铝电解槽内电解质运动的数值模拟

通过适当的简化,建立了铝电解槽内电解质运动的物理模型和数学模型,以商业CFD软件为平台,分别对电磁力作用、阳极气体作用以及电磁力和阳极气体共同作用3种情况下的电解质运动进行了数值模拟. 研究结果表明,电磁力作用时,电解质以水平运动为主,半槽的电解质流场基本上呈现一个大涡的结构;阳极气体作用时,电解质运动主要是以每个阳极周围的小循环为主;电磁力和阳极气体共同作用时,电解质流场与阳极气体作用时几乎完全相同,这说明阳极气体对电解质流场起主要作用.     

水热管等温特性的数值模拟分析

为了研究水热管内腔里的温度均匀性,进行了水热管内腔的温度场和速度场的数值模拟。建立了包括管壁、吸液芯及内腔里的液体水和水蒸气3个耦合传热区域的水热管数理模型,采用VOF模型对水热管内部的流动与传热传质过程进行了数值模拟分析,得到了水热管稳定运行时的温度场和速度场分布,并探讨了加热温度、加热段长度和充液量等参数对热管内腔温度场分布的影响规律,计算结果与实验结果的对比结果表明两者能够较好吻合。本文研究结果可为水热管的设计、运行和改进提供理论依据和参考。     

稀土熔盐电解槽内多相流动数值模拟

通过分析电解槽内的流动物质,认为电解槽的流动不仅有电解质和气泡的流动,同时也有金属液滴的流动,电解槽体系属于多相体系,在此基础上建立了二维非稳态气-液-液多相流动模型,通过计算得到了不同时间的流场分布和钕液浓度分布图,得出3 kA钕电解槽出钕时间在电解3.5 h左右为宜.为熔盐稀土电解槽生产时设定合理的出金属时间提供了参考依据.     

开孔阳极铝电解槽熔体中气液两相流数值模拟

引言目前的电解铝生产工艺以氧化铝为原料,在直流电的作用下,熔融电解质中的氧化铝在高温环境下与碳阳极发生复杂的电化学反应,主要在阳极底掌析出二氧化碳[1]。二氧化碳气体从阳极底掌产生到逸出电解质表面的过程中,一方面会不断搅动电解质熔体,阳极气泡与电解质相互发生复杂的传热传质作用,有利于氧化铝颗粒在高温熔体中均匀快速地溶解和扩散运动;另一方面,由于     

铝电解槽用矩形燃烧器燃烧过程的数值模拟

燃料加热启动法是铝电解槽加热启动的一种新方法,用燃料燃烧产生的高温烟气来加热启动铝电解槽,即烟气加热技术,可克服燃料加热法的不足,是较理想的铝电解槽加热方法,研究结构合理的燃烧器是保证烟气加热效果的关键.采用数值模拟的方法对烟气加热用燃烧器内的燃烧过程进行了研究,预测了燃烧器的燃烧性能及其影响因素.研究认为燃烧器设置预燃室有利于提高燃烧器的完全燃烧度,紧靠燃烧室壁面的三次风有利于降低燃烧室内壁温度,研究结果为燃烧器结构的优化设计提供了理论依据.     

杂质离子对固体聚合物电解质水电解槽性能的影响

研究了Ni2+、Cu2+、Ca2+、Mg2+等杂质离子对固体聚合物水电解槽性能的影响.在电解槽阳极室中分别加入这些杂质离子的硫酸盐,分析槽电压、阳极和阴极电势随时间的变化关系.结果显示杂质离子对电解槽有极大的损害.槽电压的迅速上升主要是由于阴极超电势的增加而造成.其原因是Ni2+、Cu2+在阴极催化剂与Nafion膜的界面上沉积为金属,覆盖阴极催化剂,减小了反应活性位;而Ca2+、Mg2+则形成一层导电性差的氢氧化物膜,不但覆盖催化剂,减小了反应活性位,而且增加了阴极催化剂与Nafion膜界面的接触电阻,导致阴极超电势的迅速增高.     

水辅助注塑中高压水穿透过程的数值模拟

对水辅助注塑(WAIM)中高压水的穿透过程进行有限元模拟,研究熔体的充模行为,并分析其拉伸场和剪切场。结果显示,高压水推动熔体充模的过程可分为填充初期、快速填充期和填充末期3个阶段;较明显的拉伸应变速率仅出现在高压水前沿和熔体前沿区域;高压水前沿区域存在分布较宽且较为强烈的剪切速率,而高压水对已穿透区域的熔体几乎没有剪切作用。此外,模拟所得WAIM制品的穿透长度和掏空率与实验结果较吻合。     

垂直列管加热的搅拌槽中温度场的测量与数值模拟

在装有 4组对称垂直加热列管、直径为 5 0 0mm的搅拌槽中使用PBT桨进行搅拌 ,以甘油为工作物料 ,采用液晶测温技术测量搅拌槽内温度的分布 .实验研究了温度随时间的变化以及搅拌转速对温度分布的影响 .采用计算流体力学软件CFX - 4对槽内轴向、径向温度分布进行数值模拟 ,并将模拟结果与实验结果进行了比较 ,发现二者基本符合.     

聚合物水下切粒模板温度场的数值模拟研究

建立了7种不同模孔和3种不同加热油流道水下切粒模板的三维传热模型,并对各个模型进行了数值求解,获得了各个模板模型内部的温度场;并且计算了在不同温度的冷却水、不同的加热油的对流换热系数、不同模板材料下的模板的温度场。计算结果表明,由于受到冷却水的冷却作用,各模板切粒带表层处温度比较低;沿着厚度方向,由于受到加热油和聚合物的加热作用,切粒带深层的温度逐渐升高;在加热油加热和冷却水冷却共同作用下,在0≤z≤10mm处,切粒面浅层的温度梯度较大。通过分析,模孔尺寸对模板的温度场基本没有影响;加热油流道形式、冷却水的温度、加热油的对流换热系数和模板的材料对模板的温度场有一定的影响,这为模板的结构设计、边界条件的确定和模板材料的选择提供了可靠的理论依据。     

固体粉末在聚合物基体中分散混合的数值模拟研究

根据聚合物混合理论以及固体粉末团聚体在聚合物基体中的破碎理论,提出利用累积尺度分布函数直接表征固体粉末团聚体在聚合物中分散效果的表征方法,并建立了相应的数值模型。利用这种方法得到的模拟结果与理论分析一致,说明在数值模拟中利用累积尺度分布函数表征固体粉末团聚体在聚合物中的分散混合效果是正确可行的。     

基于材料边界的挤出温度场数值模拟

利用“材料边界”概念,应用传热学、有限元法和有限差分法基本原理,用线性三节点三角形单元数值求解了挤出冷却过程的截面瞬态温度场。将定型模与型材同时进行网格剖分,忽略定型模与型材之间的几何边界,利用物性参数不同而自然形成的物理边界,解决了定型模具与型材之间边界换热系数难以确定的问题,建立了相应的数学模型。通过将同一截面不同时刻的温度场分布与不同截面相同时刻的温度场进行等价,得到了该冷却过程的三维温度场。     

高温条件下旋风分离器内气相流场的数值模拟

通过FLUENT 6.1流体计算软件,采用改进的各向异性的RSM模型,对直径300 mm的蜗壳式旋风分离器,在入口气速20 m/s条件下,对293~1273 K的气相流场进行了数值模拟. 模拟结果与实验数据吻合较好,表明温度变化对旋风分离器的流场有较大影响,尤其是对切向速度影响很大. 旋风分离器内气相流场的切向速度随温度的升高而降低,同时强制涡区扩大,沿轴向的衰减增大,两者的关系式为 . 当温度超过1000 K,切向速度降低幅度趋于减小. 由于温度升高导致气流的旋转强度下降而使下行的轴向速度略有降低,上行的轴向速度略有升高. 温度变化引起气体粘度和切向速度的变化而影响旋风分离器的分离性能,当温度达到1273 K时,气体粘度增大使切割粒径dp50T增加1.58倍,而切向速度降低使切割粒径dp50T增加1.23倍,切向速度与气体粘度的作用是同等重要的.     

聚甲醛连续挤压过程温度场的数值模拟与分析

采用高分子材料加工理论和有限元方法,建立了聚甲醛连续挤压的有限元模型,模拟了聚甲醛连续挤压过程的温度场分布,分析了预热温度和滑动块滑动速度对聚甲醛在滑动块沟槽、模腔和模具中的温度场的影响规律.模拟结果表明:随着预热温度和滑动速度的提高,在整个连续挤压成型过程中坯料温度升高,高温区的范围有扩大趋势,并且滑动块速度的提高使高温区扩展的程度小于预热温度改变带来的影响.该研究对于聚甲醛连续挤压工艺的制定具有重要指导作用.     

中温制氟电解槽阳极极化原因分析及措施探讨

阐述了制氟电解槽引起阳极极化的各种因素、预防措施以及发生阳极极化后的消除办法。     

喷气冷却转炉炉壳表面的温度场模拟计算和效果分析

分析了转炉炉壳喷气冷却结构布置特点,建立了描述转炉炉壳喷气冷却热交换的控制方程和边界条件,利用FLUENT软件进行流动-传热耦合数值模拟求解.结果表明,在各空气喷射冷却条件下,喷射冷却模块内气体流动状态和炉壳表面温度分布相似;随着喷射空气流量增加,喷流速度增大,对流换冷却使炉壳表面温度降低效果明显:当喷射空气流量增加到一定程度后再继续增加,喷射流冲击强烈的上部区域温度可以持续降低,但对表面下部温度的降低变得不明显;在适宜喷流供气参数条件下,炉壳表面上、下最大温差的最小值约为180℃.     

气-液旋流分离器流场数值模拟研究

为研究旋流分离器内部气体和液滴的运动情况和分离机理,用流体动力学软件Fluent对旋流分离器内部流场和液滴的运动状况进行了数值模拟研究,在模拟过程中,采用k-epsilon(2 eqn)方程来模拟气相旋流流动,采用Lagrange方法模拟液滴运动。模拟结果表明,旋流分离器内部流场呈旋转分布,分为内、外两个流场,在不同流动区域,气体压力场、速度场分布成规则变化;液滴的运动较为复杂,带有随机性;总体运动轨迹的形状与气相流场的分布趋于一致。     

有限元法求解无定形料挤出制品水浴冷却温度场

应用传热学和有限元基本原理，用线性三角形单元数值求解了无定形料挤出制品水浴冷却的瞬态温度场，进而可求得冷却时间，以及所需冷却水槽的长度。通过两个算例与解析解、ANSYS数值模拟结果的比较，说明了文中算法的可行性与合理性。     

脱硫喷淋塔内部工作场的数值模拟

为了获得单入口烟道脱硫喷淋塔内较为理想的工作场,从不同的烟道入口角度,利用Fluent软件对600 Mw喷淋塔内部场特性进行了数值模拟。本模拟从速度、温度和压强三个方面分别对比喷淋塔的内部特性。模拟结果表明:在入口角度θ为15℃时,喷淋塔内部流场和温度场相对均匀,能达到较为理想的流场和温度场分布。     

无烟煤水煤浆气化炉工艺烧嘴冷态数值模拟及优化

分析了无烟煤水煤浆气化炉运行情况,并对其现有工艺烧嘴进行技术改造,以提高气化炉气化效率。利用流体计算软件进行了工艺烧嘴的冷态数值模拟,根据结果确定了改造方案。工艺烧嘴优化改造后气化炉实际运行结果表明,运行数据与数值模拟结果具有一致性,气化炉气化效率有了提高,说明通过改造工艺烧嘴提高气化效率是可行的。