气固两相流堵塞预测

气固两相流堵塞预测

一、气固两相流的阻塞预测(论文文献综述)

吴丽玲[1](2021)在《沙漠风沙运动与太阳能发电技术的互馈机理研究》文中认为在世界各国积极调整能源结构以应对全球能源危机的背景下,针对沙漠光伏电站规模日益扩增的发展现状,提出以下两方面的研究内容:其一,在沙漠地区规模化建立太阳能光伏发电站对于局部区域的沙漠风沙运动造成的分异作用,其二,光伏组件以阵列的形式架设并运行在沙质地表的沙漠环境中,当风沙运动过境光伏阵列时对不同相对位置的组件输出性能的影响规律,借此讨论在沙漠地区规模化建立光伏电站运行,于沙漠气候特征产物—风沙运动以及光伏阵列各组件输出性能之间的相互作用。通过野外实测、数值模拟以及风洞试验三种研究手段对上述问题展开研究,具体如下:(1)以库布奇某沙漠光伏电站内部风速变化规律为测试对象,对光伏阵列三个特征高度的风速随阵列扩展的两个主方向上不同监测范围内的变化情况进行实测分析。结果表明:光伏阵列的铺设对近地面风速的影响比较明显,尤其体现在光伏组件南北朝向上的气流运动。(2)基于野外实测结果,具体对来流方向为光伏阵列南北朝向的风沙两相流在光伏阵列内部的分布情况进行数值模拟分析。通过分析定风沙运动工况下光伏阵列内部与非扰动区的相对位置截面上的流场分布,探索光伏阵列的铺设对沙漠近地面风沙运动的分异作用。结果表明:气流流经光伏组件边缘处产生的形状阻力对流体运动状态的影响,导致组件中心对称面与边缘所在截面的流场分布存在较大差异。(3)建立逐行增加的五个光伏阵列模型,对比分析光伏组件纵向扩展对风沙运动的影响规律。结果表明:随着光伏阵列纵向排布扩展,负压区的最大值由行道近地位置逐渐向光伏组件顶端转移;流域速度最大值有逐渐减小的趋势,低速区及回流区覆盖延伸范围逐渐增广;地面沙尘的分布具有向中心聚拢的趋势,光伏组件表面沙尘沉积最密集分布发生在阵列首行,最稀疏的分布发生在相邻的次行组件。(4)进行风沙过境光伏阵列前后光伏组件输出损耗率的风洞测试实验并观察地面沙尘堆积形态,探索光伏阵列纵向扩展对沙尘迁移的影响作用以及对自身输出性能的影响。结果表明:风沙运动对组件的作用机理区别于自然沉降等积尘形式,历经过境风沙运动后的各行光伏组件输出功率存在不同程度的衰减。通过以上研究,分析沙漠地区规模化建立光伏发电站对光伏电力输出以及沙漠地区的沙漠化治理的双向影响,探索二者间的作用机理将对进一步发展沙漠光伏发电站,促进光伏发电站与沙漠环境的有机结合提供参考依据。

李衍军[2](2021)在《小麦气流输送式排种系统关键部件研制与分析》文中研究说明随着我国北方地区小麦规模化种植,传统机械式播种机已经满足不了实际生产需求,迫切需要性能稳定的大型、宽幅、高速播种机来提高作业效率。本课题研究小麦气流输送式排种系统,设计了波纹式导流管、仿生分配器等关键部件,结合气固两相流耦合方法、散粒体理论和高速摄像技术等方法,研究排种系统中小麦种子的运动特性、迁移轨迹等揭示小麦种子在排种系统中的工作机理;运用仿真软件分析气流输送式排种系统内部流场分布及种子运动规律,从而确定输种管长度对排种性能的影响;通过台架试验对排种系统的排种性能进行试验验证。论文主要研究工作如下:1.对农麦3号小麦种子物理参数及力学特性进行测定,得到小麦种子的容重为737.66g/L、含水率为 10.32%、千粒重为 56.51g、三轴尺寸为 6.10mm×2.99mm×3.29mm、等效直径为3.92mm、球度为0.64及悬浮速度为11.79m/s;根据小麦种子参数建立仿真模型,并利用EDEM仿真与台架试验验证小麦种子模型的合理性,在不同槽轮工作长度下排出种子质量的仿真值与试验值相对误差在3.08%-7.82%范围内,说明该模型能够充分反应种子的运动与力学特性。2.开展了气流输送式排种系统中导流管的结构设计与优化。根据导流管结构对排种系统中种子分布均匀性的影响,采用气固两相流耦合仿真的方法研究小麦种子在导流管内的运动姿态和运动规律,揭示影响气固两相流均匀度与分配均匀性的机理;通过正交试验分析不同结构导流管对种子分布均匀性、压力损失和各行排量一致性变异系数的影响,进一步优化导流管结构,得到导流管最优参数组合为导流管长度800mm、波纹深度8mm、波纹数量6及波纹宽度50mm,优化后的导流管内气流流速均匀,基本消除紊流等现象,且压力损失小;通过台架试验验证得到该导流管结构在不同入口气流速度与播种量下的各行排量一致性变异系数均符合标准要求,满足实际生产需求。3.利用仿生原理根据鲫鱼的流线型曲线,设计仿鲫鱼曲线分配器,并分析分配器的压力损失机理。运用EDEM与Fluent耦合的方法对四种仿生分配器与原结构分配器的工作压力损失、紊流情况及种子分布均匀性状况进行仿真分析,确定仿生分配器的最优结构;通过台架试验得到,仿生优化后的分配器各行排量一致性变异系数符合行业标准要求,满足生产实际需求;且该分配器的压力损失值较小,说明该分配器能够有效降低压力损失,提高气流输送式排种系统种子分布均匀性,提高排种性能。4.通过理论分析、气固两相流耦合仿真与台架试验揭示种子在输种管的运动机理。理论分析得到输种管长度的不同对管内气流平均流速的影响,当输种管越短时,管内气流平均流速减少越明显,当输种管大于一定长度时,气流平均流速减少趋于平缓;结合EDEM-Fluent耦合仿真与高速摄像技术测定种子在输种管内的速度,通过对比仿真与试验结果,得到输种管内种子速度修正系数平均值为0.95,验证了耦合仿真测定输种管内种子速度方法的可行性。5.利用台架试验对小麦气流输送式排种系统关键部件进行试验研究,以各行排量一致性变异系数和总排量稳定性变异系数为评价指标,分析风量、播种量、输种管长度等工作参数对排种性能的影响,通过响应面分析得到在总排量稳定性变异系数和各行排量一致性变异系数达到稳定时所对应的播种量范围为198.8kg/hm2-270kg/hm2,风量为7.92m3/min-8.55m3/min,输种管长度不低于3.02m。对得到的参数组合范围进行验证试验,得到总排量稳定性变异系数为0.43%-0.54%,各行排量一致性变异系数为2.71%-2.91%,种子破损率为0.39%-0.42%,满足相关标准要求。

王亚朋[3](2021)在《多中段溜井卸矿粉尘产运规律与控制技术研究》文中研究指明多中段溜井卸矿粉尘是金属矿山开采过程中主要粉尘来源之一,其任一中段卸矿对其他中段均可能造成粉尘污染,现有对多中段溜井卸矿粉尘产运规律的研究较少,更缺乏对多中段溜井联动降尘技术的研究。本文采用理论分析、相似实验和数值模拟等研究方法,建立了冲击气流计算模型和粉尘产运模型,以及控制卸矿粉尘的气水喷雾和泡沫降尘模型,确定了溜井卸矿粉尘产运规律,提出了不同中段联动降尘技术。并根据卸矿粉尘产运规律进行气水喷雾及泡沫降尘参数优化实验,开发出包含卸矿口气水喷雾及矿仓喷射泡沫的不同中段联动降尘系统,进行了降尘效果分析。以能量守恒定理为基础对矿石在溜井内下落过程中的功能转换进行研究,建立了溜井内冲击风速及气流量计算模型;根据气固两相流理论和菲克定律研究了卸矿粉尘产运机理,推导出卸矿粉尘在联络巷中任意时刻及位置的浓度计算模型,确定了影响卸矿产尘的主要因素。同时,研究了气水喷雾和泡沫降尘原理,得出雾滴粒径和润湿能力是影响气水喷雾降尘以及发泡量和泡沫稳定性是影响泡沫降尘效果的关键因素。为研究多中段溜井卸矿参数对粉尘产运规律的影响,运用相似理论推导出卸矿粉尘产生和运动相似准则数,建立了多中段溜井卸矿粉尘产运规律相似实验平台,进行了卸矿参数影响冲击风速及粉尘浓度变化规律的相似实验。通过对0.4kg/s、0.6kg/s、0.8kg/s、1.0 kg/s、1.2 kg/s五个卸矿流量下的卸矿产尘实验研究,得出卸矿流量为1.0 kg/s时,卸矿产尘量最大,多中段溜井第三、四中段为主要产尘中段;通过对卸矿总量、矿石粒径、卸矿高度、含水率影响卸矿产尘实验得出,卸矿总量和卸矿高度与卸矿产尘呈正相关,矿石粒径及含水率与卸矿产尘呈负相关。采用高速摄影机研究了冲击气流与卸矿粉尘间的动态变化关系,得出粉尘的运动滞后于冲击气流,第四中段冲击气流运动速度是粉尘运动速度的2.64倍,矿石下落过程中产尘量占总卸矿产尘量的78%,落入矿仓后的产尘量占总产尘量的22%。同时,采用数值模拟对不同卸矿参数下的产尘情况进行验证,得出了溜井中段数量与产尘位置间的关系,确定了粉尘在联络巷内随时间及空间变化的扩散规律,建立了卸矿口冲击风速及粉尘浓度预测模型,为气水喷雾降尘装置的安装位置选择及气水喷雾和泡沫降尘装置的开启关闭时间设置提供依据。针对多中段溜井卸矿口粉尘扩散特点,通过气水喷雾降尘实验优化了气水喷雾参数,确定出最佳气水流量比为110~145,并优选出浓度0.005%的表面活性剂提高气水喷雾降尘能力;根据对发泡量和泡沫稳定性等发泡参数的研究,确定出泡沫降尘最佳发泡剂配方,最优发泡气液比为31,发泡倍数为21。按照相似实验及数值模拟得出的卸矿粉尘产运规律,确定了多中段溜井卸矿粉尘联动控制系统的硬件组成,开发了卸矿粉尘联动控制系统软件;通过多中段溜井卸矿粉尘产运规律相似实验模型的降尘实验得出,该系统对第三、四中段全尘的降尘率分别为79.2%和84.1%,呼尘的降尘率分别为71.2%和78.6%;将联动控制系统的气水喷雾降尘装置应用于现场第四中段卸矿口,全尘的降尘率达到82.5%,呼尘的降尘率为76.8%,取得了良好的降尘效果,为其他矿井卸矿粉尘治理提供了一种新方法。

庄加玮[4](2021)在《热工艺伴生散发类高温细颗粒的迁移规律及其在呼吸道沉积特性研究》文中认为固体颗粒物是工业建筑中常见的污染物,可吸入颗粒物(PM10,即空气动力学当量直径≤10μm的颗粒)进入呼吸道后积聚在肺部,是工业尘肺病的主要诱因。慢性阻塞性肺病作为尘肺病患者常见且严重的合并症之一,预计2030年将成为全球第三大死亡原因。当前我国的工业化进入快速发展阶段,工艺生产过程伴生的有害物强度和总量都大幅增加,在冶金、机械、铸造等高污染散发类工业建筑中,还普遍存在大空间开放式无组织有害颗粒物的排放问题。因而,工业建筑室内环境相较于民用建筑、室外大气环境要更为恶劣,工人长期暴露在高浓度颗粒污染物中,呼吸道疾病的感染率急剧上升。工业现场的热源通常也是污染源,热工艺释放出的有害颗粒会在热气流的作用下进行扩散运动,依据释放时长热工艺过程可大致分为两类,其一,类似金属焊接过程会在短时间内散发一定量的热气流,并携带大量不同粒径的高温颗粒污染物,进而在局部热气流作用下形成高温气固两相流云团;其二,类似浇注工艺过程在高温热源的诱导下形成浮射流,会在一段时间内持续地向周围环境释放有害颗粒物,这些颗粒通常会携带一系列有毒或致癌化学物质,其粒径范围从纳米级到微米级,颗粒也可是形状不规整的非球颗粒,且相较于民用建筑中的常温颗粒,其运动过程要更为复杂,颗粒浓度也要更高。然而,现有针对不同工艺的通风系统设计主要依赖于经验,这在很大程度增加了设计的难度及对颗粒物控制的不确定性,且由于颗粒物与空气间的动力学特性差异,及现场热源、设备的干扰,也不可避免会造成部分颗粒物的扩散与逃逸。因此,深入研究高污染散发类热工艺过程细颗粒的运动规律或浓度演变特性,并分析其在工人呼吸道内传输过程,对系统评价工业环境安全有积极意义。基于这样的背景,本文针对工业建筑中颗粒的环境运动行为,结合其物化特性,通过理论分析、测试调研及数值模拟的方法对热工艺伴生散发类高温细颗粒的迁移规律及在其在呼吸道内沉积的动力学机制进行系统研究。通过严格的数值求解、理论推导和数据分析弄清瞬时热气流作用下散发类细颗粒扩散距离与不同影响因素间的定量关系,揭示浮力驱动下散发类细颗粒浓度在室内不同区域的瞬*本研究得到了国家重点研发计划项目(2018YFC0705300)和中央高校基本科研业务费重点项目(2232017A-09)的资助。时变化规律,明确散发类工艺异形颗粒在呼吸道内传输和沉积的动力学机制,并给出颗粒在阻塞型呼吸道内沉降率的理论预测,以便为工业环境中人员暴露评价和通风系统优化设计提供理论参考依据。对于焊接工艺过程瞬时热气流作用下散发类细颗粒的迁移特性分析结果表明,热能与动能的转化推动了两相流流动,颗粒与气流的温度在短时间会急剧下降,速度先增大而后缓慢减小。因而,颗粒散发的前期要预防两相流对人体上呼吸道的烧伤,并且越靠近中心处两相流流速与温度越高,人体暴露风险越大。两相流流动过程中,颗粒会沿垂直和水平两个方向脱离气流,且工艺过程瞬时散发的热量愈多,颗粒可获得的最大平均速度越高,颗粒与气流间的跟随性越好。不同影响因素通过初始阶段能量转化及颗粒动力学特性改变了高温颗粒的扩散区域,且均对颗粒不同方向扩散距离有显着影响,初始温度越高、初始速度越大、释放时长越长、颗粒粒径越小,颗粒在不同方向的扩散区域也越大,因此,工艺现场要综合考虑多因素影响下细颗粒的危害。为此,在给定不同变量范围内,通过多元回归分析建立了颗粒物水平扩散最大距离的预测模型。进一步针对浇注工艺过程,通过对现有浮力驱动下通风热分层理论模型修正,建立两类浮力驱动下散发类细颗粒浓度冲刷的瞬时预测模型。结果发现,本文理论模型数值求解得到的结果与实验数据有更好的吻合度,已有模型仅是其中的几个特例,从而证实本文提出的预测瞬时浮力驱动自然通风的非均匀三层模型更具一般性。特定的无量纲有效通风面积a下,浮力组合系数λ对1-ζ和ζc比值的绝对值大小有显着影响,但不改变其变化趋势。室外初始温度只会改变热分层的绝对温度,而对热分层的高度没有影响。此外,有效通风面积A*、高度H、面积S越小,热源的浮力通量B越大,瞬时热分层的温度也越高。颗粒物浓度变化过程中,室内垂直速度为零的热分层界面ζ0和新鲜空气层界面ζa是两个不同的分界面,ζ0将原始污染层分割成两个区域,其厚度分别为ζ-ζ0和ζ0-ζa。纯置换模型下,新鲜冷空气层颗粒物浓度Ck的大小恒为Ca+Cf,原始污染层颗粒物浓度大小Cl会不断衰减,到达稳定时刻的值为Ca+Cf,而上层颗粒物浓度大小Cu在初始阶段急剧变大,后在此基础上缓慢减小,其稳定值等于Ca+Cf+Cs;对于均匀混合模型,室内上、下层颗粒物浓度变化会更平缓一些,对应稳定时刻浓度值分别为Ca+Cf、Ca+Cf+Cs。说明下层污染物混合特性会影响室内污染物分层以及浓度变化特性,但不改变稳定时刻室内污染物浓度分布。通风过程任意时刻上层颗粒物浓度都要大于下层,且a值越大,各污染层无量纲颗粒物浓度下降越快,排污效率越高。通过测试发现,热工艺伴生金属粉尘通常由球状、椭球形、块状、棒状及不规则锥形颗粒共同组成,其表面空隙发达,比表面积也很大,此外,粉尘颗粒中含有大量Fe、Al、Si等元素的氧化物,并存在Mn、Ti、Cr等重金属元素,这在一定程度上增加了工人患各类职业病的风险。异形颗粒的在呼吸道内的沉积率η不仅取决于其形状系数φ,还同其具体形态有关。整体上服从φ越大,沉积率越高,反映出不规则的非球颗粒更容易被输运至呼吸道更深的位置,对人体呼吸道健康威胁可能也越大。异形颗粒间的沉积率差异会随着粒径或呼吸量的增加而变大,且在G3~G6呼吸道要明显胜于G9~G12呼吸道,局部沉积率差异主要发生在呼吸道分叉处,尤其是第一级分叉B3和B9,最大差异分别超过了30%和20%。另外,在G3~G6呼吸道内,φ越小,颗粒沉积分布越分散,最终可覆盖至呼吸道外侧区域,并随着呼吸量的提升和粒径的增大而变得更为明显;而对于G9~G12呼吸道,当颗粒粒径增大时,重力作用会发挥更为显着的作用,颗粒沉积分布会出现相反的变化趋势。阻塞型呼吸道内气固两相流的沉积运动结果显示,受COPD影响,呼吸道内流场分布表现出非对称性,呼吸道阻塞率α增大,病人局部缺氧越严重,当α=0.8时,相对缺氧率可达90%以上,同等劳动强度下,病人的呼吸会更急促;劳动强度越强,病人绝对缺氧量变大,发生哮喘的可能性愈高。呼吸道受阻不会改变颗粒的沉积机制,但对其沉积形式有显着影响,具体为颗粒在健康侧沉积数量增加,而在病变侧则相反,颗粒呈不对称分布,并且α增大,劳动强度越强,dp越大,沉积分布不对称性越高。呼吸道阻塞未改变颗粒物总沉降率(ηt)同Stokes数或者重力沉降因子γ的变化规律,但α越大,总沉降率(ηt)越小。根据数值计算结果,给出了惯性碰撞和重力联合作用下阻塞型呼吸道内颗粒物沉降率的理论估计公式,经验公式适用的范围为:0<St<0.3,且0<γ<0.01。

王不二[5](2021)在《聚变堆失真空事故下超音速流动特征及粉尘迁移特性研究》文中研究说明聚变堆运行产生的粉尘是聚变堆内重要的事故源项,失真空事故(Loss of Vacuum Accident,LOVA)是导致聚变堆粉尘运动的重要诱因,在真空室(Vacuum Vessel,VV)内外巨大压力差作用下,外界空气以超声速射入VV,从而搅动和卷扬粉尘,可能会导致放射性粉尘再悬浮、迁移甚至爆炸,对未来聚变堆的安全运行构成巨大威胁。为提升对聚变堆粉尘安全性的认识,有必要针对LOVA事故下的流动特性以及放射性粉尘迁移行为开展深入研究。本文主要借助计算流体动力学软件ANSYS FLUENT开展数值模拟研究,主要包括:(1)构建基于CFD-DPM耦合方法的气固两相流模型:基于粉尘再悬浮和气载粉尘输运理论,利用CFD方法,建立了 LOVA下粉尘迁移事故的气-固两相流双向耦合模型。将计算值与理论值对比校验,从理论上验证了模型的准确性。(2)开展LOVA下的超音速流动特性研究:模拟LOVA发生后一秒钟内的空气瞬态流动过程。研究发现,空气进入VV后产生高度欠膨胀射流,在约5 ms时形成了马赫盘;在马赫盘射流中心具有最大速度(~8 Ma)、最低静压力(<100 Pa)及最低温度(~40 K)。(3)开展LOVA下的粉尘迁移行为研究:利用构建的气固两相流模型开展粉尘迁移行为研究,分析粉尘的瞬时分布特性,结果表明:发生LOVA约40 ms后;入口底部的粉尘最先发生迁移;在100 ms,背风侧粉尘浓度最高;最后,粉尘发生沉积,粉尘浓度呈现上部低、下部高的现象。另外采用CFD-DPM单向耦合方法,对粉尘迁移的几个影响因素进行分析研究。其中,粉尘迁移受流场中湍流涡旋作用和粉尘粒径的影响显着。本研究有利于聚变堆LOVA进程和后果的理解,可为未来聚变堆的粉尘爆炸进一步安全分析和事故预防提供参考。

王海峰[6](2020)在《气固流态化的多尺度非平衡特性研究》文中指出气固流化系统是一个典型的非线性非平衡系统,呈现出复杂的多尺度特性:如,局域空间颗粒浓度的非均匀分布和颗粒速度的非高斯分布、时空交替的介尺度结构以及床层整体随表观气速而变化的流域等。这些复杂特性与单个颗粒之间的非弹性碰撞和摩擦、气体与颗粒以及颗粒群之间的相互作用、气固两相湍流等因素紧密相关,是流化床模拟计算的核心难题,也是突破工业反应器放大、设计和优化的关键。为此,有必要从单颗粒层次的运动行为出发,对流化床的多尺度非平衡特性展开系统深入的研究。针对以上目标,本论文结合实验和计算方法对流化床中局域非平衡特性、介尺度结构特性以及表观气速对颗粒运动状态的影响等展开研究。本文主要内容和结果如下:1.应用高速摄像机拍摄床层中颗粒运动,通过颗粒跟踪测速法(PTV)和Voronoi划分方法得到单颗粒的速度和空隙率。统计鼓泡床和湍动床中颗粒速度概率密度分布、平均空隙率、颗粒平均速度、颗粒温度、颗粒湍动能等物理量,发现浓相和稀相中颗粒的瞬时颗粒速度概率密度分布接近高斯分布,各物理量尺度依赖性和各向异性较弱,呈现近局域平衡特性。而两相界面处颗粒速度概率密度分布严重偏离高斯分布,甚至会出现双峰分布,各固相宏观物理量尺度依赖性和各向异性较强。这些结果揭示了气固流化床中的局域非平衡性,表明尺度分离假设难以成立,因此传统的双流体模型和颗粒动理论难以对该体系进行准确描述。2.使用高解析度的实验数据对介尺度结构展开动力学分析。考察鼓泡床中气泡直径和气泡运动速度,发现本实验中气泡运动规律可以使用经典模型对其进行描述。根据颗粒Voronoi分布提出了一种判定团聚物的方法,对湍动床中的团聚物平均速度、平均颗粒温度以及团聚物的尺寸分布等时均特性进行分析,深入了解湍动床中团聚物的运动状态。同时对团聚物的动态变化过程进行细致考察,分析团聚物聚并和破碎过程中相应颗粒性质的变化,发现团聚物聚并过程可以使用扫雪机模型描述,在本实验中颗粒动能的损失和颗粒所占面积减少量都与t3/2成正比;而破碎过程中向上和向下运动颗粒动能增长趋势完全不同,表明该过程中颗粒受力作用复杂。3.通过对比实验中不同气速下时均统计结果,发现气速增加会导致时均颗粒脉动速度分布更加偏离高斯分布。同时,用于描述颗粒脉动的两个物理量——颗粒温度和颗粒湍动能显示出较强的尺度依赖性,二者的加和——颗粒总脉动能在长时间统计下显示出尺度无关性,有助于建立稳态模型。进一步分析颗粒总脉动应力,发现其在鼓泡床中作用很小,但是在湍动床中,其空间梯度分布引起固相在竖直方向受力十分明显,表明在高气速条件下的固相应力建模十分重要。4.应用计算流体力学-离散元法(CFD-DEM)对实验涉及的不同流域工况条件进行模拟计算。以颗粒平均浓度、平均速度和总脉动能作为对比数据,发现模拟计算可以部分再现鼓泡床的行为,但是湍动床模拟结果与实验差距较大,这印证了高气速下的流化床中局域非平衡性更强的实验结果。因此,未来的固固应力及气固曳力建模都应考虑颗粒运动的局域非平衡特性。综上所述,本论文对流化床中不同尺度的非平衡特性进行了深入的研究。从局部颗粒速度分布、固相宏观物理量的尺度依赖性以及各向异性等个方面揭示了流化床中的局域非平衡性;对床层中介尺度结构进行研究,提出了团聚物的判定方法,统计并分析了团聚物的时均和动态特性;通过考察表观气速对局域非平衡性的影响,进一步强调宏尺度条件对于流态化建模的重要性。这些结果有助于揭示流态化复杂多尺度特征背后的机制,从而为气固两相流物理建模以及流化床模拟计算、放大与设计提供基础。

赵煜[7](2020)在《风沙风洞流动特性试验及风力机叶片材料的冲蚀磨损研究》文中研究表明由于西北地区独特的风沙天气,风力机叶片受到沙尘颗粒的冲击,在叶片表面上产生冲蚀磨损,严重影响风力机叶片的气动性能,降低风力机年发电量,因此,建立风力机叶片材料的磨损模型对预测风力机叶片磨损尤其重要。首先设计了可控质量流率的风沙风洞试验台,并对试验段内的颗粒质量分布规律进行研究。本试验台在现有直流式低湍流度风洞的基础上,加装了风洞混合段、风洞收缩段与风洞试验段。风沙风洞试验台使用自主设计的螺杆输沙装置供沙,使用鼓风机将螺杆输沙装置输出的沙粒通过排管输送至风洞混合段内,与风洞来流相互混合,沙粒最终通过风洞收缩段进入风洞试验段。本文选用颗粒直径在0.4mm0.5mm的沙粒,在试验段风速10m/s的条件下,测量颗粒在试验段内的颗粒质量分布,得出结论如下:(1)颗粒在风洞试验段内前0.6m流动较为紊乱,0.6m至0.9m之间颗粒流动均匀;(2)试验段截面2的颗粒质量分布与排管出口高度有关,试验段截面2的颗粒质量流率与排管的输沙速率有关;(3)通过三种回归函数对各排管在试验段截面2的颗粒质量分布曲线进行拟合,得到试验段截面2处的颗粒质量分布规律。(4)对风洞混合段内9根排管分别输沙时试验段截面2的颗粒质量分布进行叠加,得到9根排管同时输沙时试验段截面2处颗粒质量分布的理论叠加值;并在相同输沙条件下,进行9根排管同步输沙试验,得到试验段截面2处颗粒质量分布的试验结果;通过对试验值与叠加值进行对比,发现试验段截面2处颗粒质量的叠加值与试验值分布规律相同,且试验值的颗粒质量分布相比于叠加值更加均匀;在9排管同步输沙条件下,试验段截面处颗粒质量流率均匀区域占整个试验段截面2面积的70%左右。通过数值模拟方法研究了冲击速度为10m/s,不同颗粒质量流率(1.125g/s、2.25g/s、4.5g/s、6.75g/s、9g/s),不同冲击角度(15°、30°、45°、60°、75°、90°)条件下的平板试样冲蚀磨损特性,并与相关实验数据进行了对比验证,变化规律相同。研究发现,冲击角度为30°、60°、75°、90°时,随着颗粒质量流率的增大,试样表面的磨损分布位置基本相同,试样表面总磨损率随着颗粒质量流率的线性增大而线性增大。随着冲击角度的增大,试样表面总磨损率在15°至45°范围内略有减小,在45°至75°范围内显着增大,75°时的总磨损率最大,75°至90°范围内总磨损率显着减小。

金庸[8](2020)在《基于气固相互作用的粉煤密相气力输送典型流型信号多尺度分析研究》文中指出本文针对粉煤密相气力输送技术,综合应用统计分析、信号处理和数学建模等多门学科知识,对复杂的气力输送过程中水分赋存形态、载气对粉体流动性的影响、竖直上升管内输送流型预测与划分、典型流型的信号特征及流型的多尺度气固流体动力学特征进行了深入的理论和应用研究。1.从颗粒尺度探究了水分赋存形态及其作用机制,进一步发展了粉体流动性判据,揭示了水分含量及其赋存形态对褐煤颗粒流动性的影响机制;基于颗粒间相互作用力分析,研究了 N2和CO2对粉体流动性的影响,揭示了载气对易吸附性和不易吸附性粉体的A/C类粉体流动性的作用。2.由经典的Zenz气固输送相图出发,结合机器学习方法,根据竖直上升管内粉煤密相气力输送过程中表观气速、单位管压降和输送固气比的关系,提出了一种高精度(95.2%)的流型识别模型。讨论了不同聚类算法和模型验证方法在处理粉煤输送系统信号中的优劣性,给出了该系统的最优聚类算法和验证方法。3.针对于上述机器学习模型预测失败的栓塞流流型进行深入的探究,结合管道电容层析成像技术,获得了栓塞流流型变化过程,即堆积床层流→环核流→纯气相流→环核流→堆积床层流的流型演变现象。试验还发现了不同的栓塞流流型都存在五种速度分布。根据栓塞流的波动特征和系统的操作参数特性,提出了栓塞流相图的概念并成功预测了试验中出现的五种不同栓塞类型。在此基础上,进一步从管道内固相床层应力分析出发,揭示了动态栓塞流的静力学特征,给出了栓塞流演变的根本原因。4.统计分析了试验系统中的四种典型流型(堆积床层流、栓塞流、环核流和低浓度流)的压力信号、固相速度信号和截面浓度信号的时间序列与截面分布特征。采用小波分析获得典型流型的颗粒能谱特征及其主尺度。通过提取主尺度参数从而获得了典型流型的相干结构特征,揭示了典型流型的流体动力学机制。结合小波分析和去趋势涨落分析方法,提出了一种浓度时间序列的预测方法。5.基于小波分析和分形分析,提出了粉煤密相气力输送典型流型信号的多尺度分解与耦合方法。在频域上,根据输送信号的分形特征,分解成微观、介观和宏观尺度。深入分析多尺度气固作用的构效关系,提出了气固相互作用(气相主体湍动作用、颗粒-壁面摩擦作用和颗粒-颗粒碰撞作用)的多尺度作用模型。通过试验测得了对应的气固相互作用信号值。根据气固相互作用多尺度作用模型,揭示了典型流型的多尺度作用机制和主导的气固相互作用。

白玲[9](2020)在《流化床稠密气固两相瞬态流动的离散元模拟与高速摄影实验研究》文中认为流化床技术在煤燃烧、催化反应、物料干燥等能源化工、食品加工行业中有着极其广泛的应用。掌握流化床内部气固两相流动机理是开展流化床优化设计、提高燃烧效率的基础。本人在江苏大学流体机械工程技术研究中心和美国圣路易斯华盛顿大学的联合培养下,在美国煤清洁利用联盟(Consortium for Clean Coal Utilization)项目和“动力工程及工程热物理”江苏高校优势学科项目的资助下,基于理论分析、实验测量和数值模拟等研究方法,对流化床气固两相瞬态流动开展了一系列的研究工作。本文的主要研究内容和取得的创造性成果有:(1)设计了流化床高速摄影实验台,实现流化床启动过程气固两相瞬态流动的可视化实验测量,采用床层高度、气泡当量直径对不同颗粒数、不同进口流速下的流动特性进行了量化和分析。研究发现在进口流量不变时,床层高度的变化会影响气泡的形状,但对气泡面积和气泡当量直径影响较小。进口流量是决定流动形态的主要因素,进口流量越大,气体传递给床层内颗粒的能量越大,床层高度和气泡面积越大且维持的时间越长,破碎时间越晚。在流化床的设计过程中,必须重视进口流量的合理选择。(2)通过网格无关性分析确定了适宜的网格间距,结合实验测量研究了双流体模型(TFM)和离散元模型(DEM)数值模拟结果的差异,发现TFM仅适合于大尺度的宏观分析,并不能准确地预测气泡的破碎和分层现象;相对而言,DEM预测的结果与实验更为接近,更适合流化床内部瞬态流动机理研究。对应用较为广泛的六种曳力模型分别进行了数值模拟,并将其与实验结果进行了对比,发现Gidaspow模型在床层高度以及气泡当量直径的预测中具有明显的优势,在气泡形态和压力波动等方面与实验吻合较好,能够对稠密气固两相瞬态流动进行较为准确的预测。(3)研究了进口流量对流化床内部流型的影响,发现随着流量的增加流型的转变经历了三个过程,在初期是鼓泡流态化,然后过渡到以鼓泡流态化为主导、节涌流态化并存的状态,最后呈现出鼓泡流态化和湍动流态化共存的状态。测量了流化床不同高度位置处的压力波动,分析了压力波动与流型转变过程的内在联系。发现床层压力波动特性和气泡破碎数目的变化可以作为鼓泡流态化转变为湍动流态化的重要判别指标。建立了流化床内部流型的判别式,当判别式为正时流化床处于湍动流态化,当判别式为负时流化床处于鼓泡流态化。(4)开展了不同进口位置下流化床内部气固两相瞬态流动的数值模拟和实验测量,分别从床层高度、气泡面积等流态化参数,以及气相压力场和速度矢量等角度对瞬态流动特性进行了对比分析。研究发现流化床进口位置对气泡形态和演化规律有着很大影响,越靠近右侧壁面,气泡形心向左侧倾斜的程度越大。同时,气泡出现倾斜的时刻也会随着进口位置而变化,进口位置离壁面越远,鼓泡出现倾斜的时刻会越往后延迟。进口位置对气体的逸出方式、逸出区域以及颗粒弹射方式有着很大的影响,进口位置越靠近流化床底部中心,颗粒弹射程度越剧烈,而且覆盖的区域越大。进口位置决定了流化床中的能量传递,随着进口位置远离壁面,颗粒在动能传递和位移过程中受到壁面约束的程度在逐渐降低,越来越多的颗粒可以获得有效的动能并发生位移。(5)采用离散元模拟方法研究了双进口对流化床内部气固两相瞬态流动特性的影响,对不同进口间距方案的颗粒瞬态分布、颗粒速度矢量、气相压力云图、速度流线和气相压力分布进行了对比分析。研究发现双进口比单进口可以显着降低流化床中的局部固相死区面积。当两个进口间距较远时,流化床中的气泡受到两侧壁面的影响而向中间靠拢,床层顶部出现内凹,并在气泡破裂时伴随着颗粒弹射现象;在两侧进口间距合适时,呈现出两个气泡独立发展的临界状态;进一步缩短两个进口的间距,气泡出现了合并现象。床层中距离进口越近的位置处压力越大,压力梯度由气泡中心向床层左右两侧递减。当两个进口间距较近时,气泡在向上发展的过程中会向床层左右两侧倾斜。流化床中的压力波动产生于进口处,并在向出口方向传播过程中逐渐衰减。合理的进口布置方案可以实现较为均匀的压力分布并能达到较高的气固接触效率。

纪云[10](2019)在《喷浆物料长距离管道气力输送特性研究》文中研究指明随着我国煤矿岩巷工程施工技术的飞速发展,掘进光面爆破技术与锚喷支护相结合使巷道一次成型,斜井井筒施工月进尺可达到百米以上。然而,国内煤矿目前采用的喷浆工艺粉尘大、喷浆输送距离短、工作效率低,巷道支护严重制约煤矿的采掘速度。因此,本文提出喷浆物料长距离气力输送方法,采用理论分析、数值计算与试验结果相结合的研究思维,探究长距离管道气力输送喷浆物料的基础理论,为喷浆物料的自动上料、长距离输送提供理论基础与试验依据,同时为井下喷浆物料的输送方式提供了一种新方法,具有重要的社会价值及经济意义。基于牛顿运动定律和欧拉运动定律,在离散元软球模型基础上,建立物料颗粒-颗粒之间的非连续力-位移模型,获得颗粒碰撞过程中颗粒流之间的法向力、切向力及粘性力,获得球形颗粒及非球形颗粒在三维空间中的运动方程;在非解析面CFD-DEM耦合方法基础上,采用Ergun-Wen&Yu理论建立气流-颗粒之间的曳力模型,将空隙率增加到双流体模型连续性方程中,据此获得颗粒多相流的连续性方程;基于颗粒-壁面的碰撞理论及侵蚀磨损方程,指出颗粒流侵蚀磨损形式为切削磨损;通过对流体力学近壁层数处理方式的研究,提出Fluent近壁处理壁面函数法,并提出适用于非解析面CFD-DEM耦合方法近壁处理的NonEquilibrium Wall Function壁面处理方程。根据本研究的气流压力及物料特性,设计一套气力输送喷浆物料自动上料系统。借助正交试验设计方法,研究气流速度、颗粒粒径及给料量对气力输送喷浆物料自动上料系统物料拾取量的影响规律。结果表明,气流速度对物料拾取量影响最大,颗粒粒径和物料给料量影响较小。对于不同粒径的卵石颗粒,小颗粒所需的拾取速度较低,而大颗粒的拾取速度随着颗粒粒径的增大而减小。堆积在管道底部颗粒表面气流速度随着给料量的增加而增大,据此获得喷浆物料拾取量与给料量的函数关系。通过极差分析与方差分析,获得研究因素各水平对拾取量、水平管道压降及压力变送器压力的影响趋势,通过对压力变送器压力信号与物料拾取量归一化处理,获得流场压力信号与喷浆物料拾取量的函数关系。在文丘里管密相气力输送系统中,研究气流速度和含水量对物料输送特性和流场稳定性的影响,提出临界风速。提出流场压力的差异系数,用差异系数衡量流场稳定性并获得最佳气流速度。通过数值模拟与试验相结合,以气流压降及压降差异系数作为衡量指标,获得喷浆物料最佳输送水分含量。研究文丘里管进料口和管内气流流量对压降的影响,获得文丘里给料器和管道中压降在大于临界风速下周期性波动趋势。引入差异系数来描述流场的稳定性,获得临界风速下颗粒多相流流场的不稳定性,并通过对流场压力信号的功率谱密度分析获得气力输送系统各零部件对流场压力信号的影响规律。通过对颗粒拾取速度进行经验分析,根据多项研究成果对本试验所用卵石颗粒开展拾取速度研究。结果表明,气流速度作为拾取速度的函数能够很好地描述所有结果,并且相关性明显,实验关系式通过考虑颗粒直径和气流速度等多种影响参数来描述固体颗粒的拾取速度。对于管径为50 mm的水平气力输送管道,大颗粒表面的气流速度更大,因此有可能出现大颗粒拾取速度更低的情况。对水平管道颗粒拾取过程进行分析,发现存在最佳旋流数,在此旋流数作用下,物料的拾取率最大。通过视觉观察、质量称重、流场压降差异系数分析及流场压降峰均比四种不同方法衡量喷浆物料拾取速度,试验结果表明,视觉观察所获得颗粒拾取速度结果准确性最低,选取颗粒的质量损失率作为拾取速度的衡量指标准确度最高。通过对竖直管内旋流对颗粒流态的预测,对竖直管内轴流和旋流气流气固两相流的流型、压降和床层高度开展试验研究。结果表明,惯性及二次流对弯管处颗粒具有显着影响,竖直管内的颗粒在轴流场从弯管内壁向外壁移动,旋流数对固体质量流率和入口气流速度固定的竖直管内的颗粒流型影响显着。卵石颗粒存在临界粒径,当粒径大于临界粒径时,压降随粒径的增大而增大,颗粒尺寸对颗粒群的透气性和存气性影响较大,竖直管内气固两相流的流型变化较大。旋流有助于降低压降,但较大的旋流数会由于旋流衰减而导致压降增加。采用CFD-DEM四元耦合方法,研究提升角、气流速度和固体质量流率对提升弯管颗粒流型的影响,并借助正交设计方法对仿真方案进行设计,以减少仿真次数。结果表明,由于流体惯性和二次流作用,气流速度对提升弯管内的压降起着至关重要的作用,提升弯管肘部45°处压降比弯管进出口压降更大。通过对提升弯管流型的研究,发现弯管处形成的二次流对管内空隙率和颗粒浓度分布有较大的影响,颗粒在弯管出口附近向下游管道侧壁移动,颗粒浓度相差较大,但并不会影响弯管肘部的最大侵蚀区域。对于提升弯管,颗粒碰撞在横截面上均匀分布,侵蚀磨损区域呈椭圆形分布,且在出口附近弯管的外弯曲处发生碰撞,对应两个严重侵蚀区域。该论文有图115幅,表20个,参考文献198篇。

二、气固两相流的阻塞预测(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、气固两相流的阻塞预测(论文提纲范文)

(1)沙漠风沙运动与太阳能发电技术的互馈机理研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究的背景及意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 课题研究现状
        1.2.1 风沙运动研究现状
        1.2.2 沙尘对光伏组件性能影响的研究现状
        1.2.3 光伏发电系统对环境的影响研究现状
    1.3 课题研究的主要内容
    1.4 本章小结
第二章 数值模拟基础及光伏组件积沙特性
    2.1 计算流体力学数值模拟基础
        2.1.1 计算流体力学求解过程
        2.1.2 数值模拟方法及分类
        2.1.3 流体流动的控制方程
        2.1.4 气固两相流模拟
    2.2 光伏组件积沙特性
        2.2.1 沙尘运动特性
        2.2.2 光伏发电技术
        2.2.3 沙漠风沙运动对光伏组件输出性能的影响机理
    2.3 本章小结
第三章 光伏电站对沙漠过境风沙运动影响的研究
    3.1 野外测试
        3.1.1 试验场地地理位置、气候特征及沙漠光伏电站概况
        3.1.2 实验目的及内容
        3.1.3 实验方法及所需仪器
        3.1.4 测试方案
        3.1.5 测试结果及分析
    3.2 数值模拟研究
        3.2.1 光伏阵列流场模型的建立
        3.2.2 模拟结果及分析
    3.3 本章小结
第四章 过境风沙运动对光伏阵列输出功率影响的风洞实验研究
    4.1 实验风洞概况
    4.2 实验内容
    4.3 实验方案设计
        4.3.1 实验样本
        4.3.2 实验仪器
        4.3.3 方案设计
        4.3.4 沙尘浓度的确定
    4.4 实验数据处理及分析
        4.4.1 阵列纵向扩展时光伏组件输出功率损耗情况
        4.4.2 阵列内部不同相对位置光伏组件输出功率损耗率变化情况
    4.5 本章小结
结论与展望
    5.1 结论
    5.2 创新点
    5.3 展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他科研成果
个人简历

(2)小麦气流输送式排种系统关键部件研制与分析(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景和意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国内外气流输送式播种机研究现状
        1.2.2 排种系统研究现状
        1.2.3 导流管研究现状
        1.2.4 分配器研究现状
        1.2.5 输种管研究现状
    1.3 研究内容与技术路线
        1.3.1 研究目的
        1.3.2 研究内容
        1.3.3 拟解决的关键问题
        1.3.4 研究方法与技术路线
    1.4 本章小结
第二章 小麦种子物料参数测定与建模
    2.1 引言
    2.2 气固两相流参数分析
        2.2.1 小麦种子物理特性
        2.2.2 小麦种子空气动力学特性
    2.3 种子建模
        2.3.1 离散元素法原理
        2.3.2 小麦种子模型
        2.3.3 EDEM中种子模型验证
    2.4 本章小结
第三章 基于DEM-CFD耦合仿真的导流管结构设计与试验
    3.1 引言
    3.2 气流输送式排种系统组成与工作原理
        3.2.1 工作原理
        3.2.2 关键部件
    3.3 导流管结构设计
    3.4 基于DEM-Fluent的气固两相流仿真分析
        3.4.1 气固两相流耦合介绍
        3.4.2 仿真方法
        3.4.3 仿真结果与分析
        3.4.4 优化结构仿真验证
    3.5 台架试验
        3.5.1 试验台搭建
        3.5.2 试验结果分析
    3.6 本章小结
第四章 基于鲫鱼流线的分配器结构设计与试验
    4.1 引言
    4.2 仿生对象原型分析
    4.3 鲫鱼流线型轮廓曲线采集
        4.3.1 逆向工程技术
        4.3.2 试验样品制备
        4.3.3 点云数据获取
        4.3.4 鲫鱼轮廓特征曲线的提取与处理
    4.4 仿生分配器结构设计
        4.4.1 分配器压力损失机理分析
        4.4.2 分配器结构设计
    4.5 仿生分配器仿真对比分析
        4.5.1 仿真参数选择
        4.5.2 建模与边界条件设置
        4.5.3 仿真结果与分析
    4.6 台架试验
        4.6.1 试验台搭建
        4.6.2 试验方案与评价指标
        4.6.3 试验结果分析
    4.7 本章小结
第五章 输种管内种子速度分布机理分析与测定
    5.1 引言
    5.2 输种管选型
    5.3 输种管内气流流速分析
        5.3.1 雷诺数的计算
        5.3.2 气流流动阻力
        5.3.3 气流平均流速分析
    5.4 输种管内种子速度耦合仿真与测定试验
        5.4.1 输种管内种子受力分析
        5.4.2 输种管内种子速度耦合仿真分析
        5.4.3 种子速度测定试验
    5.5 本章小结
第六章 气流输送式排种系统排种性能验证试验
    6.1 引言
    6.2 台架试验
        6.2.1 试验材料
        6.2.2 试验方法
        6.2.3 试验设备
        6.2.4 试验设计
        6.2.5 结果与分析
    6.3 本章小结
第七章 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 创新点
    7.3 展望
参考文献
致谢
作者简介

(3)多中段溜井卸矿粉尘产运规律与控制技术研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
Abstract
符号清单
1 引言
2 文献综述
    2.1 选题意义与课题来源
        2.1.1 选题的意义
        2.1.2 课题来源及目的
    2.2 多中段溜井卸矿粉尘产运规律研究现状
        2.2.1 冲击气流产生规律研究现状
        2.2.2 卸矿粉尘的产生规律研究现状
        2.2.3 卸矿粉尘运移规律研究现状
    2.3 多中段溜井卸矿粉尘控制技术研究现状
    2.4 主要存在及有待解决的问题
    2.5 研究内容与方法
        2.5.1 研究内容
        2.5.2 研究方法
        2.5.3 技术路线
3 多中段溜井卸矿粉尘产运理论和控制原理研究
    3.1 冲击气流产生机理及影响因素研究
        3.1.1 冲击气流的形成及特征分析
        3.1.2 冲击气流产生机理及影响因素
    3.2 卸矿粉尘产生机理及影响因素研究
        3.2.1 卸矿粉尘产生机理
        3.2.2 卸矿粉尘产生影响因素
    3.3 卸矿粉尘运移理论模型建立
        3.3.1 冲击气流运动模型
        3.3.2 卸矿粉尘扩散模型
    3.4 卸矿粉尘气水喷雾及泡沫降尘原理
        3.4.1 气水喷雾降尘原理
        3.4.2 泡沫降尘原理
    3.5 本章小结
4 多中段溜井卸矿粉尘产运规律相似实验研究
    4.1 金属矿山多中段溜井卸矿粉尘产运规律实测
        4.1.1 金属矿山多中段溜井基本概况
        4.1.2 现场测点布置及实测结果分析
    4.2 多中段溜井相似实验平台的建立
        4.2.1 相似理论及相似准则数的推导
        4.2.2 多中段溜井相似实验模型的建立
        4.2.3 相似实验监测设备及测定方法
    4.3 单一卸矿流量下粉尘产运规律实验研究
        4.3.1 冲击风速及粉尘浓度变化规律实验分析
        4.3.2 实验结果与现场实测结果对比分析
    4.4 不同卸矿参数变化对粉尘产运规律影响的实验研究
        4.4.1 卸矿量变化对粉尘产运规律的影响
        4.4.2 矿石粒径及卸矿高度变化对粉尘产运规律的影响
        4.4.3 矿石含水率变化对粉尘产运规律的影响
    4.5 基于高速摄影的卸矿粉尘运动规律及产生量研究
        4.5.1 高速摄影系统建立及参数设置
        4.5.2 高速摄影机拍摄结果分析
    4.6 本章小结
5 多中段溜井卸矿粉尘产运规律数值模拟研究
    5.1 多中段溜井卸矿粉尘产运模拟控制模型
    5.2 多中段溜井模型建立及模拟参数设置
        5.2.1 模型的建立及网格划分
        5.2.2 模型网格质量分析
        5.2.3 模拟参数的设置
    5.3 不同中段数量溜井卸矿粉尘产运特征模拟
        5.3.1 不同时刻下冲击气流及粉尘运动规律
        5.3.2 多中段溜井断面流场及粉尘粒径变化
        5.3.3 模拟结果与实验结果对比分析
    5.4 卸矿参数变化对粉尘产运规律影响的模拟研究
        5.4.1 卸矿参数变化对联络巷内冲击气流影响
        5.4.2 卸矿参数变化对联络巷内粉尘浓度影响
    5.5 卸矿参数变化对粉尘产运规律影响的正交模拟研究
        5.5.1 卸矿参数正交模拟
        5.5.2 冲击风速及粉尘浓度预测模型研究
        5.5.3 冲击风速及粉尘浓度预测模型的含水率修正
    5.6 本章小结
6 多中段溜井卸矿粉尘控制技术研究
    6.1 卸矿口气水喷雾降尘技术研究
        6.1.1 气水喷雾实验系统
        6.1.2 气水喷雾雾化及降尘效果分析
    6.2 矿仓喷射泡沫降尘技术研究
        6.2.1 发泡性实验研究
        6.2.2 矿仓喷射泡沫降尘实验
    6.3 多中段溜井卸矿粉尘联动控制系统的开发
        6.3.1 卸矿粉尘联动控制要求及方法
        6.3.2 卸矿粉尘联动控制系统硬件组成及实现
        6.3.3 卸矿粉尘联动控制系统软件的开发
    6.4 多中段溜井卸矿粉尘联动控制系统降尘效果分析
        6.4.1 多中段溜井卸矿联动降尘实验效果分析
        6.4.2 多中段溜井卸矿口气水喷雾现场降尘效果
    6.5 本章小结
7 结论
    7.1 主要结论
    7.2 创新点
    7.3 建议与展望
参考文献
附录A 粉尘云灰度图映射转换粉尘浓度云图程序片段
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集

(4)热工艺伴生散发类高温细颗粒的迁移规律及其在呼吸道沉积特性研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
主要符号表
第一章 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 浮力驱动下通风室内污染物状况的研究回顾
        1.2.2 工艺过程伴生高温颗粒污染物扩散特性的研究回顾
        1.2.3 可吸入颗粒物在人体呼吸道内沉积特性的研究回顾
    1.3 本文研究内容及技术路线
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 研究目标
        1.3.3 技术路线
    参考文献
第二章 瞬时热气流作用下热工艺伴生散发类高温细颗粒的迁移特性
    2.1 引言
    2.2 多元回归分析与试验设计
        2.2.1 数据分析方法
        2.2.2 试验设计
    2.3 CFD数值计算模型与验证
        2.3.1 物理模型
        2.3.2 气固耦合两相流运输模型
        2.3.3 数值细节与边界条件的确定
        2.3.4 网格划分与独立性检验
        2.3.5 数值方法的可靠性验证
    2.4 瞬时热气流作用下高温细颗粒物的迁移特性
        2.4.1 热气流流动特性
        2.4.2 高温细颗粒温度变化特性
        2.4.3 高温颗粒迁移的动力学分析
    2.5 影响高温细颗粒扩散距离的因素分析
        2.5.1 高温细颗粒扩散距离的瞬时变化
        2.5.2 高温细颗粒扩散半径与影响因素之间关系
        2.5.3 两相流热交换量对高温颗粒扩散距离的影响
    2.6 颗粒物水平扩散距离的预测模型
        2.6.1 颗粒水平扩散距离拟合公式
        2.6.2 回归模型的准确性验证
    2.7 本章小结
    参考文献
第三章 浮力驱动下热工艺伴生散发类高温细颗粒物浓度的演变特性
    3.1 引言
    3.2 浮力驱动下自然通风瞬态发展过程的理论模型
        3.2.1 浮力驱动下自然通风过程热分层发展一般模型
        3.2.2 改进模型的可靠性验证
        3.2.3 与现有理论模型预测精度的比较
    3.3 浮力驱动下自然通风瞬态发展过程的热力学参数分析
        3.3.1 无量纲热分层界面高度
        3.3.2 热浮升力
        3.3.3 热分层温度
        3.3.4 通风量
    3.4 浮力驱动下散发类高温细颗粒物浓度的演变特性
        3.4.1 浮力驱动下通风室内颗粒物浓度的演变模型
        3.4.2 不同热分层内颗粒物浓度演化过程分析
        3.4.3 污染源强度对颗粒物浓度演化的影响
        3.4.4 两种预测模型下平均颗粒物浓度的对比
    3.5 本章小结
    参考文献
第四章 热工艺伴生散发类工艺异形颗粒在呼吸道内沉积的动力学特性
    4.1 引言
    4.2 散发类高温微细颗粒的物化特性
        4.2.1 粉尘的采集及表征方法
        4.2.2 金属颗粒物的物化特性
    4.3 非球形颗粒在呼吸道内沉积数值模型及方法验证
        4.3.1 物理模型及边界条件
        4.3.2 气固两相流运动模型
        4.3.3 主要物理参数计算方法
        4.3.4 粉尘颗粒的几何参数及计算数量确定
        4.3.5 数值求解方法与网格独立性检测
        4.3.6 数值模型的验证
    4.4 颗粒形状对其在呼吸道内沉积特性的影响
        4.4.1 颗粒形状对其运动与沉积率的影响
        4.4.2 颗粒形状对其局部沉积模式的影响
    4.5 工艺异形颗粒在呼吸道内沉积的动力学特性
        4.5.1 椭球颗粒在呼吸道内沉积的动力学特性
        4.5.2 柱/片状颗粒在呼吸道内沉积的动力学特性
        4.5.3 长方体颗粒在呼吸道内沉积的动力学特性
        4.5.4 棱锥形颗粒在呼吸道内沉积的动力学特性
    4.6 本章小结
    参考文献
第五章 热工艺伴生散发类工艺球形颗粒在阻塞型呼吸道内传输与沉积特性
    5.1 引言
    5.2 现场颗粒物浓度测试分析
        5.2.1 测试方法
        5.2.2 现场颗粒物质量浓度测试结果
        5.2.3 人体颗粒物呼吸暴露风险
    5.3 阻塞型呼吸道内颗粒物沉积的CFD-DPM数值模型
        5.3.1 呼吸道物理模型
        5.3.2 数值方法与计算条件确定
        5.3.3 数值方法验证
    5.4 球形颗粒在阻塞型呼吸道内运动规律与沉积特性
        5.4.1 阻塞型呼吸道内流场分布
        5.4.2 球形颗粒在阻塞型呼吸道内沉积形式
        5.4.3 球形颗粒在阻塞型呼吸道内沉积分布与机制
        5.4.4 呼吸道内颗粒物的总沉积率
    5.5 重力作用下球形颗粒在阻塞型呼吸道内沉积率的理论预测模型
        5.5.1 研究工况
        5.5.2 呼吸道变形对球形颗粒沉积特性的影响
        5.5.3 颗粒沉积率与相关参数之间的关系
        5.5.4 阻塞型呼吸道内球形颗粒沉积率的一般预测模型
    5.6 本章小结
    参考文献
第六章 总结与展望
    6.1 研究结论
    6.2 主要创新点
    6.3 研究展望
攻读博士学位期间完成的研究成果
致谢

(5)聚变堆失真空事故下超音速流动特征及粉尘迁移特性研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 聚变能及其优势
        1.1.2 可控聚变能发展概况
        1.1.3 聚变装置中的粉尘危害
    1.2 国内外研究现状及意义
        1.2.1 LOVA研究
        1.2.2 粉尘迁移研究
        1.2.3 研究意义
    1.3 研究内容及方法
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 研究方法
第2章 理论基础与分析模型
    2.1 理论基础
        2.1.1 高度欠膨胀射流机理
        2.1.2 粉尘再悬浮模型
        2.1.3 气载粉尘输运理论
    2.2 分析模型
        2.2.1 控制方程
        2.2.2 几何模型
        2.2.3 边界及初始化条件
        2.2.4 数值求解方法
        2.2.5 网格无关性分析
        2.2.6 模型验证
    2.3 本章小结
第3章 LOVA超音速流动特征分析
    3.1 气流速度演变
        3.1.2 马赫盘位置
        3.1.3 速度场
        3.1.4 摩擦速度与流线
    3.2 质量流量及压力变化
    3.3 温度变化
    3.4 本章小结
第4章 LOVA下的粉尘迁移研究
    4.1 粉尘迁移
        4.1.1 粉尘迁移模型
        4.1.2 粉尘迁移模拟
    4.2 粉尘迁移特性的影响因素分析
        4.2.1 粉尘粒径的影响
        4.2.2 粉尘受流场其他附加力的影响
        4.2.3 湍流涡旋效应的影响
    4.3 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 本文的特色和创新
    5.3 展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与参与的项目

(6)气固流态化的多尺度非平衡特性研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
符号说明
第1章 引言
    1.1 研究背景与意义
    1.2 局域非平衡性
        1.2.1 颗粒速度分布
        1.2.2 固相宏观物理量的尺度依赖性
        1.2.3 各向异性
    1.3 介尺度结构——气泡与团聚物
        1.3.1 气泡
        1.3.2 团聚物
    1.4 宏尺度流域转变
    1.5 非平衡特性与流态化建模
        1.5.1 局域非平衡与模拟计算
        1.5.2 介尺度结构与粗粒化过程
        1.5.3 多流域建模
    1.6 本论文思路
第2章 流化床实验装置及测量方法
    2.1 引言
    2.2 实验装置系统
    2.3 实验测量方法
        2.3.1 颗粒位置
        2.3.2 颗粒浓度
        2.3.3 颗粒速度
        2.3.4 颗粒加速度
    2.4 固相宏观物理量定义
第3章 鼓泡床中的非平衡特性
    3.1 引言
    3.2 气泡表征与分析
    3.3 气泡周围颗粒运动
    3.4 颗粒速度概率密度分布
        3.4.1 时变行为分析
        3.4.2 气泡周围颗粒速度概率密度分布
    3.5 固相宏观物理量的尺度依赖性
        3.5.1 瞬时固相宏观物理量与空间尺度关系
        3.5.2 时均固相宏观物理量与时空尺度关系
    3.6 小结
第4章 湍动床中团聚物及非平衡特性研究
    4.1 引言
    4.2 颗粒团聚物定义与表征
        4.2.1 团聚物的定义
        4.2.2 物理量定义
        4.2.3 团聚物相关特性研究
    4.3 团聚物的动态特征
        4.3.1 团聚物生成、聚并与破碎
        4.3.2 聚并和破碎过程的颗粒动能变化
    4.4 湍动床中局域非平衡特性
        4.4.1 颗粒速度概率密度分布的时变分析
        4.4.2 团聚物周围颗粒速度概率密度分析
        4.4.3 固相宏观物理量的尺度依赖性
    4.5 结论
第5章 表观气速对流化床非平衡特性的影响
    5.1 引言
    5.2 固相宏观物理量尺度依赖性
        5.2.1 稳态统计时长
        5.2.2 颗粒温度与颗粒湍动能
        5.2.3 颗粒总脉动能与颗粒总脉动应力
    5.3 固相宏观物理量空间分析
        5.3.1 固相宏观物理量的空间场
        5.3.2 颗粒总脉动应力的贡献分析
    5.4 不同气速下颗粒速度分布
    5.5 小结
第6章 CFD-DEM模拟初步分析
    6.1 引言
    6.2 CFD-DEM模型简介
        6.2.1 气固两相控制方程
        6.2.2 颗粒碰撞模型
        6.2.3 相间作用力
    6.3 模拟计算结果与讨论
        6.3.1 最小流化速度预测以及颗粒摩擦系数确定
        6.3.2 鼓泡床模拟计算
        6.3.3 湍动床模拟计算
        6.3.4 曳力模型选择的影响
    6.4 小结
第7章 结论与展望
    7.1 主要结论
    7.2 创新点
    7.3 展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果

(7)风沙风洞流动特性试验及风力机叶片材料的冲蚀磨损研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 研究意义
    1.3 国内外研究现状
    1.4 主要研究内容
    1.5 创新点
第2章 基本理论
    2.1 气固两相流数值模拟
        2.1.1 气固两相流数值模拟方法
        2.1.2 气固两相流基本流动方程
        2.1.3 离散相颗粒在流场中的受力分析
        2.1.4 多相流数值模拟方法
        2.1.5 离散相模型
    2.2 湍流模型
        2.2.1 湍流模型概述
        2.2.2 基于雷诺平均方程的湍流模型
    2.3 DPM冲蚀磨损模型
第3章 风沙风洞试验台的设计与搭建
    3.1 试验台结构设计
    3.2 混合装置的结构设计与排管的空间分布
        3.2.1 混合装置的结构
        3.2.2 排管的空间分布
    3.3 风沙风洞试验台的测试方法
        3.3.1 坐标系的选取
        3.3.2 集沙仪的使用方法与测量位置
    3.4 本章小节
第4章 风沙风洞试验台试验段风沙分布特性研究
    4.1 风洞试验段截面位置的选取
    4.2 排管射流对试验段气相流场的影响
    4.3 不同排管射流工况下试验段颗粒质量分布规律研究
        4.3.1 不同排管出口高度对试验段截面处颗粒质量分布的影响
        4.3.2 不同排管输沙速率对试验段截面处颗粒质量分布的影响
    4.4 排管高度对试验段颗粒质量分布规律的影响
        4.4.1 排管高度对颗粒质量分布的回归函数的对比分析
        4.4.2 各排管在试验段截面处颗粒质量分布规律
    4.5 对称分布排管在试验段截面处颗粒质量分布规律
    4.6 多排管在试验段截面处颗粒质量分布的叠加性
    4.7 本章小结
第5章 风力机叶片表面平板试样的冲蚀磨损研究
    5.1 几何模型与数学模型
        5.1.1 几何模型与网格划分
        5.1.2 湍流模型以及求解器设置
        5.1.3 离散相模型设置
        5.1.4 边界条件设置
    5.2 不同冲蚀角度下平板试样的冲蚀磨损研究
    5.3 不同颗粒质量流率下平板试样的冲蚀磨损研究
    5.4 本章小结
总结与展望
参考文献
致谢
附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录

(8)基于气固相互作用的粉煤密相气力输送典型流型信号多尺度分析研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
主要符号说明
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 气力输送影响因素研究综述
    1.3 粉煤密相气力输送流型识别模型和方法综述
    1.4 输送过程流型演变机理综述
    1.5 输送中气固流动特性的研究综述
    1.6 研究内容和技术路线
    1.7 创新点
    1.8 本章小结
第2章 粉煤密相气力输送试验物料和装置及数据分析方法介绍
    2.1 引言
    2.2 试验物料
    2.3 试验装置及流程
    2.4 数据处理与分析方法
        2.4.1 小波分析
        2.4.2 功率谱密度分析
        2.4.3 Hurst分析分形特征
    2.5 本章小结
第3章 颗粒尺度影响因素作用机制分析
    3.1 引言
    3.2 水分赋存形态及其作用机制
    3.3 载气对粉体流动的作用机制
    3.4 本章小结
第4章 输送流型预测模型与流型转变特征
    4.1 引言
    4.2 输送系统特性及典型流型类型
    4.3 流型划分算法及模型验证方法
        4.3.1 k-means聚类算法
        4.3.2 k-mediods聚类算法
        4.3.3 CART算法
        4.3.4 Bootstrap方法验证
        4.3.5 k折交叉验证
    4.4 流型分类及预测结果
    4.5 流型转变特征
        4.5.1 信号时间序列特征
        4.5.2 栓塞稳定性分析
        4.5.3 栓塞类型预测
    4.6 栓塞形成机理分析
    4.7 本章小结
第5章 粉煤密相气力输送过程的信号参数特征分析
    5.1 引言
    5.2 稳定性特征分析
    5.3 相干结构特征
    5.4 小波去噪及ECT本征信号与流型的关系
    5.5 固相浓度时间序列预测
    5.6 本章小结
第6章 基于流型的气固相互作用多尺度模型
    6.1 引言
    6.2 信号多尺度分解及重构
    6.3 多尺度信号能量矩阵
    6.4 气固相互作用信号特征
    6.5 颗粒-壁面摩擦和颗粒-颗粒碰撞信号特征
    6.6 典型流型气固相互作用分析
    6.7 本章小结
第7章 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
参考文献
致谢
附录

(9)流化床稠密气固两相瞬态流动的离散元模拟与高速摄影实验研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 流化床的分类
    1.3 两相流理论与数值模拟方法研究进展
    1.4 本文研究内容
第二章 气固两相流数值模拟基本理论
    2.1 双流体模型
        2.1.1 控制方程
        2.1.2 曳力模型
    2.2 颗粒动力学理论
        2.2.1 基本方程
        2.2.2 固相压力和固体粘度
        2.2.3 固相颗粒的壁面条件
    2.3 湍流模型
    2.4 离散元模型
        2.4.1 颗粒的受力分析
        2.4.2 颗粒与颗粒之间的相互作用
        2.4.3 气体与颗粒的相互作用
    2.5 本章小结
第三章 流化床高速摄影实验测量
    3.1 实验测量方法
    3.2 实验方案及数据处理方法
    3.3 实验结果与分析
        3.3.1 30000 颗粒实验结果分析
        3.3.2 36500 颗粒实验结果分析
        3.3.3 43000 颗粒实验结果分析
    3.4 本章小结
第四章 双流体模型与离散元模型的适用性研究
    4.1 大尺度颗粒条件下的网格无关性研究
        4.1.1 网格及数值模拟设置
        4.1.2 不同网格方案的数值模拟结果对比
    4.2 TFM与 DEM数值模拟结果的对比
        4.2.1 DEM数值模拟的设置
        4.2.2 数值模拟结果的对比
    4.3 DEM中曳力模型的选择
        4.3.1 曳力模型
        4.3.2 气泡形态分析
        4.3.3 流态化特性分析
    4.4 本章小结
第五章 进气流量对流化床内部流型的影响
    5.1 流量对流型影响的理论分析
    5.2 不同进气流量下的流型分析
        5.2.1 进气流量0.006kg/s
        5.2.2 进气流量0.007kg/s
        5.2.3 进气流量0.008kg/s
    5.3 本章小结
第六章 进口位置对流化床内部流动的影响
    6.1 实验测量方法与数值模拟设置
    6.2 不同进口位置的流态分析
        6.2.1 进口位置A
        6.2.2 进口位置B
        6.2.3 进口位置C
        6.2.4 进口位置D
    6.3 不同进口位置的瞬态流场分析
        6.3.1 进口位置A
        6.3.2 进口位置B
        6.3.3 进口位置C
        6.3.4 进口位置D
    6.4 颗粒时均速度分布分析
    6.5 本章小结
第七章 双进口对流化床瞬态流动特性的影响
    7.1 双进口研究方案的设置
    7.2 不同进口间距下的瞬态流动特性
        7.2.1 AA组进口方案
        7.2.2 CC组进口方案
        7.2.3 EE组进口方案
    7.3 流态化特性与压力波动分析
        7.3.1 流态化特性
        7.3.2 压力波动分析
    7.4 本章小结
第八章 总结与展望
    8.1 研究总结
    8.2 研究展望
参考文献
致谢
作者在攻读博士学位期间取得的相关科研成果

(10)喷浆物料长距离管道气力输送特性研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
abstract
变量注释表
1 绪论
    1.1 选题背景及意义
    1.2 喷浆物料长距离气力输送概述
    1.3 国内外研究现状
    1.4 研究中存在的问题
    1.5 论文主要研究内容
2 喷浆物料长距离气力输送理论研究
    2.1 物料颗粒碰撞力学特性
    2.2 颗粒多相流控制方程
    2.3 颗粒-壁面接触模型及磨损分析
    2.4 边界和初始条件
    2.5 长距离气力输送流场压降
    2.6 本章小结
3 气力输送喷浆物料自动上料特性研究
    3.1 喷浆物料自动上料系统的选择
    3.2 实验物料及装置
    3.3 试验结果与讨论
    3.4 本章小结
4 文丘里给料器输送特性研究
    4.1 长距离气力输送系统设计
    4.2 喷浆物料最经济风速研究
    4.3 喷浆物料最经济输送压力研究
    4.4 本章小结
5 旋流气流对喷浆物料拾取速度及噎塞速度研究
    5.1 拾取速度与噎塞速度
    5.2 喷浆物料拾取速度研究
    5.3 喷浆物料噎塞速度研究
    5.4 本章小结
6 提升弯管内喷浆物料与壁面互作用研究
    6.1 提升弯管颗粒多相流流型
    6.2 提升弯管管道壁面侵蚀磨损研究
    6.3 本章小结
7 结论与展望
    7.1 主要结论
    7.2 创新点
    7.3 展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集

四、气固两相流的阻塞预测(论文参考文献)

  • [1]沙漠风沙运动与太阳能发电技术的互馈机理研究[D]. 吴丽玲. 内蒙古工业大学, 2021(01)
  • [2]小麦气流输送式排种系统关键部件研制与分析[D]. 李衍军. 中国农业机械化科学研究院, 2021(01)
  • [3]多中段溜井卸矿粉尘产运规律与控制技术研究[D]. 王亚朋. 北京科技大学, 2021(08)
  • [4]热工艺伴生散发类高温细颗粒的迁移规律及其在呼吸道沉积特性研究[D]. 庄加玮. 东华大学, 2021
  • [5]聚变堆失真空事故下超音速流动特征及粉尘迁移特性研究[D]. 王不二. 中国科学技术大学, 2021
  • [6]气固流态化的多尺度非平衡特性研究[D]. 王海峰. 中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所), 2020(01)
  • [7]风沙风洞流动特性试验及风力机叶片材料的冲蚀磨损研究[D]. 赵煜. 兰州理工大学, 2020
  • [8]基于气固相互作用的粉煤密相气力输送典型流型信号多尺度分析研究[D]. 金庸. 华东理工大学, 2020
  • [9]流化床稠密气固两相瞬态流动的离散元模拟与高速摄影实验研究[D]. 白玲. 江苏大学, 2020(01)
  • [10]喷浆物料长距离管道气力输送特性研究[D]. 纪云. 中国矿业大学, 2019(04)

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气固两相流堵塞预测
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