随机纤维膜过滤器捕集浮游生物颗粒的DPM数值模拟

目前常用的深海浮游生物取样方法,是采用水泵抽取海水,并通过过滤技术捕捉其中的浮游生物。因此,以浮游生物过滤器为研究对象,通过随机算法建立三维纤维膜微观模型,并基于相似准则对纤维膜模型进行数值模拟研究,同时,采用拉格朗日离散相模型(DPM)追踪浮游生物颗粒在过滤器内的运动轨迹。研究结果表明:入口速度的变化对流场的压力和速度分布有显著影响,随着入口速度增加,流场内部速度差增大,流场中的压力分布出现明显的分层现象,且压力损失随入口速度增大而增大。其孔隙较小的纤维模型具有更好的过滤性能,对浮游生物颗粒的过滤效率基本稳定在80%。

基于DPM模型的压裂管线弯头冲蚀磨损影响因素分析

为进一步研究水力压裂工况条件对压裂管线90°弯头冲蚀磨损的影响规律,采用CFD(Computational Fluid Dynamics,计算流体力学)方法建立弯头流场仿真模型,基于Fluent软件中DPM(Discrete Phase Model,离散相模型)研究了压裂流体速度、支撑剂颗粒直径和质量流量对管线弯头部位冲蚀磨损的影响。结果表明,弯头冲蚀磨损主要集中在弯头外侧内壁面,最大冲蚀磨损区域出现在弯头与出口直管段连接处;冲蚀速率随流体速度增大呈指数增长,在质量流量大于1.7 kg/s、流体速度为25 m/s时颗粒直径增大引起冲蚀速率增幅最大;质量流量增大会促进冲蚀速率随粒径的增大而升高,冲蚀速率随着粒径的增大则会出现先增大再减小最后趋于稳定的现象。

基于CFD-DPM模型的T型网式过滤器冲蚀特性模拟与分析

为分析滤网冲蚀情况,采用多孔阶跃模型和滤网缩尺模型,结合CFD-DPM两相流模型通过主因素分析方法对滤网冲蚀速率规律进行数值模拟分析与预测,探求整体不同区域滤网的冲蚀效应情况,并通过基于正交试验的多因素主效应分析得出各因素对最大冲蚀速率的影响显著性大小.结果表明:在一定范围内最大冲蚀速率与颗粒粒径呈负相关而与质量流率、流速呈正相关;滤网表面中滤孔面普遍比迎水面更易受冲蚀破坏,背水面几乎不受冲蚀影响;颗粒粒径、质量流率对冲蚀高发区域范围大小影响较小(面积增幅为15.0%~16.7%),而流速对其影响较明显(面积增幅为50.0%);显著性检验中,流速、质量流率、颗粒粒径对最大冲蚀速率的P值分别为0.01280,0.00269和3.712×10^(-9),均呈显著性相关.

基于VOF-DPM模型的明渠含沙数值模拟及量水方案比选

为探究含沙水流对明渠流量测量精度的影响,基于Fluent软件采用VOF-DPM模型对明渠进行数值模拟,分别模拟不同进口流速和含沙量组合条件下渠道内流量、液位及泥沙颗粒分布,并将数值模拟结果与试验结果进行对比分析,计算出各量水设施的流量误差与液位误差。结果表明:采用VOF-DPM模型可以较好地模拟含沙水流在明渠的流态,通过开展不同流量级的流量测试可知,在不同含沙量条件下,巴歇尔槽流量计误差最小(-3%~1%),超声流量计(-4%~3%)和电磁流量计(-9%~2%)量测效果均较好,雷达流量计误差较大(-20%~4%),说明非接触式流量计在高含沙量、大流量的情况下需进一步提高测量精度;超声液位、电磁液位与雷达液位误差均较大,试验中尾部巴歇尔槽壅水以及泥沙在渠道底部淤积是造成较大液位误差的原因之一。

基于DPM固液两相流仿真的单向阀冲蚀特性研究

基于计算流体力学(CFD-DPM),结合k-ε湍流模型,建立了一种颗粒-流场双向耦合冲蚀磨损模型,以单向阀为研究对象,分析阀芯开度、颗粒粒径和浓度对过流部件壁面的冲蚀磨损影响。结果表明:阀隙是颗粒运动的高速区,磨损严重部位是阀芯底角和阀座锥面,且阀座锥面处磨损相对严重;随阀芯开度的增大,颗粒在阀隙内速度降低,对过流壁面磨损量减少;阀芯冲蚀速率随粒径增大而减小,阀座冲蚀速率随粒径增大而增大,当粒径为0.5 mm时,阀座最大冲蚀速率和平均冲蚀速率接近极大值;阀芯与阀座冲蚀速率与颗粒浓度呈正相关,阀座处磨损面积随浓度增大而增大。

基于VOF-DPM耦合的Y型喷嘴雾化研究

采用VOF-DPM(流体体积-离散相模型)耦合方法的数值模拟,研究液体黏度对Y型喷嘴内流动和喷嘴雾化性能的影响。首先对Y型喷嘴内部和外部区域进行多面体网格划分,并借助基于气液体积分数值的自适应网格加密技术有效提高气液界面识别精度。分析喷嘴内流动与喷嘴外雾化的关联,研究液体黏度对雾化性能的影响。结果表明:重油黏度较高,流速较小,喷嘴内重油不易被气体吹散和掺混,液体雾化较难。柴油密度低于重油,易被加速,导致喷雾贯穿距离大于重油,雾化更容易,柴油的喷雾锥角与重油差距不大。重油的喷雾索特平均直径d s为137.14,略高于柴油d s约0.8%。研究对评估燃烧器燃烧性能及其适应多种燃料的改造设计具有重要的应用价值。

人体咳嗽飞沫传播DPM模拟与实验对比

利用现有文献中的实验数据,对单个液滴自由落体运动过程的蒸发模型进行了验证。将离散相模型(DPM)加入蒸发模型,对人咳嗽喷出的飞沫液滴在室内随时间发展变化的特征和分布进行了模拟。模拟结果与现有不同相对湿度下的实验结果吻合得较好。在高相对湿度情况下,液滴蒸发较慢,有利于液滴的重力沉降,使得最后漂浮在空中的病毒飞沫含量更低,有助于防止病毒的传播。

基于Fluent-DPM的呼吸阀和连接储罐内部压力安全分析

以呼吸阀及连接储罐系统为研究对象,采用Fluent-DPM计算方法对具体工况条件下呼吸阀吸气过程进行计算,分析罐内流体速度场分布情况和压力变化规律,并与Cradle CFD计算结果进行对比,验证计算结果的可靠性。分别对不同管径规格的呼吸阀进行计算,结果表明:呼吸阀吸气后罐内产生两个较大的漩涡,最大速度出现在偏底部位置,速度由内向外不断增大,导致储罐更容易发生吸瘪情况;选用DN 150呼吸阀,罐内最低负压为-2 598.42 Pa,小于罐体所能承受的最大负压,罐体不会出现失稳情况。

基于DPM模型的粤港澳大湾区红色旅游品牌定位分析

粤港澳大湾区在国家发展大局中具有极为重要的战略地位,其红色旅游品牌肩负着特殊的历史使命。大湾区红色旅游品牌目前存在着定位不清晰的问题,品牌影响力有待提升。文章通过DPM品牌定位模型对大湾区红色旅游品牌进行分析,为大湾区红色旅游品牌提供了动态化定位依据,为明确其品牌体系建设思路奠定了基础。

基于VOF-DPM的横向射流雾化过程数值模拟

为高效精确模拟航空动力系统的液态燃料横向射流多尺度雾化过程,分别采用离散相模型(discrete phase model,DPM)、流体体积(volume of fluid,VOF)法耦合DPM(VOF-DPM)对横向射流雾化过程进行数值模拟,对比2种模型对横向射流雾化过程的仿真结果,并研究模型转换直径与破碎模型对横向射流雾化过程仿真结果的影响。仿真结果表明:相比DPM,VOF-DPM仿真得到的射流穿透深度更接近试验结果,射流雾化过程更真实,并且能够捕捉到更详细的流场信息;当模型转换直径较小时,不能转换为离散相颗粒的液滴相对较多,这些液滴仍由VOF求解,并阻挡气流导致在其周围产生小涡团;添加破碎模型对射流穿透深度和流场结构几乎没有影响,但导致离散相颗粒继续破碎成更多更小的颗粒。

DPM模型计算中国北方沙漠地区粉尘释放通量

本文利用DPM(Dust Production Model)模型模拟计算了我国北方沙漠地区不同的土壤微团粒在不同的地表粗糙度和地表摩擦风速下的水平跃移通量、粉尘释放通量、粉尘释放效率以及在特定量中粉尘粒子的质量和数浓度的分布,并对上述计算结果进行了讨论和分析。通过与实际观测结果进行对比的粗糙度和地表摩擦风速下粉尘释放通量后发现二者基本一致,从而证明了DPM模型是可以用来初步模拟中国北方沙漠地区的粉尘释放过程,这将有利于进一步较准确得模拟沙尘的输送、沉降以及气候效应。

结合单双行人DPM模型的交通场景行人检测

针对日常交通场景下,行人目标易被遮挡,影响行人检测效果的问题,提出一种结合单行人和双行人DPM模型的交通场景行人检测方法.该方法首先从INRIA、ETH等行人数据集中提取训练样本的DPM特征,通过Latent SVM方法训练得到单、双人DPM模型;然后采用分类检测方法,将交通场景行人分为单独分布行人和混合分布行人两类.检测时首先使用双行人模型SDP-DPM对目标图像进行目标匹配,如果没有检测到双行人目标,则判定为单独分布行人情况,转而使用单行人模型SP-DPM进行检测,并保存检测结果;如果检测到双行人目标,则判定为混合分布行人情况,此时先保存对应的双行人滤波响应,再使用单行人模型进行二次检测,并将两次检测的结果进行加权结合.实验结果表明,本文算法能够在行人相互遮挡严重的交通环境下,有效检测出行人,整体精度优于传统的DPM算法和当前行人检测的主要流行算法.

基于DPM模型的街谷内颗粒物扩散特性研究

通过采用离散相模型(DPM),对等高对称街谷和非等高不对称街谷在参考风速Zref=2m/s时,粒径dp=10μm的固体颗粒物在街谷内的扩散分布进行了数值研究.计算湍流模型选用重正化群两方程模型,计算结果表明在城市风场作用下会导致街谷内空气呈漩涡流动,街谷几何形状变化影响街谷内污染物浓度分布,且在深街谷(B/H=0.5)和上游建筑高于下游建筑的非对称街谷(H1/H2=2)中街谷内空气颗粒无量纲浓度远高于同类型其它几何尺寸街谷.

陶瓷料浆喷雾干燥三维DPM数值模拟

针对现有陶瓷料浆喷雾干燥二维数学模型简化了干燥过程中干燥塔内复杂气固两相运动,造成计算结果与实际存在较大偏差等问题,基于CFD方法,采用DPM模型描述干燥塔中陶瓷料浆颗粒相运动轨迹,进行陶瓷料浆喷雾干燥过程三维数学模型构建及数值求解。在数学模型经实验验证有效的基础上,模拟了不同料浆流量、入口热空气温度的陶瓷料浆喷雾干燥过程,对比分析了干燥塔中颗粒粒径分布、空气湿度场、颗粒温度变化情况,获得了陶瓷料浆喷雾干燥的最佳操作参数。对于此小型喷雾干燥装置,当陶瓷料浆初始湿含量为60%、入口热空气速度为0.3 m·s-1时,最佳的陶瓷料浆流量和入口热空气温度参数值分别为0.01 kg·s-1和413 K。

基于钻孔过程监测系统(DPM)全钻分析的钻孔过程塌孔监测

利用钻机在地表面成孔是边坡工程里最常见和重要的操作之一。钻孔的成孔质量决定了土钉、锚杆的灌浆体质量,从而影响了边坡加固的效果。而影响钻孔成孔质量的关键因素是钻孔过程中的塌孔现象。这篇论文给出了一个经济、快速、准确地定位塌孔位置的方法。该方法应用基于Labview编制而成的实时分析程序对钻孔过程监测系统(DPM)提供的实时监测数据进行全钻分析,所有钻孔过程中遇到的塌孔区都能被准确定位,有效地提高了成孔的质量,防止了工程质量事故的发生。

风沙跃移轨迹的DPM数值模拟

对风沙跃移运动采用离散模型进行数值计算,对沙粒相采用离散相模型(DPM模型),研究沙粒在跃移运动过程中的运动轨迹与摩阻风速及粒径大小的关系。模拟结果表明:随摩阻风速的增大,跃移轨迹高度逐渐降低,跃移轨迹长度逐渐增长;随沙粒粒径的增大,跃移轨迹高度逐渐增大,跃移轨迹长度逐渐缩短;跃移轨迹长度与跃移轨迹高度的比值(L/H)随摩阻风速的增大而增大,呈对数关系,随沙粒粒径的增大而减小,呈幂函数关系。

基于CFD-DPM的陶瓷料浆喷雾干燥过程数值模拟

针对陶瓷料浆喷雾干燥过程中干燥塔内气固两相流动及传热传质复杂,温度场、速度场、湿度场、颗粒直径分布等难于测量问题,基于CFD方法,采用DPM模型描述陶瓷料浆颗粒运动轨迹,构建陶瓷料浆喷雾干燥过程二维轴对称数学模型,并进行了数值模拟。搭建喷雾干燥试验装置,开展了陶瓷料浆喷雾干燥实验,实验测得颗粒直径分布、颗粒湿含量与模拟结果吻合,验证了该模型的有效性。陶瓷料浆喷雾干燥过程数值模拟得到了干燥塔内空气湿度、速度、温度分布,以及颗粒的运动轨迹、湿含量情况,可为陶瓷料浆喷雾干燥塔的优化设计提供理论指导。

半干旱农田地区DPM模型适用性初步研究

DPM模型是根据粉尘释放通量与粉尘跃移通量及跃移颗粒的动能通量成正比的原理,由土壤微团粒跃移模块以及粉尘粒子释放模块构成的。为验证DPM模型在半干旱地区农田的适用性,选取了半干旱地区陕西中北部4种典型土壤类型农田进行野外观测研究,计算分析了各观测区的地表空气动力学粗糙度、表土微团粒粒度、摩阻风速和起动摩阻风速,对比分析了不同土壤类型、不同季节DPM模型模拟的准确性。结果表明,DPM模型可以用于模拟预测我国半干旱区农田不同土壤类型粉尘释放通量,可以较好地用于模拟预测半干旱农田夏冬两季节的粉尘释放通量。

基于DPM系统的风化岩软弱区定位以及性质描述

风化岩体中存在软弱区,这些软弱区导致岩体的力学性能大幅度降低。现阶段往往采用地质钻孔取样对岩体中的软弱区进行定位以及性质分析。但是,由于造价以及工期方面的原因,地质钻孔数量非常有限,这些软弱区很难被有效定位,这在分析风化岩体的力学性能中造成了很大的隐患,成为边坡、基坑设计施工过程中岩体失稳的重要原因。本文介绍了一个风化岩体软弱区定位和性质描述的新方法。该方法应用钻孔过程监测系统(DPM)对土钉、锚杆、抗滑桩以及其他加固体的钻孔过程进行监测,无需取样,通过对钻孔过程数据的分析,实现对软弱区的定位和性质描述。工程实例证明,基于DPM系统的钻孔过程分析方法能够快速有效的定位和描述风化岩体中的软弱区。该方法的出现为风化岩体的工程勘察提供了新的思路,为基于该方法的岩体质量评价系统的建立打下了坚实的基础。

基于DPM模型的光伏组件冲蚀磨损特性分析

文章运用离散相模型(DPM)模拟了风沙气固两相流中的沙粒对光伏组件表面的冲蚀磨损,分析了不同的风速、沙粒粒径、安装倾角下,光伏组件表面冲蚀率的变化情况。研究结果表明:光伏组件表面的冲蚀率随着风速的变化呈指数变化趋势;光伏组件表面冲蚀率随着安装倾角的变化而发生明显变化。这说明风速和安装倾角是影响光伏组件表面冲蚀率的两个重要因素。