Blended-fuel based EDC combustion model and its application in heptane-ethanol fire simulation

The blended-fuel based eddy-dissipation-concept combustion model was newly developed in the FireFOAM framework, and applied to simulate 30 cm×30 cm heptane-ethanol pool fire. Comparison was made of fire height, centerline temperature against experimental measurements, which shows that they match very well with each other. However, further studies are needed to examine the validation of this model in fire simulations with various scales.

西洱河梯级水电站EDC的研究和应用分析

基于实用的梯级水电站优化运行原则,提出了一种新的针对中小型梯级水电站的经济调度控制(EDC)数学模型,并给出了该模型的工程化求解算法。较为详细地分析了西洱河梯级水电站EDC工程应用中的问题及解决对策。西洱河梯级水电站EDC成功投运1年多来,已取得了良好的经济效益。

基于EDC模型的含HCN火灾烟气数值模拟及毒性评价

在大涡模拟中嵌入湍流涡耗散概念(EDC)模型,可实现全尺度火灾过程中复杂化学反应的数值模拟及毒性气体产物的捕集。利用新模型对某沙发作坊火灾场景进行数值重构,并利用N-GAS模型评估火灾烟气的毒性,研究氰化氢(HCN)对火灾烟气毒性的影响。结果表明:全尺度火灾场景中基于EDC模型的火灾烟气数值模拟具有可行性;火灾烟气毒性评价显示人员死亡的主要原因是烟气毒性作用,并非高温灼烧,与火灾调查结果一致;含HCN的烟气毒性评价值超出不含HCN的烟气一个数量级,且超出危险临界值1.0;HCN的存在极大地增加了火灾烟气的毒性,表明其对多组分火灾烟气毒性有重要影响。

EDC模型在三维燃烧流场数值模拟的应用

采用涡耗散概念(EDC)模型,对等离子发生器内三维湍流燃烧流场进行数值模拟.燃料采用甲烷.在数值模拟时,湍流模型采用RNG模型,欧姆热电弧用等效热弧代替.数值模拟结果得出了在空气过量系数α<1情况下的流场特性参数和产物分布.通过对数值模拟结果的分析,实现了EDC模型对多步化学反应的模拟和对活性物质的预测,并为优化设计等离子发生器结构,更好地组织燃烧流场提供了依据.

珠江流域人群对典型EDCs的暴露及致癌风险评价

研究以珠江流域为例,结合美国EPA致癌风险评估模型,通过构建多介质-多途径暴露模型,定量评估了该区域居民暴露于镉(Cd)、滴滴涕(DDT)和多氯联苯(PCBs)等典型EDCs污染物的致癌风险,分析风险来源、暴露介质及暴露途径,并探讨不同环境介质的致癌风险贡献率.结果表明:Cd、DDT和PCBs的暴露剂量达2.36×10-4,6.46×10-5,4.62×10-5mg/(kg·d);暴露途径中经口摄入是最主要途径;总致癌风险为2.04×10-4,高于国内外所规定的可接受致癌风险水平上限(1×10-4),环境介质中蔬菜和大米对致癌风险贡献较大,区域主要典型EDCs污染物Cd和PCBs对致癌风险贡献率较大(分别达44%、45%).

GSP气化炉内多相湍流反应流动模拟研究

采用涡耗散概念(EDC)模型,对某化工厂的GSP气化炉内多相反应流场进行了数值模拟研究。计算中采用Realizable k-ε湍流模型对雷诺平均后的N-S方程进行封闭;采用离散相随机轨道模型来模拟气化炉内煤颗粒的弥散运动;采用P1模型对燃烧的辐射传热进行模拟。计算结果表明:气化炉内为强旋射流流场,颗粒在气化炉顶部回流区、壁面和中下部回流区富集;炉内存在扩展火焰,且火焰末端与壁面接触;沿气化炉从上到下,温度先升高后降低;炉内CO和H2体积分数先减小后增大,而CO2和H2O的体积分数先增大后减小。

硫磺回收燃烧炉气体混合效果分析及其结构优化

现役旋流燃烧炉存在气体混合效果不理想,硫转化不完全的问题。为了提高燃烧炉的硫转化率,根据现役燃烧炉结构特点建立了燃烧炉三维实体模型,采用Realizablek-ε双方程湍流模型及EDC燃烧模型对炉内燃烧场进行了数值模拟,重点考察了高旋流装置下燃烧器内的气体混合效果及组分分布情况;在此基础上提出了增设外环酸气入口的结构改进措施。结果表明:现役高旋流装置对炉内H2S和SO2的二次混合不利,采用外环酸气入口对酸气进行分流可有效提高炉内气体混合效果,提高炉内燃烧稳定性,并起到节能、降耗的作用。

不同同轴空气流速下甲烷射流扩散火焰NO_x的生成特性

对不同同轴空气流速和同轴空气为脉动流时的甲烷湍流扩散火焰NOx排放特性进行了研究,分别采用标量联合概率密度函数(PDF)湍流燃烧模型和涡耗散概念模型(EDC)进行了计算,并与试验值进行了对比.结果表明:EDC模型能较准确地预测NOx的生成,而PDF模型中的mod-ified curl分子混合模型存在一定的缺陷;提高同轴空气流速或当同轴空气流为脉动流时,NOx排放降低;当同轴空气流速提高时,火焰面的标量耗散率提高,由湍流强度增大引起的辐射损失增加,且生成物与空气的快速混合使火焰面变窄,降低了NO的生成,但提高了NO向NO2的转化率;当同轴空气为周期性速度脉动流(频率100 Hz)时,与定常速度相比,时均NOx排放指数降低.

氢气喷射火的大涡模拟

基于OpenFOAM平台,嵌入基于大涡模拟思想的涡耗散概念燃烧模型改进的fvDOM辐射计算模型,采用氢单步化学反应模型来计算细结构的反应速率.对不同喷射速度和喷口直径的低速氢喷射火进行模拟.结果表明,采用该计算模型获得的火焰高度与理论预测值基本一致;随着氢喷射速度的增大,火焰高度增加,喷射火最高温度降低,但最高温度点的位置上升;随着氢喷口直径增大,火焰高度增加,最高温度点的位置上移,但火焰最高温度基本维持不变.

海战场自然环境建模与仿真数据模型研究

环境数据模型是实现海战场自然环境建模与仿真的核心与基础。本文以海军武器装备仿真应用为背景,对海战场自然环境数据模型进行较为深入的研究,并初步设计海战场自然环境数据模型框架,对以往的环境数据模型进行有意义的扩展;最后,对海战场自然环境要素进行分类提取,在C++开发平台上建立该环境数据模型的类库。

RBCC和TBCC组合发动机在RLV上的应用

论述了吸气式组合发动机在新一代可重复使用运载器上的使用现状,分析了各种组合方案的优势和特点,着重介绍了RBCC、TBCC的应用对飞行器总体性能的影响,并提出了两种较优的飞行器组合结构方案。

氢气-空气预混火焰传播特性的数值模拟研究

应用Fluent流体计算软件,基于标准湍流k-ε模型和EDC燃烧模型,采用SIMPLE格式算法对常温常压下对常温常压下氢气/空气预混火焰在光滑管道中的传播特性进行二维数值模拟,获得火焰传播速度、火焰结构、表面积、火焰到达位置和时刻沿管道变化情况。结果表明:火焰传播速度先增加后逐渐减小。在离点火端105 mm处到达最大值,之后逐渐降低。在t=9.1 ms时,火焰开始逐渐呈现典型的郁金香结构。火焰在初始加速阶段的主要物理机理是前方未燃气体受到前驱压缩波作用而被加热和压缩的正反馈微分加速机制,此后在管右端的反射压缩波影响下火焰传播速度略有降低。

亚燃燃烧室两相反应流场的燃烧模型

简要介绍6种可用于亚燃冲压发动机燃烧室计算模型的原理、特点及发展状况;选用两个有代表性的涡耗散概念模型与局部化学平衡模型的计算结果进行分析对比。定量结果显示,基于动力学反应机制的涡耗散概念模型对燃烧室流场的整体描述较好,基于快速反应的局部化学平衡模型会出现燃烧室火焰面前移现象,对于稳定器后方的流场计算结果,二者是一致的。由于考虑的组分较少,涡耗散概念模型计算的温度峰值要高于化学平衡模型的计算结果。两个模型计算的燃烧室室压、喷管出口总温等总体参数均与试验值接近。

不同环境激素吸附行为及机理的对比研究

文章研究了环境激素类污染物在土壤中吸附的动力学、热力学过程,并进行相关参数分析和模型构建。结果显示,5种环境激素的吸附过程分为快速吸附、慢速吸附、平衡3个阶段,动力学过程均符合二级动力学方程;Freundlich等温模型的拟合度最高,吸附过程均为物理过程,并且放出热量。

我国生殖内分泌肿瘤的时间及地理分布研究

目的 分析我国女性乳腺癌、卵巢癌 ,男性前列腺癌以及睾丸肿瘤死亡率的时间变化趋势和地区分布特点。方法 收集全国慢性病死亡监测系统 14 5个监测点 1991～ 1999年上述 4类肿瘤死亡的监测数据 ,运用GM (1,1)法拟合及预测肿瘤的时间变化趋势 ;收集 1999年度全国 31个省、自治区及直辖市的粮食总产量和工业废水、废气和固体废物排放总量资料 ,用K -means聚类分析方法对地区进行分类 ;运用方差分析法比较各分类地区的内分泌肿瘤死亡密度。结果 全国乳腺癌死亡率随监测时间呈上升趋势 ,GM (1,1)模型为 :^y(t+1) =(1.5 2 9+47.2 9)e0 .0 2 74T-4 7.2 9;工业污染重的地区乳腺癌死亡率显著高于污染轻的地区 (P <0 0 5 ) ;粮食产量高和工业污染重的地区乳腺癌死亡率随监测时间呈上升趋势。结论 我国乳腺癌可能与外环境工农业污染有关 ,尤其可能与环境内分泌干扰物(EDCs)污染有关。

新型地质力学模型实验系统的研制与应用

为进一步完善地下工程领域模型试验研究手段存在的不足,自主研发了一套新型地质力学模型实验系统,并以某矿煤巷掘进期间围岩变形演化特征研究为依托,通过试验结果与现场实测结果对比,验证了试验系统的可行性与可靠性。采用280个液压作动器实现了多方向主动稳定加载,能够还原地下工程围岩真实应力场分布特征;扩大了有效加载区域,较为显著地降低了尺寸效应与边界条件因素对试验结果精度的影响程度;首次综合采用了EDC伺服液压控制系统、光电编码器及数据实时传输系统,实现了数据实时采集,提高了数据采集准确度。试验结果表明:巷道开挖与支护过程中,模型巷道围岩变形规律与现场实测基本吻合,围岩变形主要特征基本一致,验证了该系统能够较好体现原型巷道围岩动态演化特征,具有一定工程应用价值,为地下工程围岩稳定性研究提供了良好途径。

多重射流气相燃烧反应器内三维流场的数值模拟

采用标准的k-ε湍流模型、EDC(涡耗散)燃烧模型和DO(离散坐标)辐射换热模型对多重射流燃烧反应器内的流动及燃烧状况进行了三维全尺寸数值模拟。研究了不同工艺条件下燃烧反应器内温度、速度以及各反应组分的分布状况,考察了燃烧反应器径向温度分布等参数对最终颗粒尺寸、形貌特征的影响规律,并与同工艺条件下实验结果进行了验证,数值模拟与实验结果吻合良好。所建立的数学模型为燃烧反应器结构设计和工艺条件优化提供了依据,同时模拟结果也为纳米颗粒成核生长过程的研究提供理论依据。

含铝复合推进剂燃烧与流动数值模拟

为了研究含铝复合推进剂在发动机中的燃烧与流动、铝金属在发动机内的多相燃烧问题,对某含铝复合推进剂发动机内流场进行数值模拟。基于FLUENT软件,根据气相燃烧与非均相燃烧理论,应用EDC燃烧模型以及颗粒表面反应模型,建立了含铝复合推进剂燃料的二维两相湍流燃烧模型,验证了颗粒表面反应模型计算铝燃烧的可行性,模拟了不同颗粒相Al2O3含量下发动机内流场的分布,得出了压力、温度等发动机参数的变化趋势。结果表明,颗粒表面反应模型可较好地模拟发动机内铝燃烧的宏观现象,发动机燃气中颗粒相含量对发动机内流场有显著的影响。随着颗粒相含量的增加发动机燃烧室压力降低,温度升高;发动机两相流损失增加,发动机推力降低。

含铝复合推进剂分布燃烧数值模拟

为研究发动机内含铝复合推进剂以及铝的燃烧,基于FLUENT软件,应用EDC模型和颗粒表面反应模型,建立了固体火箭发动机内流场两相流分布燃烧模型,对AP/HTPB/Al复合推进剂固体火箭发动机内流场进行了数值计算。计算结果表明,与表面燃烧相比,铝的燃烧导致发动机内出现了延长的燃烧区域,铝燃烧贯穿整个发动机燃烧室,形成分布燃烧;延长的燃烧区域导致发动机内流场分布不均匀,燃烧室是非等温的,温度由燃面附近的2600 K增长到3600 K,燃烧室核心区域温度约为3200 K;铝燃烧消耗的同时生成其他产物,也导致燃烧室内燃气组分和密度的分布不均匀;铝的燃烧是一个复杂的物理化学过程,对发动机内流场有着重要影响,颗粒相始终贯穿整个发动机,最终从喷管喷出。

热伴流温度对CH_4/H_2射流MILD燃烧影响的数值模拟

对某MILD燃烧器进行简化,采用自定义的κ-ε模型(其中C1ε=1.6),并且选择基于详细化学机理Gri-Mech 3.0的EDC模型对CH4/H2混合燃料热伴流射流燃烧过程进行数值模拟。发现外围伴流空气在距离喷嘴出口100 mm处,开始影响反应区。通过改变数值模拟中的热伴流温度,发现随着伴流温度的升高,φ(CO)呈线性增长,φ(NO)呈指数增长,并且当热伴流温度为1 250 K时,燃烧效率达到最大值。