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基于CFD-DPM的陶瓷料浆喷雾干燥过程数值模拟

肖志锋 , 乐建波 , 吴南星

硅酸盐通报

针对陶瓷料浆喷雾干燥过程中干燥塔内气固两相流动及传热传质复杂,温度场、速度场、湿度场、颗粒直径分布等难于测量问题,基于CFD方法,采用DPM模型描述陶瓷料浆颗粒运动轨迹,构建陶瓷料浆喷雾干燥过程二维轴对称数学模型,并进行了数值模拟.搭建喷雾干燥试验装置,开展了陶瓷料浆喷雾干燥实验,实验测得颗粒直径分布、颗粒湿含量与模拟结果吻合,验证了该模型的有效性.陶瓷料浆喷雾干燥过程数值模拟得到了干燥塔内空气湿度、速度、温度分布,以及颗粒的运动轨迹、湿含量情况,可为陶瓷料浆喷雾干燥塔的优化设计提供理论指导.

关键词: 陶瓷料浆 , 喷雾干燥 , DPM , 数值模拟

陶瓷料浆喷雾干燥三维DPM数值模拟

肖志锋 , 乐建波 , 吴南星

人工晶体学报

针对现有陶瓷料浆喷雾干燥二维数学模型简化了干燥过程中干燥塔内复杂气固两相运动,造成计算结果与实际存在较大偏差等问题,基于CFD方法,采用DPM模型描述干燥塔中陶瓷料浆颗粒相运动轨迹,进行陶瓷料浆喷雾干燥过程三维数学模型构建及数值求解.在数学模型经实验验证有效的基础上,模拟了不同料浆流量、入口热空气温度的陶瓷料浆喷雾干燥过程,对比分析了干燥塔中颗粒粒径分布、空气湿度场、颗粒温度变化情况,获得了陶瓷料浆喷雾干燥的最佳操作参数.对于此小型喷雾干燥装置,当陶瓷料浆初始湿含量为60%、入口热空气速度为0.3m·s-1时,最佳的陶瓷料浆流量和入口热空气温度参数值分别为0.01 kg·s-1和413 K.

关键词: 三维模型 , 陶瓷料浆 , 喷雾干燥 , DPM

突扩圆管内液-固两相流固体颗粒运动特性的DPM数值模拟

李国美 , 王跃社 , 亢力强

工程热物理学报

采用考虑颗粒碰撞的欧拉一拉格朗日数值模拟方法(DPM),对水平突扩圆管中液固两相流固体颗粒的碰撞过程进行了数值计算.在模型中,对液相采用欧拉法建立控制方程,对离散颗粒采用拉格朗日方法模拟.采用硬球模型描述颗粒间的碰撞作用.计算结果表明,该模型可以真实地模拟液固两相流中固体颗粒运动的动态变化过程以及颗粒的非均匀分布特征,从单颗粒层次上提供颗粒的运动信息,这有助于深入研究液固两相流中固体颗粒的运动规律.

关键词: 欧拉一拉格朗日方法 , 硬球模型 , 液固两相流 , 碰撞

风沙运动的DPM数值模拟

亢力强 , 郭烈锦

工程热物理学报

采用离散颗粒模型对风沙气固两相流动进行了数值计算.在该模型中,采用体平均的Navier-Stokes方程来描述气相的运动,对离散颗粒采用拉格朗日方法模拟,求解颗粒运动方程.采用硬球模型描述颗粒间碰撞作用.计算结果表明,沙粒平均水平速度廓线在0.02 m以上高度可以表示为按对数函数或幂函数规律增加,在0.02 m以下则发生偏离;在大于0.02 m的高度,输沙通量随高度按指数规律衰减,而在地面附近由于颗粒蠕移的影响发生偏离,这与已有文献结果一致.本文的模拟有助于风沙运动规律的研究与掌握.

关键词: 离散颗粒模型(DPM) , 硬球模型 , 风沙运动

模体厚度对MC程序计算速度与效率的影响研究

林辉 , 陈冬颖 , 吴东升 , 李国丽 , 景佳

原子核物理评论

基于蒙特卡罗(MC)程序MCNP4c, DOSXYZnrc, DOSRZnrc 和DPM, 考察了模体厚度变化对MC程序计算速度和MC效率的影响, 发现模体的厚度变化对不同MC程序速度提升的影响差异较大, 其中DOSXYZnrc 提升最多, DOSRZnrc提升最小. 从MC效率方面来讲, DPM和DOSRZnrc具有明显的优势. 就4个程序而言, 薄模体均表现出一定的MC 效率优势. 从MC 效率提升角度来看, MCNP4c, DOSXYZnrc和DOSRZnrc表现出一定的相似性, 而DPM相对低些. 也对DOSRZnrc异常的统计不确定性特征、速度提升进行了研究, 发现其内部植入的光子强迫方差减小技巧在降低体元统计不确定性的同时, 也削弱了薄模体的速度优势. 但是由于显著影响了方差, 所以总体来讲, 仍然提高了DOSRZnrc薄模体的MC 模拟效率.

关键词: 蒙特卡罗程序 , 模体厚度 , 计算速度 , 蒙特卡罗效率

水性树脂复配与成膜助剂选择对单组份水性木器漆性能的影响

吴服兵 , 陈剑华 , 陈中华 , 陈海洪

合成材料老化与应用 doi:10.3969/j.issn.1671-5381.2010.02.004

介绍了一种高硬度单组份自交联水性木器漆的制备,通过水性聚氨酯分散体和水性丙烯酸乳液进行复配,选择合理复配比例,并讨论了成膜助剂对涂料综合漆膜性能的影响.结果表明:水性聚氨酯分散体E与丙烯酸乳液A按质量比1:1复配,漆膜各性能达到最佳.通过VFIR分析可知,两种树脂发生的自交联反应,两者之间存在氢键的作用.选用二丙二醇甲醚(DPM)与二丙二醇丁醚(DPnB)为成膜助剂,按质量比1:1复配,漆膜硬度较高,表面效果好,其他性能也显著提高.

关键词: 单组份 , 水性木器漆 , 聚氨酯分散体 , 丙烯酸乳液 , 复配 , 成膜助剂

弯头内气-固两相流动与管壁磨损特性研究

于飞 , 刘明 , 王汀 , 杨雪莲 , 严俊杰

工程热物理学报

弯头是火力发电厂煤粉管道和烟道的主要异形件,气体夹带煤粉或煤灰颗粒在管道中形成高雷诺数气-固两相流,存在着流动特性复杂、阻力较大、冲蚀磨损严重等问题.本文采用欧拉多相流模型以及结合了颗粒-固壁反弹模型和磨损模型的DPM离散相模型,分别对弯头内的气-固两相流动阻力特性与磨损特性进行了三维数值模拟.通过分析弯径比、转弯角度、截面形状等结构参数对弯头模型阻力损失和内壁面磨损率的影响,提出了弯头的优化结构.

关键词: 烟风煤粉管道 , 弯头 , 气固两相流 , 冲蚀磨损 , 数值模拟

基于CFD的喷水冷却器数值模拟

郑洪涛 , 凌瑞

工程热物理学报

本文应用计算流体力学软件FLUENT,采用DPM模型,进行数值模拟分析,研究不同喷水量和循环水量对给定结构的喷水冷却器的内部温度场的影响.结果表明,随着喷水量和循环水量的增加,喷水冷却器出口的燃气温度会降低,在给定结构尺寸下,最优喷水量和循环水量分别为0.8 kg/s和0.5 kg/s,该研究结果为改造喷水冷却器结构、提高冷却效果提供了理论依据.

关键词: 喷水冷却器 , 喷水量 , 循环水量 , 数值模拟

基于CFD研究釉浆压力对陶瓷静电施釉的影响

徐晗 , 吴琦 , 韩文 , 徐磊

硅酸盐通报

针对陶瓷在施釉过程中,制品表面釉滴分布不均匀的问题,采用欧拉-拉格朗日法构建了在静电场力作用下的DPM模型,并基于CFD软件分析了1.5 bar、2.5 bar和5 bar三种压力情况下静电施釉过程中釉滴的粒径和运动速度分布情况.结果表明:在静电场作用和不同的压力作用下,可使得喷枪的雾化效果发生改变,能得到不同大小、不同均匀程度的釉滴粒径,并能获得不同釉滴的运动速度和分布.其中在施加2.5 bar压力条件下釉滴粒径均匀,釉浆雾化的效果最好.

关键词: 压力 , 静电场 , 施釉 , 釉滴 , CFD

弯管和文丘里管组合燃烧器的颗粒分布特性

康张阳 , 杨茉 , 杨大海 , 陈赛科 , 严祯荣 , 罗晓明 , 高子瑜

工程热物理学报

本文给出一种弯管和文丘里管组合结构的新型浓淡煤粉燃烧器,并分别对弯管、文丘里管和这种弯管和文丘里管组合结构燃烧器内的气固两相流动进行了数值模拟。采用Euler-Lagrange方法和离散相模型(DPM)研究气固两相流动,气相湍流采用分离涡(DES)模拟方法,固相湍流采用离散随机游动(DRW)模型。结果表明,这三种结构对10μm的小颗粒分离作用都不好,而对于大于50μm的颗粒来说,弯管和文丘里管的组合结构不仅可以实现浓淡分离,而且高浓度区域不贴壁。

关键词: 文丘里管 , 浓淡分离 , DES模型 , 离散相模型

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