纤维质颗粒床阴燃特性的数值模拟

以木材为样本研究纤维燃料的阴燃特性,建立了颗粒阴燃的二维两相流数学模型,用单步总反应模拟燃烧,用ＰＩＳＯ算法求解,研究了不同工况下阴燃波的传播规律,讨论了气体流速,点火面积,空隙率和颗粒大小等参数对阴燃传播特性的影响,研究结果对于火灾的预防与控制有一定的参考价值。     

纤维质燃料水平填充床反向阴燃传播特性研究

基于两步反应动力学机理(包括燃料热解和燃料的氧化),建立了二维非稳态燃料填充床阴燃的数学模型.该模型既考虑了固相和气相之间的热传递,也考虑到了气体在多孔介质内扩散系数的变化.辐射换热采用扩散近似方式予以表达.数值模拟结果表明:阴燃传播速度随着来流速度的增大而增大,但当来流速度超过0.35 cm/s时,阴燃速度增长幅度大大减小;来流速度对阴燃最高温度影响不大.同时还模拟了燃料阴燃过程中气体组分(O2、CO、CO2及H2O)和固体成分(燃料、焦炭)的变化以及温度分布情况.图8,表2,参12.     

水平碳粒床中阴燃过程的数值计算

利用控制容积法和ＰＩＳＯ算法对床上面具有受迫气流经过的水平碳粒填充床,从点火开始到隐态传播的整个阴燃过程进行了数值模拟,模型中包括三个异相反应和一个气相色应过程,计算表明,直径为１ｍｍ,空隙率为０．２６０,空气流速为０．０１ｍ／ｓ的水平床,当点火温度为９００Ｋ时,将不会产生明火,碳粒的堆积方式即填充床的空隙率对阴燃影响较大,空隙率越大,阴燃传播的峰值温度越高,传播速度越大,在一定范围内,床面上方的     

纤维质颗粒燃料有燃引燃过程的研究

通过实验研究了纤维质颗粒燃料在热固体表面上发生阴燃的过程,测定了典型条件下热面引发阴燃的最低温度,实验表明,长时间地缓慢升温是阴燃着火过程的一个基本特点,建立了模拟阴燃发生过程的三维数学模型,并进行了模拟计算,模拟计算结果与实验结果比较吻合。     

纤维质颗粒燃料阴燃引燃过程的研究

通过实验研究了纤维质颗粒燃料在热固体表面上发生阴燃的过程,测定了典型条件下热面引发阴燃的最低温度．实验表明,长时间地缓慢升温是阴燃着火过程的一个基本特点．建立了模拟阴燃发生过程的三维数学模型,并进行了模拟计算．模拟计算结果与实验结果比较吻合     

多孔介质燃料填充床中反向阴燃传播解析

为了定性描述燃料反向阴燃中熄灭问题,根据单步反应机理,通过简化模型参数及大活化能渐近分析,得出了定性描述燃料反向阴燃传播的两个方程.结果表明:随着空气流量的增大,阴燃温度是不断上升的,但由于受到反向空气风流的影响,阴燃温度的增长幅度是逐渐变小的;阴燃传播速度却呈现出先增大后减小直至熄灭的变化趋势;在气体流量为零的情况下,燃料仍然可以发生阴燃,而维持阴燃不断传播所需要的氧气量源于反应区域周围气体的扩散.该项成果为科学理解燃料反向阴燃及其熄灭特性提供了理论依据.     

多孔颗粒床阴燃着火实验研究与数值分析

对发生在多孔颗粒床的阴燃着火过程进行了实验研究，针对最常见的加热方式热接触，设计了平板加热的实验模型，实验表明，长时间的缓慢升温后突然出现温度的跃升是阴燃着火的基本特征，采用有限区域临界着火理论进行了数值模拟计算，得出了发生阴燃着火的临界现象的规律，主要包括：（1）燃料床尺寸不变时，如果临界热流密度增加，则临界环境温度降低，临界点燃温度增高；（2）环境温度不变时，如果临界热流密度增加，则燃料床的临界尺寸减小，临界点燃温度增高；（3）热流密度不变时，如果环境温度较高，则点燃的临界尺寸较小，同时临界点燃温度较高，以上结论与实验结果一致。     

碳粒填充床在驻点流场中燃烧的计算研究

建立了碳粒填充床在驻点流场中燃烧的数学模型。此模型由床内一维两相流和床表面边界层流动耦合而成。采用ＰＩＳＯ算法求解。通过计算确定了不同工况下表面反应与气相反应相互作用规律，以及流动参数和碳粒大小对填充床质量燃烧率的影响。计算结果合理。     

正向除渣器内部纤维浆料流场的数值模拟

基于FLUENT软件,采用雷诺应力模型(RSM)对正向除渣器中3%的纸浆悬浮液流场进行数值模拟,同时采用相间耦合的离散相模型计算浆渣颗粒的运动轨迹和分离效率。结果表明:正向除渣器内部流场具有小幅度的不对称性;从除渣器壁面到中心轴处的总压最大压降在4 500 Pa左右。根据不同截面上轴向速度的分布特征可以发现,正向除渣器内部纤维浆料流场主要由中心区域的内旋流和外围的外旋流所组成;粒径在0.02 mm时的重杂质和轻杂质的分离效率都维持在50%左右,粒径大于0.2 mm时的重杂质分离效率随着粒径的增大而提高,而轻杂质分离效率随粒径的增大而降低;在粒径接近1 mm时,相对密度大于或等于石子的浆渣颗粒的分离效率已达到100%。     

火药填充床中温度场的测定与数值计算

该文研究了多层壁面有限长轴对称火药颗粒床中药粒的传热过程，采用热电偶对药粒的温度场进行实验测定。理论计算时，利用控制容积法导出了１组差分离散格式，并在计算机上进行了数值模拟。结果表明，数值解与实验值基本一致，从而为发射装药实时平均温度的确定奠定了基础。经进一步研究，有可能广泛适用于目前现装备火炮及未来各类火炮弹药温度对初速修正的需要，同时也可推广到不便直接测温的填充床等化工系统。     

超重力旋转床中气液两相流动与传质过程的数值模拟

文中采用基于颗粒轨道模型的欧拉-拉格朗日法对超重力旋转床中的气液两相流动与传质进行了数值模拟研究。在合理简化丝网填料结构和考虑液滴凝并与分散的基础上,分别利用SIMPLE算法和颗粒轨道模型计算了超重力旋转床中的气流场和液滴的运动轨迹,进而计算了液相的传质系数。数值模拟所得的液相传质系数与氮气解吸水中溶解氧实验结果符合良好,表明模型能够用于模拟旋转床中流体力学和分散相内的传质过程。计算分析表明,对超重力旋转床,在一定的转速下,液体和气体流量以及填料内径的变化对体积传质系数有重要影响。     

旋转填料床微观混合性能的CFD模拟

旋转填料床又称超重机,通过旋转产生的离心力来实现超重力环境,能有效地强化微混合及传质过程,在快速化学反应过程上有广泛的应用,如制备纳米粉体材料等。旋转填料床内的湍流反应涉及在填料中流体流动与混合反应过程,针对2股无预混反应物料的湍流混合及反应,通过商用软件Fluent的计算平台,采用涡耗散模型（eddy-dissipation）模拟碘酸盐-碘化物体系的平行竞争反应。涡耗散模型认为反应速率由湍流控制,避开了代价高昂的Arrhenius化学动力学计算。计算过程收敛良好,流场与各组分浓度分布合理。考察了转速及初始浓度对离集因子的影响,模拟结果与相关文献的实验数据吻合良好。     

密排六方颗粒填充床内对流换热的模拟研究

针对颗粒堆积结构对填充床内对流换热的影响,利用ICEM和FLUENT等流体力学软件对密排六方堆积结构进行建模,采用RNG k-ε湍流模型以及等比例缩放的壁面函数对结构内转捩流和湍流进行数值模拟,使用CFD-Post后处理软件计算分析结构内流体的压力降、流动阻力系数和综合换热系数,并与无序堆积结构和具有同样孔隙率的面心立方堆积结构进行比较。结果表明,相比于面心立方堆积结构和无序堆积结构,密排六方堆积结构内流体的压降明显增加;在孔隙雷诺数小于1500时,密排六方堆积结构内流体的阻力系数小于面心立方堆积结构及无序堆积结构内流体的阻力系数;密排六方堆积结构的颗粒壁面努塞尔数明显大于面心立方堆积结构及无序堆积结构的颗粒壁面努塞尔数,该堆积结构具有更好的综合换热效率。     

旋转床内填料表面传质特性的研究

在旋转床(RPB)中,用氮气-系统,通过氧解吸过程对两种不同形状填料的传质过程进行实验研究,实测体积传质系数与转子转速、液体流率及气体流率的关系,进而揭示出旋转床内两种填料的传质特性。对这两种不同形状的填料表面传质特性进行比较,找出传质效果较好的填料。文中还进一步对填料比表面积对体积传质系数的影响进行了探讨,证实了液体在转子填料层中的连续微粒化所得到的大量液滴表面是旋转床传质强化的重要因素。基于对旋转床传质的实验结果,提出了平均体积传质系数的回归关系式。