燃烧超细颗粒声波团聚的谱分布数值模拟

在简要介绍声波团聚超细颗粒物的动力学机理的基础上，利用区域算法求解超细颗粒声波团聚的动力学方程(GDE)，数值模拟了声波团聚前后的超细颗粒的谱分布变化，并同相关实验数据和数值算法进行了比较和分析．区域算法结果和实验数据以及数值解之间吻合较好，并且利用该算法研究了颗粒质量浓度、声波频率和声波强度对超细颗粒团聚效果的影响，结果表明颗粒质量浓度和声强的增加均有利于颗粒的团聚，而声波频率则存在一个最佳值．     

不同粒径分布颗粒声波团聚联合喷雾实验研究

针对不同粒径分布的飞灰颗粒进行了声波团聚联合喷雾实验研究.实验结果表明,喷雾不改变声波团聚最佳频率,在1 200 Hz时团聚效果最好.颗粒物团聚效果与粒径分布有关,粒径分布范围较小的颗粒团聚效率随声压级增大而增大,粒径分布范围较宽的颗粒存在最佳声压级,声压级过高易引发团聚体破碎,降低团聚效率.加入喷雾能够提高团聚效率,同时避免宽粒径范围颗粒在高声压级下的团聚破碎.     

燃煤锅炉脱硝系统飞灰分离装置的应用

通过数值模拟的方法,介绍了一种用于燃煤锅炉脱硝系统的飞灰分离装置,分析结果和实际应用情况表明,该装置对于烟气中的大颗粒飞灰具有良好的分离作用,有效解决了大颗粒飞灰对脱硝反应器内催化剂的堵塞磨损问题。     

燃煤PM_10_在磁场中聚并脱除理论与实验研究

提出了燃煤可吸入颗粒物在均匀磁场中的二元碰撞聚并模型,模型通过直接跟踪在磁偶极子力、气体曳力、布朗力和重力作用下做相对运动的粒子,根据粒子的相对运动轨迹确定燃煤细微飞灰粒子间的聚并系数。在数值计算获得聚并系数的基础上,应用求解粒子聚并动力学方程的区域算法,计算了东胜烟煤燃烧产生的飞灰细微粒子在均匀磁场中的聚并脱除效率,并与实验进行了比较。结果表明,在0.098～9.314μm粒径范围内,0.576～3.758μm粒径的飞灰粒子聚并脱除效率最高;总脱除效率随外磁场强度、颗粒质量浓度以及粒子在磁场中停留时间的增加而增大,粒子饱和磁化时,总脱除效率达到最大值;实验结果与数值模拟结果相一致。模型预测结果表明,当颗粒质量浓度为40 g/m3时,燃煤飞灰细微粒子的总脱除效率可达52%。     

多峰分布颗粒物PM2.5的化学团聚实验研究

为减少燃煤电站PM_(2.5)的排放量,采用燃煤飞灰化学团聚热态系统,以燃煤电站飞灰为研究对象,在模拟烟气中进行添加化学团聚剂的实验研究,综合考察团聚剂添加前后PM_(2.5)体积分布和微观形貌变化,以及团聚剂浓度、烟气浓度、p H值、停留时间、雾化液滴粒径和添加点温度对团聚效果的影响。结果表明:表面活性剂浓度为0.025%时团聚效果最佳,添加团聚剂后通过润湿作用、固桥力,可增强PM_(2.5)和大颗粒之间的结合性能,有利于形成超大团聚体,标准工况下PM_(2.5)团聚效率可达90%以上;增加团聚剂浓度可促进PM_(2.5)团聚;团聚剂添加量要与烟尘浓度相适宜;适当降低团聚剂的p H值有利于PM_(2.5)团聚;布置化学团聚系统时要综合考虑停留时间、雾化液滴粒径及添加点温度的影响,以免化学团聚剂蒸发不完全。     

300MW燃煤锅炉静电除尘器的现场实验和数值模拟

采用实验研究和数值模拟的方法对除尘装置收集烟尘颗粒的过程进行定量描述,是发展高效可吸入颗粒物(PM)除尘方案的理论基础.对300 MW燃煤锅炉静电除尘器(ESP)前后的飞灰颗粒进行在线采样,以研究其尺度分布规律和排放特征,采样系统由高温水冷取样管、旋风分离器和低压撞击器组成.实验结果表明,ESP前后飞灰颗粒呈典型的双峰分布,峰值出现在0.08μm和2～5 μm附近.然后以ESP进口实验结果为初始条件,采用事件驱动常体积法对ESP的除尘过程进行颗粒群平衡模拟,能够得到烟尘颗粒尺度谱在ESP纵向长度上演变过程的细节信息,ESP出口颗粒尺度分布的模拟结果与试验结果较为吻合.     

燃煤飞灰中可吸入颗粒物在磁场中聚并收尘试验研究

针对燃煤电站锅炉飞灰这种弱磁性可吸入颗粒物,将由专门研制的气溶胶发生器产生的气溶胶(PM10)颗粒按照粒径大小分为12等级,利用低压电称冲击器ELPI测试在不同磁感应强度下各级颗粒浓度的变化,考察磁场对颗粒磁聚并的影响.结果表明,燃煤飞灰这种弱磁性粉尘在磁场中有一定的聚并作用,对其中PM2.5的颗粒聚并的效果更明显.     

驻波声场中细微颗粒凝并的数值模拟

为揭示燃烧源细微颗粒的声凝并机理与效果,采用数值模拟方法对水平驻波声场作用下细微颗粒的运动和凝并特性进行研究.通过实验对细微颗粒运动特性数值模拟结果进行验证,基于多重蒙特卡罗(multi-Monte Carlo)方法的硬球模型研究细微颗粒之间的凝并.结果表明:在极短时间内,颗粒粒径分布发生显著改变,团聚现象明显;颗粒在声场中的停留时间对团聚的发生有重要影响;增大细微颗粒浓度,团聚发生强烈;采用高强度声场,是提高团聚效果的有力措施.     

变频声波团聚超细液滴气溶胶的实验研究

声波团聚技术是细颗粒物排放控制领域极具潜力的预处理方法。为提高团聚效率,提出了变频声波团聚的新方法。以热雾机产生的超细液滴气溶胶为研究对象,进行了定频与变频声波的团聚实验并比较两种条件下的团聚效率。此外,还实验研究了变频声波各种参数对团聚效率的影响。结果表明:在实验条件为10 W声功率、30 s团聚时间的情况下,6 kHz向1 kHz线性降低的变频声波处理30 s后,相对液滴含量较6 kHz定频声波条件下低8.12%,这表明变频声波符合液滴生长规律,对粒径不断变化的液滴团聚效率更高;当声功率较小时,提高声功率将使得团聚效率成比例地增加,直到相应的非线性声效应变得明显为止;较高的初始质量浓度意味着液滴间距更短,可显著提高声波引起的液滴间碰撞概率和团聚概率。     

声波团聚脱除柴油机尾气中超细颗粒物的试验研究

利用低频率高强度声场试验装置,进行了脱除柴油机尾气中超细颗粒物的试验研究.由电称低压冲击器ELPI实时在线测量烟气中颗粒浓度在声波作用前后的变化,系统研究了声场强度、停留时间和颗粒数目浓度对细颗粒脱除效率的影响.结果表明,低频高强声场对柴油机尾气中的超细颗粒具有较高的团聚清除效果,提高声场强度、适当延长停留时间和增大初始颗粒数目浓度均有利于颗粒物的声波团聚脱除.当声波频率为1 kHz、团聚窜内声场强度达到161.5 dB时,0.023～10 μm粒径的颗粒数目浓度可减少55.7%.试验结果表明低频高强声波场是一种控制柴油机尾气中超细颗粒排放的有效方法.     

柴油机进气道流热耦合计算研究

通过数值模拟方法对气道进行计算，计算结果与实验结果基本相符，证明了数值计算的可靠度。然后计算得到了气道直道弯道部分的准则方程式，最后分析了离心浮升力对气道内部对流换热的影响。     

涡轮叶片气动性能影响因素的实验与数值研究

本文利用实验与数值模拟的方法研究航空发动机涡轮叶栅在改变节距时,其总压损失、出口气流角及叶栅表面静压系数的变化。通过实验和数值计算的结果对比,验证了数值计算的准确性。数值模拟结果显示：相对节距t在0．5—1．0范围内变化,叶栅的总压损失在t=0．9时达最小;叶栅人口攻角从-10°逐渐增加至＋10°时,总压损失呈现递增的趋势;随着相对节距每增加0．1,气流出口角相应增加大约2°;随着叶栅相对节距的增加,附面层增厚、脱离,叶型损失增大。     

柴油机进气道流热耦合计算研究

通过数值模拟方法对气道进行计算,计算结果与实验结果基本相符,证明了数值计算的可靠度。然后计算得到了气道直道弯道部分的准则方程式,最后分析了离心浮升力对气道内部对流换热的影响。     

燃气加热炉炉内温度场的模拟研究

利用CFD软件对燃气加热炉炉内温度场进行模拟,并与实验系统实测数据进行对比,结果表明数值模拟能够反映出炉膛内的温度场情况。数值模拟方法,对加热炉的设计或者现有炉子的改进,都有有益的帮助。     

Numerical and experimental study on aerodynamic performance of small axial flow fan with splitter blades

To improve the aerodynamic performance of small axial flow fan, in this paper the design of a small axial flow fan with splitter blades is studied. The RNG k-ε turbulence model and SIMPLE algorithm were applied to the steady simulation calculation of the flow field, and its result was used as the initial field of the large eddy simulation to calculate the unsteady pressure field. The FW-H noise model was adopted to predict aerodynamic noise in the six monitoring points. Fast Fourier transform algorithm was applied to process the pressure signal. Experiment of noise testing was done to further investigate the aerodynamic noise of fans. And then the results obtained from the numerical simulation and experiment were described and analyzed. The results show that the static characteristics of small axial fan with splitter blades are similar with the prototype fan, and the static characteristics are improved within a certain range of flux. The power spectral density at the six monitoring points of small axial flow fan with splitter blades have decreased to some extent. The experimental results show sound pressure level of new fan has reduced in most frequency bands by comparing with prototype fan. The research results will provide a proof for parameter optimization and noise prediction of small axial flow fans with high performance.     

低温热管地热利用试验及数值模拟

采用低温热管技术有效利用地热,可解决输送低温流体埋地管道周围土壤的冻胀问题。对冻土层的温度场进行理论分析,并开展初步试验研究和数值模拟计算,模拟结果与试验值基本一致,为解决工程实际问题提供一定参考。     

表孔弧形闸门静力数值模拟

应力监测是闸门实时在线监测系统的重要组成部分,为使应力监测结果更精确,欲借助数值模拟还原清零状态时各个点位的应力值。为验证其可行性,在现场进行空载试验,得到闸门在100、8000、9800mm开度时各点位的应力值;再利用有限元软件数值模拟闸门相应状态的静力,并对比数值模拟结果与闸门实时在线监测系统监测的结果。结果表明,数值模拟结果与实际空载试验数据匹配良好,可以使用数值模拟为闸门实时在线监测系统提供清零后的初始应力值。研究成果可为闸门应力实时监测提供参考。     

零维模型在二甲醚发动机工作过程中的应用研究

利用韦伯(WIEBE)模型、WASTON模型、Whitehouse-Way模型模拟计算二甲醚(DME)发动机的工作过程,将模拟计算示功图与试验结果对比,检验上述模型在预测二甲醚发动机燃烧规律方面的准确性。对比结果表明,在适当调整喷油正时、燃烧始角、循环供油量、循环初始压力和初始温度以及燃料热值等初始参数的基础上,上述模型的模拟计算结果与二甲醚发动机试验测定数据基本相近。说明上述各模型不仅适用于理想状态下的柴油发动机运行参数预测,亦适用于二甲醚发动机运行参数的预测。     

柴油机排气道数值模拟和优化设计

使用Fluent软件对不同气门升程的排气道流场进行CFD数值模拟,并将计算结果同试验数据进行对比,发现两种方法获得的流量数据吻合良好。通过对数值模拟结果进行分析,指出了排气道改进的方向,改进后排气道的数值模拟结果显示流量系数获得较大提升。     

翅柱复合型冷却器表面传热性能的数值研究

提出一种用于油液冷却的新型翅柱复合型冷却器,并应用SIMPLE算法对于其二维简化模型在不同工况下的表面传热及流动阻力进行数值模拟。将模拟结果与试验和经验关联式相比较,吻合情况良好,表明此算法和所简化的模型是合理的。根据数值模拟结果研究这种传热表面的传热机理,分析翅柱位置及几何参数对流动与传热的影响,对该新型翅片的推广及优化设计有较大帮助。