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液态铅铋合金回路氧输运特性的数值研究

核动力工程 2022年第6期43卷 187-194页

作者：梁瑞仙杨凌峰王译锋李小波牛风雷华北电力大学核科学与工程学院北京102206

为研究液态铅铋合金(LBE)冷却剂系统气态氧控装置——膨胀箱中覆盖气体的氧输运特性,利用计算流体动力学(CFD)软件ANSYS Fluent对氧输运进行了数值计算。根据覆盖气体流动特性和混合气体中低氧分压特点,对膨胀箱气相空间进行简化,将气-... 详细信息

为研究液态铅铋合金(LBE)冷却剂系统气态氧控装置——膨胀箱中覆盖气体的氧输运特性,利用计算流体动力学(CFD)软件ANSYS Fluent对氧输运进行了数值计算。根据覆盖气体流动特性和混合气体中低氧分压特点,对膨胀箱气相空间进行简化,将气-液交界面视为氧浓度恒定的自由表面边界,采用组分输运模型计算气体和液态LBE之间传质后的液态LBE氧浓度。结果表明,传质系数随液态LBE入口流速增大而增大,液态LBE入口流速增大则膨胀箱内气-液对流强度增加,有利于增强膨胀箱的氧输运;膨胀箱中液态LBE温度越高,则氧输运的平均传质系数越大;在液态LBE入口流速一定时,平均传质系数可表示为温度的递增函数。在饱和氧浓度阈值内,入口氧浓度和气-液交界面氧浓度不影响膨胀箱的传质系数,对液态LBE回路的氧浓度控制有利。本研究定量获得了使液态LBE回路处于合理氧浓度范围内的操作条件,为实验及系统设计提供数据参考。

关键词：液态铅铋合金(LBE) 氧输运气态氧控计算流体动力学(CFD) 组分输运模型

不同管束布置方式下含有空气的蒸汽自然对流冷凝换热特性分析

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核动力工程 2022年第3期43卷 94-100页

作者：刘乐陈文振王珏王琮胡晨海军工程大学核能科学与工程学院武汉430033 武汉第二船舶设计研究所武汉430064

为研究非能动安全壳冷却系统(PCCS)热交换器管束布置对自然对流条件下含有空气的蒸汽冷凝换热特性的影响,采用气体组分输运方程和冷凝模型耦合,对单管、单排到五排管束通道内冷凝换热过程进行数值研究。研究发现,管束区内存在由于管间... 详细信息

为研究非能动安全壳冷却系统(PCCS)热交换器管束布置对自然对流条件下含有空气的蒸汽冷凝换热特性的影响,采用气体组分输运方程和冷凝模型耦合,对单管、单排到五排管束通道内冷凝换热过程进行数值研究。研究发现,管束区内存在由于管间高浓度空气层干扰使冷凝换热能力减弱的“抑制效应”,以及由于水蒸气壁面冷凝导致气体横向流动使壁面冷凝能力强化的“抽吸效应”。对不同管束结构下2种效应对冷凝换热的影响进行分析,结果表明,随着管束排数的增加,2种效应对冷凝换热的影响逐渐增强,导致冷凝管周向局部冷凝换热能力不均匀性增加,其中五排管束周向局部冷凝换热系数(HTC)最大值为单管的2.3倍,最小值仅为单管的44.7%。在双排、三排和四排管束中,正四边形布置管束的冷凝换热能力优于正三角形布置,而五排管束中,正三角形布置的冷凝换热能力更强。本研究可对PCCS热交换器管束布置优化提供参考。

关键词：自然对流管束蒸汽冷凝组分输运模型数值模拟

Lightnin内插件强化混合器内湍流混合及反应特性

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过程工程学报 2022年第12期22卷 1683-1690页

作者：禹言芳贺媛媛杨鹏姚云娟孟辉波吴剑华沈阳化工大学辽宁省高效化工混合技术重点实验室辽宁沈阳110142

采用计算流体力学组分输运模型和SST k-ω湍流模型,在Re=3000~9000范围内研究Lightnin静态混合器内萘酚(组分A)与对氨基苯磺酸(组分B)偶合氮化串联竞争反应,分析化学反应场中各组分浓度分布规律、湍流流动及微观混合特性。Lightnin内插... 详细信息

采用计算流体力学组分输运模型和SST k-ω湍流模型,在Re=3000~9000范围内研究Lightnin静态混合器内萘酚(组分A)与对氨基苯磺酸(组分B)偶合氮化串联竞争反应,分析化学反应场中各组分浓度分布规律、湍流流动及微观混合特性。Lightnin内插件能够推进管内主反应的高效进行,副产物S较少且其浓度在0.0004~0.03 mol/L,而主产物R的浓度较副产物S高两个数量级。湍流强度随着雷诺数的增大呈现明显上升趋势,Re=3000时z/l=2处的湍流强度峰值(达到2.95)是出口处的2.02倍。湍流耗散率ε随径向位置的增加而减小,w_(A)=0.5~0.6时浓度对ε的影响微弱,而w_(A)=0.7~0.9时ε的轴向和径向分布随着浓度的增大逐渐减小,w_(A)=0.6~0.9时z/l=10处的ε相比于w_(A)=0.5时依次减小2.43%,8.86%,19.80%,42.25%。Re=6000~9000时径流数呈周期规律分布,偶数旋流元件内形成小峰值,奇数元件内则内凹。组分A与组分B在摩尔比一定的条件下,Re=4000~9000出口位置处的微观混合特性相比于Re=3000时分别增强18.22%~55.34%。

关键词： Lightnin内插件组分输运模型串联竞争反应径流数离集指数

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移动热源对掘进巷道热环境参数的影响研究

煤炭科学技术 2023年

作者：王孝东张玉刘杰贺德幸张佳琳程玥淞昆明理工大学公共安全与应急管理学院昆明理工大学国土资源工程学院

以铲运机为例的移动热源在运行过程中产生的热量会传递至掘进巷道，继而影响巷内风流温、湿度的分布。在云南某矿掘进巷道进行现场实测试验，以现场实测数据为基础，建立了与实际生产设备一致的移动热源几何模型，基于组分输运模型以及... 详细信息

以铲运机为例的移动热源在运行过程中产生的热量会传递至掘进巷道，继而影响巷内风流温、湿度的分布。在云南某矿掘进巷道进行现场实测试验，以现场实测数据为基础，建立了与实际生产设备一致的移动热源几何模型，基于组分输运模型以及自然对流传热类型下的Realizable k-?湍流模型，采用重叠网格法、动网格法对移动热源影响下风流温、湿、焓的纵向、垂向及横向分布规律进行了数值模拟，并结合现场实测数据验证了模拟的准确性。研究结果表明：运行中的移动热源极大程度的影响了巷内宏观温度场的结构状态；移动热源运行周期试验中，近工作面处风流温、湿度随远离工作面而缓慢上升，距工作面12 m处测得风流温度以及相对湿度的峰值分别为32.35 ℃和92.46%；风流焓值符合规则性概率分布，拟合的焓值概率密度分布曲线与标准正态分布曲线间极度重合，说明移动热源运行环境内风流焓值符合正态分布特征；移动热源运行区域的中段及近壁面处出现高焓区域，峰值为89.80（kj/kg空气）；同种监测环境下，不同监测组别下的风流焓值平均值、中位数组间差值均小于2%。

关键词：数值模拟重叠网格组分输运模型风流焓值 Realizable k-?湍流模型

中俄东线大口径输气管道的投产气体运移规律及注氮量优化

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天然气工业 2020年第9期40卷 123-130页

作者：叶恒李光越刘钊张博越刘家乐中国石油天然气股份有限公司北京油气调控中心北京市100007 中国地质大学(北京) 中石油管道有限责任公司

中俄东线天然气管道是外径1 422 mm超大口径天然气管道在国内的首次应用,投产采用氮气作隔离、后续天然气置换的方式。为了进一步明确中俄东线天然气管道在投产过程中各气体的运移规律以及确定合理的注氮量,采用计算数值模拟的方法,建... 详细信息

中俄东线天然气管道是外径1 422 mm超大口径天然气管道在国内的首次应用,投产采用氮气作隔离、后续天然气置换的方式。为了进一步明确中俄东线天然气管道在投产过程中各气体的运移规律以及确定合理的注氮量,采用计算数值模拟的方法,建立了基于外径1 422 mm管道的组分输运模型,进行了基于投产实测数据的模型可靠性验证,分析了不同管径、不同初始氮气封存管容比、不同置换速度条件下的气体运移规律,得到了理论最优注氮管容比值。研究结果表明:①天然气置换时,重力因素不可忽略,与小口径管道天然气沿着管道中心线"锥进"不同,中俄东线天然气沿着管段的顶部突进;②天然气置换速度是影响气体运移规律的主要因素,置换速度越快,纯氮气管容比值越大,最终将趋于一个极大值,投产时应适当提高天然气置换速度;③在氮气封存压力为0.02 MPa的条件下,5 m/s、7 m/s、9m/s、15 m/s、30 m/s的天然气置换速度对应的理论最优注氮管容比值分别为7.60%、5.00%、4.50%、4.00%、4.00%。结论认为,该研究成果可为大口径天然气管道的安全、经济投产提供借鉴。

关键词：中俄东线天然气管道投产重力气体运移规律注氮量优化天然气置换速度数值模拟组分输运模型

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基于恶臭气体扩散数值模拟的垃圾中转站选址

环境工程 2021年第3期39卷 130-135页

作者：韩晓冬孙也北京航空航天大学校园规划建设与资产管理处北京100191 北京航空航天大学空间与环境学院北京100191

城市垃圾中转站恶臭气体扩散问题是居民非常关注的焦点。采用计算流体力学方法对某拟建垃圾中转站和周围建筑物附近的流场和可能泄漏的恶臭气体的扩散进行了数值模拟,分析了不同风速和风向对流场结构和恶臭气体扩散特性的影响规律。结... 详细信息

城市垃圾中转站恶臭气体扩散问题是居民非常关注的焦点。采用计算流体力学方法对某拟建垃圾中转站和周围建筑物附近的流场和可能泄漏的恶臭气体的扩散进行了数值模拟,分析了不同风速和风向对流场结构和恶臭气体扩散特性的影响规律。结果表明:在相同风向不同风速下,无因次化流场结构基本相同;风速高时恶臭气体迅速扩散,不影响周围建筑物;接近静风时,恶臭气体能够扩散至垃圾中转站的连体建筑和南侧学生宿舍,但浓度已降低约3个数量级;风速接近静风的东风和南风条件下,恶臭气体扩散快,影响区域有限。总体上,该拟建垃圾中转站的选址合理。该研究过程可为类似项目选址的合理性评判提供科学参考。

关键词：垃圾中转站恶臭气体扩散计算流体力学(CFD) 组分输运模型数值模拟

CFD瞬态模拟楼宇布局对城镇燃气管道泄漏的影响

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油气储运 2019年第12期38卷 1383-1390页

作者：江攀杨俊佳张琼吴强危卫武汉理工大学能源与动力工程学院杭州市城乡建设设计院股份有限公司

为了科学预测平行楼宇间天然气扩散形成的爆炸危险区域的危害范围,建立了天然气泄漏速率随时间变化的函数关系,运用瞬态模拟方法,得到泄漏压力和楼宇布局对爆炸危险区域的影响。模拟结果表明:天然气扩散过程中遇到建筑物会在其背风向形... 详细信息

为了科学预测平行楼宇间天然气扩散形成的爆炸危险区域的危害范围,建立了天然气泄漏速率随时间变化的函数关系,运用瞬态模拟方法,得到泄漏压力和楼宇布局对爆炸危险区域的影响。模拟结果表明:天然气扩散过程中遇到建筑物会在其背风向形成副扩散中心向四周空间扩散,随着距离地面高度的增加,天然气最大体积分数逐渐降低,且随着泄漏的持续达到稳定值;各种工况下处于上风向的楼宇均处在危险区域,而处于下风向的楼宇其危险是暂时的(楼距小的工况除外);有风时,增大楼距,减小平行楼宇的相对高度,减小管道的运行压力均有利于天然气在两楼之间的扩散。研究结果可为相关规范的制定以及事故的预防提供科学依据。

关键词：天然气泄漏城燃管道瞬态模拟组分输运模型爆炸极限

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无挡板搅拌槽内液相混合特性的数值模拟

无挡板搅拌槽内液相混合特性的数值模拟

作者：杨壮北京化工大学

学位级别：硕士

混合广泛存在于石油化工、生物制药、食品加工、冶金采矿等行业中,针对搅拌槽内混合过程的研究不仅可以为优化混合过程的操作条件提供理论指导,同时也为搅拌反应器的设计与放大提供重要依据。研究人员已经开发出了多种测量槽内混合过程... 详细信息

混合广泛存在于石油化工、生物制药、食品加工、冶金采矿等行业中,针对搅拌槽内混合过程的研究不仅可以为优化混合过程的操作条件提供理论指导,同时也为搅拌反应器的设计与放大提供重要依据。研究人员已经开发出了多种测量槽内混合过程的实验方法,几乎都存在各自的局限性,且多数仅限于实验室规模,如平面激光诱导荧光技术（PLIF）无法用于不透明系统的测量。近年来,随着计算机性能的快速提升,许多研究人员已经采用CFD技术对各种条件下的液相混合过程进行了数值模拟,但部分模拟数据与实验结果偏差偏大,许多文献对槽内液相混合过程的报道不够详实。因此,本文的目的是使用CFD技术对搅拌槽内互溶液体单相混合过程进行详实而准确的研究,以评估CFD技术用于研究搅拌槽中流体混合的能力。本文利用FLUENT中的标准k-ε湍流模型和组分输运模型,对无挡板搅拌槽内的液体混合过程进行了数值模拟,搅拌桨为30°四斜叶（PBT）桨和六直叶（RT）桨,搅拌雷诺数2083-12500,且PBT桨中部分数据与PLIF实验进行了对比。同时研究了监测位置、转速、桨叶离底高度、示踪剂进料位置对混合时间的影响以及转速对单位体积混合能的影响。结果表明:（1）示踪剂在槽内的扩散过程呈现分层现象,主体循环流动中心区域混合较慢,桨叶离底高度为H/3时两种桨示踪剂浓度变化过程接近,但H/2时RT桨的浓度均质化速度明显快于PBT桨,整个混合过程与流场特性密切相关;（2）局部监测面FA-FD的混合时间整体比较接近,普遍比监测面cross-section高出一倍以上,这是由于cross-section上形成“假混匀”状态,因此采用前者的平均数作为实际混合时间更加客观;（3）无量纲混合时间随转速增大而增大,桨叶离底高度为H/2时,PBT桨模拟结果与PLIF实验值相对误差平均为7.8%,二者基本吻合,H/3时,高转速下无量纲混合时间会突然降低,在无挡板搅拌槽中,RT桨比PBT桨混合时间短;（4）无挡板搅拌槽中,转速越低,混合能效越高,桨叶离底高度为H/3时,两种桨在各转速下混合能效均较高,H/2时,低转速下两种桨混合能效较高,高转速下RT桨混合能效明显低于PBT桨,在300 rpm时前者单位体积混合能比后者高了 49.4%;（5）四种情况的混合时间都随单位体积功的增大而减小,两种桨的混合时间在桨叶离底高度为H/3时受输入功率的影响大于H/2时,在输入功率的对数值小于1.3时,桨叶离底高度为H/2时的RT桨混合能效最高;（6）在处于主体循环流动路径上的进料点进料时混合时间更短,且彼此接近,进料处若有旋涡则会使混合时间延长,在RT桨中桨叶叶端进料时,虽然初始快速混合至接近混匀状态,但达到最终真正混匀状态却非常缓慢,远大于其它进料点。

关键词：液相混合搅拌槽数值模拟组分输运模型混合时间单位体积混合能

同方学位论文库评论

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空调列车硬座车厢内污染物扩散规律研究

铁道学报 2010年第3期32卷 28-32页

作者：陶红歌陈焕新谢军龙舒朝晖华中科技大学制冷与低温工程系湖北武汉430074

目前的检测手段很难从整体上了解列车车厢内污染物分布情况。本文以空调列车硬座车厢为研究对象,采用κ-ε湍流模型和组分输运模型,对车厢内污染物CO2的扩散情况进行模拟研究,结果表明:在现有的条缝通风模式下,车厢内在地板上方110 cm到... 详细信息

目前的检测手段很难从整体上了解列车车厢内污染物分布情况。本文以空调列车硬座车厢为研究对象,采用κ-ε湍流模型和组分输运模型,对车厢内污染物CO2的扩散情况进行模拟研究,结果表明:在现有的条缝通风模式下,车厢内在地板上方110 cm到170 cm的高度范围内,CO2质量分数基本上都超标,除了座椅间通道,整体上处于客车空调设计规范TB1951-87的上限1.7倍左右;靠近座椅间通道的两列乘客区受送风气流旋涡的影响,在110 cm的高度上,CO2浓度沿车厢长度方向呈脉动状分布;在靠近车窗的乘客区,由于上升气流的带动,乘客头部高度上的CO2浓度低于车厢中上部的浓度;在同一高度上,车厢中部CO2浓度高于端部的浓度;双人座位乘客区的CO2浓度低于同排相同高度上三人座位乘客区的浓度。研究结果可为空调列车硬座车厢内污染物的检测测点设置和气流组织改善提供参考。

关键词：空调列车污染物扩散组分输运模型数值模拟