出率测算的CFD仿真模拟

本文通过CFD仿真模拟软件,对电热水器热水输出率的测算过程进行了CFD数值模拟,在此基础上,针对不同结构的方案进行了对比分析,最终确定了影响电热水器热水输出率的相关因素。为电热水器提高热水输出率确定了新的技术改进方向,并同步缩短了开发周期。

基于CFD仿真模拟的城市通风廊道规划研究——以六盘水市中心城区为例

本文以六盘水市中心城区通风廊道规划为例,从边界条件的设置、基础数据的获取与处理、现状通风模拟、规划方案通风模拟等方面介绍了CFD仿真模拟在城市宏观、整体层面的通风廊道规划中的应用。作为丰富城市总体规划的一种技术手段,其研究城市总体布局问题的角度和分析方法具有值得借鉴和推广的意义。

机械搅拌通风发酵罐内气液两相流的仿真模拟

本文采用实体建模、CFD(计算流体动力学)前置处理器等工具建立机械搅拌通风发酵罐CFD计算模型,应用两相流的欧拉模型模拟发酵罐内流场的气、液两相流动。对模拟出的内流场,重点分析了气相含量、气相速度的分布情况,并用取样实验进行验证,证明了应用CFD技术对机械通风发酵罐内流场模拟分析的有效性,为此类发酵罐性能预测评价、结构优化提供了一种有力的技术手段。

裂缝性地层固化类堵漏材料井下运移仿真模拟研究

固化类堵漏材料常用于裂缝性地层恶性漏失堵漏,在裂缝近井壁处形成完整的固结段塞,是堵漏成功的前提。固化类材料进入井筒后难免会与地层流体发生共混,堵漏浆-地层流体两相体积分布随着空间和时间变化,与流体理化性质、施工参数、裂缝几何形貌等有密切关系。为此,采用CFD仿真模拟方法,研究了固化堵漏浆密度和流变参数对堵漏浆裂缝体积分布及流速的影响规律,几何模型选择三维井筒-垂直裂缝模型,模拟压差为1.9 MPa,堵漏浆入口流速为2.5 m/s,两相流模型为VOF模型,井筒和裂缝中原始流体为水基钻井液。模拟结果表明,堵漏浆密度和动切力对其在井筒和裂缝中运移影响少,稠度系数和流性指数对堵漏浆裂缝驻留性能影响显著。稠度系数或流性指数越高,堵漏浆裂缝中流速越小,体积分数越高,低于临界值后,裂缝中将一直以堵漏浆-钻井液共混流体存在。流性指数相比稠度系数对于堵漏浆裂缝驻留能力影响更为显著,牛顿流体和剪切增稠型堵漏浆更利于在裂缝中形成完整段塞。该仿真模拟工作为固化堵漏浆流变性优化提供一定理论基础,有利于提升固化堵漏技术一次成功率。

飞沫气溶胶颗粒狭窄空间扩散仿真模拟比较研究

通过将计算流体力学理论和仿真模拟技术运用于飞沫气溶胶可以在狭窄空间扩散仿真模拟,构建了游轮狭窄通道、陆上酒店通道这两个具有代表性、典型性的仿真模型,建立了以总释放率、断流强度、入口速度等为主要技术参数,以流动进出口、壁面边界等因素为边界条件,以成年病毒携带者打喷嚏为场景的离散格式三维模拟运算,研究计算出游轮狭窄通道内飞沫扩散距离最远可达6m,是岸上酒店通道的3倍的结果,分析提出游轮飞沫扩散风险较高的结论。

基于CFD数值模拟的洗衣机排水泵优化

针对目前市场洗衣机排水泵效率低下的问题,采用CFD模拟仿真技术,运用正交实验的分析方法对额定流量20L/m in、额定扬程1.25 m的洗衣机排水泵进行数值模拟仿真分析;得到了洗衣机排水泵在额定扬程,额定流量大体相同时的水力效率提升、各点位的速度及压力分布特点;研究结果表明,优化前后额定扬程额定流量大体相同时,排水泵出口回流减少,效率提高了5.95%。

CFD流体模拟技术在油田采出水处理中的应用与研究

目前在国内油田地面工程对采出水处理设备进行CFD(Computational Fluid Dynamics)流体仿真模拟的相关研究与分析相对较少,充分结合海外大型油田工程项目中采出水处理设施的应用实例,通过CFD模拟技术对大型气浮(IGF)及撇油罐进行流体仿真模拟应用,总结了CFD模拟的设计输入条件、模拟结果及主要技术要点,为分析采出水处理设备的去除效果及工艺流程方案设计合理性提供指导与借鉴,为判断采出水除油效果由定性向定量转变提供了方向。同时,通过CFD模拟将采出水处理工艺、处理设备进行数值化、可视化、定量化计算分析已经成为发展趋势与技术要求。

基于CFD仿真下多相流检测精度影响因素研究

在石油、天然气等化工领域的流体运送过程中经常会遇到多相流检测问题,有效并精确地对多相流流量进行测量能够有效降低运营成本、提高装置运行的可靠性。通过设计V锥流量计结构,结合多相流测量修正模型进行多相流流动实验,并利用CFD仿真的方法分析多相流测量精度的影响因素,为工业流体输送技术的改进提供了参考。

织构深度对不锈钢表面油润滑条件下摩擦学性能影响的试验和仿真研究

采用激光加工技术在不锈钢表面构造深度不同的沟槽型织构图案,通过UMT摩擦磨损试验机测试了不同织构深度的不锈钢表面在PAO6油润滑条件下的摩擦磨损性能,利用表面轮廓仪和扫描电镜(SEM)对摩擦前后的沟槽形貌进行表征分析,采用计算流体动力学(CFD)方法对试验进行模拟并计算,结合ANSYS Fluent软件模拟分析结果,探究了沟槽织构深度对不锈钢表面在油润滑条件下的摩擦学性能的影响机理.研究结果表明:加工的沟槽织构及其织构深度显著影响不锈钢表面在PAO油润滑条件下的摩擦磨损行为,织构深度为10μm的不锈钢表面获得最好的抗磨和减摩效果,与未织构表面相比,其摩擦系数与磨痕宽度降低了60%以上.这主要是由于织构深度为10μm的不锈钢表面在摩擦过程中,润滑油通过其收敛区域时产生了很好的楔效应,润滑油产生的升力较大,改善了该织构表面在摩擦过程的润滑状态,从而呈现很好的摩擦学性能.

双向拉伸聚酯薄膜生产车间新型通风方案模拟

洁净室作为一种可以在生产过程中对空气中微粒数量进行限制的空间,被广泛应用于化工及制造行业。本文将双向拉伸聚酯薄膜(简写:BOPET)洁净生产车间作为研究对象,利用计算机流体动力学(CFD)技术模拟了两种常见的洁净室空气流动模式,通过对流线的分析,发现其在BOPET行业中的应用存在一些不足和局限性。因此,本文针对BOPET车间设计并测试了一种新的空气流动组织方案,该设计在实际的BOPET车间得到了成功的应用。随后通过建立一个更加复杂和贴合实际的车间仿真模型,将仿真数据与实测数据进行比较,验证了CFD模拟结果的合理性和准确性。最后采用清洁度测试仪记录颗粒浓度和洁净等级,新设计车间的洁净程度能够满足BOPET工业运行状态下洁净生产的要求。

纺织厂空压站通风降温与系统优化研究

为了改善陕西咸阳某纺织厂空压站内温度过高并且分布不均匀、现有通风系统对空压机组不能有效冷却降温的问题,在夏季测试了目前空压站内的温度和风速分布情况,借助CFD数值模拟作为辅助手段,用实测数据对空压站进行模拟,模拟结果与实测数据吻合,说明所建立模型是合适的。在此基础上,利用理论计算得出该空压站送风所需的最大风量,进而确定各个出风口的送风速度;用CFD来分析在最大风量下的温度场及速度场。结果表明:增大送风量、降低送风高度可对空压站有效散热、提升降温效果;同时从节能方面考虑,可采用在过渡季节将室外新风利用风管直接引入空压机吸入口的优化方案。

超声波换能器安装方式对渠道水流特性的影响

换能器安装形式的不同会导致同一声道上流速分布不均匀,从而影响超声波流量计的测流精度。为解决这一问题,基于流速—面积法,通过实测与模拟相结合的方法,在矩形渠道上设置换能器V型和Z型2种安装形式,分析换能器安装角度为30°~60°(梯度为5°)超声波流量计的测流精度。试验结果表明,换能器安装形式为V型,安装角度为40°~45°时,流量相对误差值为-0.06,安装形式为Z型,安装角度为40°~45°时,流量相对误差值为-0.09,换能器V型安装形式的测流精度较高。对矩形渠道建立三维模型,通过CFD模拟不同工况下渠道水流流态与速度分布情况,模拟结果表明,换能器安装角度为60°时,产生直径为5.6cm漩涡,安装角度为30°时,进水口到流速均匀分布的距离为0.5 m,安装角度为45°时,进水口到流速均匀分布的距离为0.3 m,产生直径为3 cm漩涡。换能器安装角度为45°时测流段的流速对称且分布均匀,对涡流和流速分布影响较小。

不同搅拌桨设计对立式饲料混合机内流场的影响

【目的】为了提高立式饲料混合机的混合效率,需要研究不同搅拌桨形状、桨叶长度和数量条件下的混合效率,设计一款搅拌效率高的新型搅拌桨。【方法】课题组通过CFD仿真模拟,探究不同搅拌桨形状、数量以及桨叶长度对流场的影响,并根据混合机内速度场和湍流动能的变化,评估不同搅拌桨的搅拌效果。采用单因素实验设计,在每组实验中只改变一个自变量(即搅拌桨形状、数量或桨叶长度),对流场的速度和湍流动能变化进行分析研究。【结果】1)搅拌桨数量、长度不变,转速为50 r/min条件下,装配锚式搅拌装置的混合机内部流体的速度分布面积更为广阔,产生的湍流动能最大,为0.00567 m^(2)/s^(2);2)搅拌桨数量不变,桨叶从110 mm增加至150 mm时,混合机内的死区面积明显减少,桨叶附近的湍流强度明显升高;3)在锚式搅拌装置且转速为50 r/min的条件下,当主轴安装有两层搅拌桨时,混合机顶部和底部的速度都有所改善,部分区域可达到0.36 m/s,所产生的最大湍流动能为0.0048 m^(2)/s^(2),平均湍流动能分布均匀。【结论】在转速为50 r/min,液体粘度为0.0196 Pa·s,密度为1081 kg/m3的条件下,桨叶为150 mm的两层锚式搅拌装置的组合设计可显著提高流场内物料的混合均匀性和混合效率。本研究结果可为立式饲料混合机的设计和优化提供重要参考,并且对于其他类似混合机的研究也具有借鉴意义。

某弹丸无损回收装置长度设计与验证

针对超高初速炮弹回收问题,提出了一种结构简单且安全可靠的回收实验装置来回收此类炮弹。该回收装置的介质为空气与水的混合体,通过向水中加入空气形成大量液泡,使得液泡具有可压缩性,利用液泡的可压缩性以及液体的阻尼特性,既可以实现降低高速弹丸的速度,又可以保证不对弹丸结构产生损伤。通过理论分析以及利用CFD技术进行仿真,得到炮弹最终减速情况,在满足要求安全过载的情况下,得出弹丸回收过程的速度、加速度以及压力曲线。仿真结果表明,在8.6 m长的回收装置中,可以将初速为1 000 m/s的弹丸在最大过载不超过20 000 g的情况下,最终速度减为0 m/s.最后通过对仿真结果与试验验证结果进行对比,发现两者趋势以及量级都比较吻合。

新型内外管差压流量计特性研究

针对现有各种流量计机械结构较复杂、节流方式对流体的扰动大、差压信号稳定性不足的缺点,设计了一种新型内外管差压流量计。运用三维CFD模拟仿真软件对其结构进行优化设计,通过实验验证了内外管差压流量计三维CFD仿真分析结果的可靠性。以内锥流量计作为参照对象,对内外管差压流量计的特性进行了对比分析,对比分析的结果表明,内外管差压流量计较内锥流量计压力损失小、压损比小、差压信号稳定性高。为了得到本装置的其他特性参数,又进行了大量的标定试验,实验结果表明测量精度、量程比等参数均满足技术标准的要求。

基于风扇差速调节的微型植物工厂温度精准控制

微型植物工厂环境的精准调控是实现其智能化控制的前提,但是已有的环境调控方式存在各栽培层温度差异较大的问题。本研究提出在微型植物工厂内部加入混风通道并采用风扇差速调节的方式,在计算流体动力学(Computational fluid dynamics,CFD)模拟仿真中设定目标温度为20℃,通过软件计算得到各栽培层的进风量分别为0.0189 m3/s、0.0236 m3/s、0.0281 m3/s。通过风速调节旋钮对进风量进行调节,通过各层风扇的差速调节来实现各栽培层的均匀调温。结果表明,在目标温度为20℃的条件下,控温设备持续工作60 min后,未使用混风通道和风速差速调节控温方式的传统微型植物工厂内第1、第2栽培层的温度为19℃,而第3栽培层的温度为24℃,温差达到了5℃;使用混风通道和风速差速调节控温方式下的微型植物工厂,各栽培层的温度均为20.5℃左右。由结果可知,在加入混风通道并且进行风扇差速调节后,各栽培层的环境温差得到了有效改善。

通信机房精确送风技术分析与研究

以传统核心数据机房为研究对象,通过CFD仿真模拟软件Fluent建立机房模型,对上送风的数据机房的气流组织及室内热环境进行模拟,分析机房内出现局部热点的原因,对上送风机房进行精确送风节能改造,解决数据机房局部热岛现象。