横掠液柱流的微粒运动机理及PM2.5捕获(Ⅰ)附面运动轨迹与分离半径

提出了横掠液柱流的速度场和温度场推动PM_2.5微粒附面运动机理,建立了微粒附面运动微分方程和数值积分反演方法,计算粒子运动轨迹并预测可吸收的微粒运动最大分离半径。定义最大分离半径与液柱表面之间附面层的厚度为分离厚度,以气溶胶流体通过该区域的体积流量与横掠单液柱的总体积流量之比代表单液柱吸收效率;热泳推动力是强化吸收效率的主要因素。基于单液柱吸收效率,按串联模型导出规则排列的液柱群整体分离效率计算公式,依据液柱交叉流几何结构、流体流动和气液两相传热传质参数即可确定整体分离效率。对交叉流Reynolds数为170的实例计算显示,直径4 mm的单液柱吸收效率为1.18%,由195排液柱群组成的长度为1170 mm的分离通道整体分离效率达到90%。     

二次流对气液交叉流体系连续液柱表面传热过程的强化

本文采用计算流体力学（CFD）方法研究了气液交叉流体系重力作用下降液液柱群连续自由表面的蒸发过程。研究结果表明：低气体雷诺数下,液体流动引发气相形成二次流,产生层流涡使靠近气液相界面附近的气相发生湍动。强化传热传质过程,肋数随液速的增加而增大;取Res=166,当U11q=2m·S^-1时,肋数较静止壁面条件提高10％：而高气体雷诺数下（Res=500）,液柱流动引发气相二次流对传热传质过程影响不显著：模拟值与实验值吻合较好,其相对误差在±15％范围内。     

重力作用下自由液柱在气相中的断裂特性研究

防止液柱断裂是气液交叉流体系中抑制雾沫夹带的关键问题。通过数值计算并辅以试验的方法,对重力作用下的液柱流断裂特性进行了研究。重点探讨了自由液柱在惯性力与表面张力综合作用下的断裂机理,得到了重力作用下自由液柱无因次液柱长度L/d和孔口韦伯数之间的关系为:Ld=6.23We0.5,并与试验数据进行了对比,研究范围内,数值计算结果和试验数据吻合较好。     

一种新的正规自适应边缘保护的超分辨率算法

主要提出了一个新的正规自适应超分辨率算法.正规项只惩罚图像中可能包含有大量噪声的低频部分,同时保护图像中可能包含有锐利边缘的高频部分,其中,惩罚阈值自动地被一个线性函数决定.对于正规参数的选择,这里不采用固定的正规参数而是提出一个对数函数在每次迭代时自适应地选择正规参数.该算法经过仿真实验和真实的红外图像测试,实验结果显示该算法鲁棒性好,可以有效复原图像细节.     

气液交叉流系统除尘效率分析及其数值模拟

对采用以水为介质吸收含尘气体中颗粒物的气液交叉流系统（GLCA）进行实验研究,考察了气速、液柱排布方式、粒径等因素对脱除率的影响。结果表明,随着液柱比表面积和颗粒粒径的增加,脱除率逐渐上升;在实验条件下气速对脱除率影响较小。在最优液柱排布方式下,经过162单元液柱排后,粒径为0.2、1、10 μm的颗粒分别取得了37.3%、43.9%、99%的脱除率。给出了用于外推计算分级效率和压降随单元液柱排数变化的公式,当粒径为0.4 μm的颗粒预测脱除率达到95%时系统的总压降不超过300 Pa。采用大涡模型对最优工况进行数值模拟,模拟结果与实验数据吻合良好,以此验证了所给脱除率计算公式。     

热泳力协同作用下气液交叉流脱除PM2.5的研究

针对气相中PM2.5的高效脱除,本文对横掠过自由流动的连续液柱表面的含PM2.5气体洗涤净化过程进行了实验研究和数值模拟。采用平均粒径0.3μm的二氧化钛颗粒生成含尘气体,以Euler-Lagrange模型对PM2.5粒子在气液交叉流中的流场特征进行数学描述。研究分别考察了不同气液温差所导致的热泳力,液相流速等因素对PM2.5颗粒脱除的影响。结果表明液相环境温度维持室温20℃,气液相温差从0℃增加到30℃时,本PM2.5粒子的脱除率从6.8%增大至20%。同时,液相流速增大,将有助于PM2.5粒子的脱除。模拟结果与实验结果表现出一致趋势。     

连续液柱流表面真空蒸发模型

真空条件下连续液柱流表面蒸发现象及模型表达是低能耗汽-液分离过程设计的重要基础。研究了重力作用下通过孔口的连续液柱流条件,获得了液柱断裂的判据。研究了该体系表面蒸发的机理并建立了数学模型。数值模拟与实验数据较为吻合,结果表明：绝热闪蒸条件下,汽液相界面附近液相侧温度梯度显著,过程阻力主要在液相;增加孔口流速、增加液体过热度、减小孔径均可提高蒸发速率,但必须满足液柱断裂判据的限制。     

惰性粒子流化床干燥钻井废泥浆实验研究

实验考察惰性粒子流化床干燥钻井废泥浆,关联了干燥器的体积传热系数表达式,可定量计算进风速度、进风温度、废泥浆体积流量和含水量等参数的影响。结果表明,惰性粒子流化床干燥热效率达55%,体积传热系数可达6kW/(m3.K),可用于钻井现场柴油机废气干燥钻井废泥浆。激光粒度分析仪测试干燥产物粒度平均值为12μm,且分布较为集中,其密度为3.2g/cm3,可以回用于钻井泥浆的加重材料。浸毒试验表明,干燥产物CODcr值大幅度下降。     

连续液柱流自由表面非平衡绝热蒸发

分析连续液柱流自由表面绝热蒸发过程并进行了数值模拟,获得了汽液界面温度及蒸发通量分布规律。结果显示表面非平衡蒸发过程速率仅为按热力学平衡条件下最大理论计算量的20%,并且受液柱内部向自由表面传热控制。表面蒸发过程迅速衰减,当x/L=0.5,表面释放的蒸发热与液柱内部过热量之比水ηx(蒸发进程)仅为0.25,蒸发进程已接近尾声,揭示了强化液柱表面更新是强化该过程的主要因素。本模型计算结果得到了单液柱流绝热真空蒸发实验数据的验证,蒸发速率模拟值与实验值相对误差小于10%。     

应用随机轨道模型研究湍流扩散对气液交叉流脱除PM2.5的影响

本文针对气液交叉流中液柱阵列脱除气相PM2.5过程的颗粒湍流扩散和热泳作用协同作用进行了实验研究和数值模拟。数学模型中引入颗粒随机轨道模型考察了热泳作用下PM2.5颗粒的运动情况,模拟结果与化学分析法和重量法的颗粒脱除实验结果进行了对比。结果表明采用重量法分析得到颗粒脱除率与化学分析法基本相同,验证了两种颗粒浓度实验检测方法的一致性;气相流速为1 m•s-1时,考虑颗粒湍流扩散影响相比于未考虑时,模拟数据与实验结果的相对偏差从-60%降至±30%,表明颗粒湍流扩散是本系统中影响颗粒脱除的重要因素。