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Subgrid-Scale Fluid Statistics along the Inertial Particle Trajectory in Isotropic Turbulence

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Chinese Physics Letters 2012年第9期29卷 93-96页

作者： YI Chao LI Jing LIU Zhao-Hui WANG Lin zheng chu-guang State Key Laboratory of Coal Combustion Huazhong University of Science and TechnologyWuhan 430074

Fluctuations of sub-grid scale(SGS)velocity and its influence on the motion of particles are important issues for large eddy simulation(LES)of gas-particle *** obtain the SGS statistics from the direct numerical simulation(DNS)data of homogeneous isotropic turbulent flow,which is filtered by the top filter in physical *** result shows that the SGS kinetic energy seen by particles reach a minimum value when the Stokes number St closes to ***,the turning point shifts towards a larger St as the filter width *** from that observed in DNS,the Lagrangian integral time scale is larger than the Eulerian integral time scale in *** small particles,the Lagrangian timescale of SGS fluid seen by particle is very close to that of the fluid *** particles which are large enough,it approaches the Eulerian timescale of SGS *** the intermediate particles,the predicted curve of SGS fluid timescale seen by particle varies with St and its variation is non-monotonic.

关键词： space. particle filtered

Turbulence Modulations in the Boundary Layer of a Horizontal Particle-Laden Channel Flow

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Chinese Physics Letters 2010年第6期27卷 129-132页

作者： LI Jing LIU Zhao-Hui WANG Han-Feng CHEN Sheng LIU Ya-Ming HAN Hai-Feng zheng chu-guang State Key Laboratory of Coal Combustion Huazhong University of Science and Technology Wuhan 430074

Turbulence modulations are experimentally investigated using particle image velocimetry （PIV） in the lower boundary layer of a fully developed horizontal channel flow. A simultaneous two-phase PIV measurement technique is adopted to acquire the turbulent statistics quantities and to examine the coherent structures in the near-wall region. Polythene beads with diameters of 60 μm are used as dispersed phases, and the PIV measurements have been performed at three mass loadings varying from 2.5 ×10^-4 to 5 × 10^-3. All the experiments are performed at a wall shear Reynolds number of Reτ = 430. The results show that the presence of the particles suppresses the coherent structures, with shorter streamwise extent of the quasistrearnwise structures, and then, the wall-normal velocity fluctuations and shear Reynolds stresses are both decreased in the near-core region. In addition, as a result of the particle wake, the turbulence intensity and shear Reynolds stress both increase in the vicinity of the wall. Due to the drag effects of the particles on the gas, the streamwise velocity gradients decrease in the outer region and increase in the viscous sublayer, meanwhile the thickness of the viscous sublayer also decreases. These results cause the peak values of the streamwise velocity fluctuations adjacent to the wall to increase, and the peak positions shift to the wall. This is the reason for decreasing the near-wall region and increasing the near-core region of the streamwise velocity fluctuations in appearance.

关键词： Reynolds stress Wakes Flow in channels Turbulence intensities Statistical analysis Drag

凝并和成核机理下颗粒尺度分布的Monte Carlo求解

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高等学校化学学报 2005年第11期26卷 2086-2089页

作者：赵海波郑楚光华中科技大学煤燃烧国家重点实验室武汉430074

颗粒的凝并和成核现象影响其尺度分布,现有的Monte Carlo方法描述颗粒尺度分布的时间演变过程存在若干困难.提出了一种新的多重Monte Carlo(MMC)算法,基于时间驱动,利用加权的虚拟颗粒的思想,在模拟过程中保持虚拟颗粒总数不变和计算区... 详细信息

颗粒的凝并和成核现象影响其尺度分布,现有的Monte Carlo方法描述颗粒尺度分布的时间演变过程存在若干困难.提出了一种新的多重Monte Carlo(MMC)算法,基于时间驱动,利用加权的虚拟颗粒的思想,在模拟过程中保持虚拟颗粒总数不变和计算区域体积不变.利用该算法对“常凝并核,一阶成核”的情况下颗粒尺度分布的时间演变过程进行了数值求解,所得结果与数值解相符,表明MMC算法具有高且稳定的计算精度.另外,MMC算法由于跟踪比实际颗粒数目少得多的虚拟颗粒而具有较低的计算代价.

关键词： Monte Carlo方法颗粒尺度分布凝并成核通用动力学方程

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描述颗粒沉积动力学演变过程的一种随机算法

空气动力学学报 2006年第2期24卷 141-146页

作者：赵海波郑楚光华中科技大学煤燃烧国家重点实验室湖北武汉430074

为了解决普通Monte Carlo算法计算精度和计算代价无法协调的矛盾,发展了一种新的多重Monte Carlo(MMC)算法求解考虑多分散性颗粒沉积的通用动力学方程,该算法引入加权虚拟颗粒的概念,基于时间驱动MonteCarlo技术,模拟过程中保持虚拟颗... 详细信息

为了解决普通Monte Carlo算法计算精度和计算代价无法协调的矛盾,发展了一种新的多重Monte Carlo(MMC)算法求解考虑多分散性颗粒沉积的通用动力学方程,该算法引入加权虚拟颗粒的概念,基于时间驱动MonteCarlo技术,模拟过程中保持虚拟颗粒数目和计算区域体积不变。首先详细介绍了考虑颗粒沉积的MMC算法,包括时间步长的设置、颗粒是否沉积的判断、沉积后果的处理等。然后选定三个存在理论分析解的特殊工况对MMC算法进行验证,数值模拟结果与相应的理论分析解符合很好,表明该算法具有较高的计算精度,同时该算法计算代价很小。

关键词：通用动力学方程 Monte Carlo算法沉积颗粒物多分散性

静电增强湿式除尘器捕集可吸入颗粒物的定量描述

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燃烧科学与技术 2007年第2期13卷 119-125页

作者：赵海波郑楚光华中科技大学煤燃烧国家重点实验室武汉430074

湿式重力喷淋除尘器一般对可吸入颗粒物的除尘效率较差,而借助静电力,则有望改善湿式除尘器对细微颗粒的除尘效果.首先介绍了静电增强湿式除尘器的捕集机制,包括布朗扩散、拦截、惯性碰撞和静电捕集;然后利用事件驱动常体积法描述了典... 详细信息

湿式重力喷淋除尘器一般对可吸入颗粒物的除尘效率较差,而借助静电力,则有望改善湿式除尘器对细微颗粒的除尘效果.首先介绍了静电增强湿式除尘器的捕集机制,包括布朗扩散、拦截、惯性碰撞和静电捕集;然后利用事件驱动常体积法描述了典型火电厂中三峰分布的烟尘颗粒群的尺度分布函数的动力学演变过程,以此量化静电增强湿式除尘器的除尘过程.结果表明,典型的传统湿式重力喷淋除尘器对PM的分级除尘效率在5%以上;如果液滴荷电,有望使得该除尘器对PM的分级除尘效率达到70%以上;如果颗粒荷电,PM的分级除尘效率将在25%以上;在液滴和颗粒同时荷上相反电荷的静电增强湿式除尘器中,PM的分级除尘效率接近100%.

关键词： Monte Carlo算法通用动力学方程可吸入颗粒物颗粒尺度分布沉积

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静电增强湿式除尘器的优化运行

动力工程 2007年第6期27卷 954-959,968页

作者：赵海波郑楚光华中科技大学煤燃烧国家重点实验室武汉430074

利用颗粒和液滴间的静电吸引力可以大幅度提高传统湿式重力喷淋除尘器的除尘性能。着重分析液滴荷电而颗粒不荷电的湿式除尘器的工作状况,阐述了布朗扩散、拦截、惯性碰撞和静电捕集等4种除尘机理。介绍了典型工况中该除尘器烟尘颗粒度... 详细信息

利用颗粒和液滴间的静电吸引力可以大幅度提高传统湿式重力喷淋除尘器的除尘性能。着重分析液滴荷电而颗粒不荷电的湿式除尘器的工作状况,阐述了布朗扩散、拦截、惯性碰撞和静电捕集等4种除尘机理。介绍了典型工况中该除尘器烟尘颗粒度分布,并通过分析捕集速率(沉积核)的方式对该除尘器的运行优化进行了分析。结果表明:含尘气流输运速度越大,液滴喷射速度越小;液滴几何尺度越小,液滴荷质比越高;液气比越大,越有利于可吸入颗粒物的高效脱除。

关键词：环境工程学湿式除尘器除尘效率颗粒群平衡模拟可吸入颗粒物

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300MW煤粉锅炉砷排放特征的实验研究

环境科学 2006年第4期27卷 631-634页

作者：郭欣郑楚光陈丹华中科技大学煤燃烧国家重点实验室武汉430074

对某台装备静电除尘装置的300MW燃煤电站锅炉的煤,底渣,电除尘器4个电场飞灰进行取样并测定了其中砷的含量.采用美国国家环保局推荐的EPA method 29方法测定了电除尘器后排放烟气中砷分布情况.结果表明,砷主要以飞灰形式排放,占到原煤... 详细信息

对某台装备静电除尘装置的300MW燃煤电站锅炉的煤,底渣,电除尘器4个电场飞灰进行取样并测定了其中砷的含量.采用美国国家环保局推荐的EPA method 29方法测定了电除尘器后排放烟气中砷分布情况.结果表明,砷主要以飞灰形式排放,占到原煤总砷量84.6%,而底渣和烟气分别只占0.53%,2.16%.直接计算砷的质量平衡率为87.2%,电除尘器后烟道中以气相形式存在的砷为2.5μg/m3.飞灰中砷的含量与粒径密切相关,随着粒度的降低而升高.

关键词：煤砷烟气粒度飞灰

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未燃尽炭表面吸附汞的机理研究

工程热物理学报 2007年第5期28卷 882-884页

作者：李猛刘晶郑楚光华中科技大学煤燃烧国家重点实验室湖北武汉430074

本文应用量子化学密度泛函理论B3PW91方法,在lanl2dz基组水平上研究了飞灰中未燃尽炭表面对汞的微观吸附机理。建立了表征未燃尽炭的饱和簇模型,讨论了该簇模型在不同的情况下对汞的吸附作用,计算得出吸附能,并做出了相关的实验解释。... 详细信息

本文应用量子化学密度泛函理论B3PW91方法,在lanl2dz基组水平上研究了飞灰中未燃尽炭表面对汞的微观吸附机理。建立了表征未燃尽炭的饱和簇模型,讨论了该簇模型在不同的情况下对汞的吸附作用,计算得出吸附能,并做出了相关的实验解释。结果表明量子化学的理论计算是揭示汞等痕量元素的吸附机理以及筛选合适吸附剂的一种有效方法。

关键词：汞未燃尽炭簇模型吸附

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电厂煤飞灰颗粒物的物理化学特征

燃烧科学与技术 2005年第2期11卷 192-195页

作者：郭欣郑楚光孙涛华中科技大学煤燃烧国家重点实验室武汉430074

对某台300MW燃煤电站锅炉电除尘器前后的飞灰进行取样,使用激光粒度仪测定粒度分布,使用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)研究颗粒中的矿物成分及其微观形貌特征,同时使用电子探针对电除尘器后飞灰的单颗粒进行成分分析.结果表明:通过... 详细信息

对某台300MW燃煤电站锅炉电除尘器前后的飞灰进行取样,使用激光粒度仪测定粒度分布,使用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)研究颗粒中的矿物成分及其微观形貌特征,同时使用电子探针对电除尘器后飞灰的单颗粒进行成分分析.结果表明:通过电除尘装置排入大气的颗粒物平均粒径为2.5μm左右;飞灰粗颗粒中有较多硅铝氧化物和粘土矿物,而细颗粒中则含有较多金属氧化物,且粗颗粒中石英所占矿物相比例相当高;电除尘器前的飞灰形貌类型种类较多,电除尘器后飞灰形貌类型简单,主要是圆球或圆形的颗粒;电除尘器后飞灰单个颗粒间组分随粒径变化的有Si、Al、Ca和S,而元素Fe和Ti的含量较恒定.

关键词：飞灰粒径扫描电镜 X射线衍射分析电子探针