二维双支腿流化床内气体混合特性

Experiments of gas mixing between two half-beds were performed in a dual-leg circulating fluidized bed(DL-CFB)240 mm in width,40 mm in depth and 2000 mm in height by using glass beads with diameter of 0.25-0.28 mm as bed material.SO₂ and CO as the gas tracers entering the left and right distributors separately were used to simulate the gas mixing between the two legs.MSD(mean square displacement)model was adopted to calculate the gas dispersion coefficient(D_w)which was used to investigate the effect of fluidization velocity and bed material inventory on gas mixing in the DL-CFB.The experimental results showed that D_w was about 50-300 cm²穝^-1 at different fluidization velocities and bed material inventories.A higher fluidization velocity benefited particles exchange between two half-beds,which intensified the gas-solids interactions at the region with higher solids volume fraction.The gas mixing in the lower region of the DL-CFB was stronger than that in the upper region of the bed.A higher bed inventory was helpful to gas mixing at a lower fluidization velocity,while a higher fluidization velocity weakened gas mixing because of higher solids concentration in the center of the bed that prevented gas mixing.     

碳化硅晶体生长炉辐射换热特性的数值模拟

采用C语言搭建了碳化硅(SiC)晶体生长炉三维温度场数值模拟平台,基于柱坐标系构建生长炉物理模型,采用有限体积法离散数学模型,利用S2S(Surface to Surface)辐射模型考察了生长室内的辐射换热特性,提出判断辐射面可视性的最短距离法. 模拟了电流强度1250 A、电流频率16 kHz条件下的生长炉温度场,定量揭示了生长室内的辐射换热强度;采用标准偏差法研究了线圈结构对晶体内部温度及温度梯度均匀性的影响. 结果表明,螺旋电磁加热线圈容易导致生长炉内部温度场呈非轴对称特性分布;辐射热流较导热热流大102~103倍,辐射换热促使生长室内温度分布均匀;螺旋线圈的布置方式使晶体截面温度呈非轴对称分布,造成温度梯度的均匀性变差,晶体生长过程中容易产生热应力,影响晶体质量.     

双支腿流化床压力脉动的递归分析

采用递归图系统研究了流化风速、床存量对双支腿流化床(DL-FB)内气固流动混沌特性的影响规律。DL-FB的宽、深和高分别为0.24、0.04和2.0 m,支腿高为0.16 m,使用粒径范围为0.25～0.28的玻璃珠作为床料。结果表明递归图可用于描述DL-FB内的气固两相流动的混沌特性,且DL-FB内的气固流动较单布风板流化床复杂。DL-FB系统熵随着流化气速的增加呈"M"型曲线变化。DL-FB系统随气速的增加会出现低速颗粒未交换段、低速颗粒交换起始段、颗粒交换段和颗粒悬浮段。床存量对系统熵的影响较大且没有明显规律。DL-FB内的压力脉动包含气泡行为和颗粒交换在半床间交换行为。     

空气环境下线板电除尘器RS芒刺的放电特性

搭建自动、连续测量线板静电除尘器收尘阳极板电流密度实验系统,利用MATLAB程序生成电流密度分布等值线图,采用400mm×400mm的印刷电路板作为电流密度测试区域,包含400个19mm×19mm的电流密度采集单元。实验研究了恒压负直流高压电源电压Uop=0~60kV时,RS芒刺线管径(D)、大齿弯曲半径(R)、芒刺齿数(n)、阴极线放置型式对伏安特性的影响,Uop=55kV时收尘极板上电流密度分布,以及Uop=40和55kV时各因素对收尘极板的电流平均密度及其标准差的影响。结果表明,增加D、增大R、增加n、减少芒刺与极板的间距均有利于提高阴极线的放电能力;收尘极板平均电流密度(ρwall_ave)随着R的增加呈线性增加,R=20mm时的(ρwall_ave)较R=10mm时提升36.4%,阳极板电流密度标准差随着R的增加呈线性减小,电流密度分布均匀性提高;斜45°放置的阴极线中心区向收尘极板一侧偏离。整体来说,增加电源运行电压,有利于提高收尘极板电流密度分布的均匀性。     

埋管流化床颗粒流动行为的数值模拟

提出区域覆盖法,实现了正交结构化网格(DEM网格)与非规则网格(Fluent网格)的快速耦合,通过减少颗粒搜索量的方法,提高计算效率;采用向量法高效、精确定位颗粒在非规则网格内的位置,进而形成基于非规则网格的CFD-DEM数值模拟平台。在宽和高分别为250 mm和800 mm的二维多埋管流化床内对颗粒流动行为进行了数值模拟研究。结果表明:基于区域覆盖法建立的CFD-DEM模型能够模拟具有复杂几何结构流化床内的气固流动行为;多埋管流化床内的颗粒上升流磨损埋管的迎风面,在背风面形成颗粒浓度较低的区域;而颗粒下降流对埋管的影响与上升流的影响相反;多埋管流化床内的颗粒行为可划分为颗粒上升流、颗粒下降流、颗粒循环流和无颗粒区。     

某边坡的变形破坏及加固对比分析

某边坡是一个相对高差不超过20 m、规模不大的土质边坡,但经过二次大的治理,还没有稳定,需再次加固.本文通过非饱和土理论、极限平衡理论、有限元方法对此边坡的变形破坏及加固过程进行了分析,得出:边坡变形破坏的影响因素是复杂的,存在多种因素的耦合,其中施工过程使边坡滑动面发生了转变,导致边坡的变形及抗滑桩的破坏.在此基础上,本文提出了具体的防治方案,工程实践证明了其合理性.此边坡工程可为其他类似边坡防治工程的设计、施工提供借鉴.     

CFD-DEM模型并行化及其在流化床气固流动中的应用

提出广义区域覆盖法用于定位计算节点区域,利用Fluent软件的UDFs实现颗粒信息在计算节点间高效、准确地传递,建立了适用于非正交网格的CFD-DEM模型并行求解方法,在探讨并行模型计算效率的基础上对埋管流化床和单孔射流流化床内的气泡行为及双支腿流化床半床间的颗粒交换行为进行了数值模拟研究并对比实验结果。结果表明：CFD-DEM模型并行求解方法能够快速传递及收集计算节点内的颗粒信息;广义区域覆盖法降低了颗粒在计算节点内的定位时间,提高了模型的并行计算效率;能够捕获与Rong等一致的埋管周围气泡行为（其频率约为3 Hz）,获得了与Bokkers等结果接近的单孔射流气泡尺寸及颗粒速度矢量分布,双支腿流化床半床间颗粒交换行为与实验结果一致,第一主频约为1 Hz,第二主频大于2 Hz。     

基于关联维数和柯尔莫哥洛夫熵的双支腿流化床颗粒交换特性

引入混沌特征参数关联维数(D2)和柯尔莫哥洛夫熵(Kolmogorov entropy,KE),结合颗粒交换瞬时分布图,系统研究了流化风速、床存量对双支腿流化床颗粒在支腿间的混合交换特性及其影响规律。结果表明,双支腿流化床内颗粒在支腿间的交换具有混沌特性。D2和KE均可以表征支腿间颗粒混合交换行为。D2和KE均随着气速的增加先减小后增加,系统混沌程度先减弱后增强;D2和KE随着床料高度的增加均增加。支腿间颗粒交换方式包括单颗粒交换和颗粒团簇交换,颗粒团簇交换方式会促进系统D2和KE增加,促使系统更混沌。     

基于新型光栅传感器的微位移测量

实验将新型光栅传感器应用于微位移测量之中。通过比较线(角)位移与莫尔条纹移动个数之间的关系,实验发现,在微位移测量中光栅传感器具有极好的线性度(R2≥0.999)和精确度(误差≤2.0%)。实验验证了光栅传感器在微位移测量中可行性和可靠性。     

基于机器学习的小型核反应堆系统状态预测方法

为支持小型可移动高温熔盐堆(TFHR)自动控制系统的开发,提出了一种基于机器学习的反应堆状态预测模型,以根据仪控系统的监测数据评估反应堆当前状态并预测其未来发展。该模型由一个反应堆物理子模型和热工子模型构成,由TFHR一回路的RELAP模型生成训练数据,通过支持向量回归(SVR)训练得到,并采用粒子滤波(PF)方法估计其中的未知模型参数。通过TFHR反应性引入事故的测试算例表明,本文提出的预测模型在预测反应堆状态、估计模型参数(如反应性引入率)等方面具有良好的性能。