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关键词： 高大平房仓   空调   粮堆温度   送风口   气流组织  

摘要： 文章建立了空调控温过程中粮堆内热湿耦合传递数学模型,通过修改COMSOL内置材料方程、耦合渗流、能量守恒和动量守恒控制方程,数值模拟研究粮仓空调控温高大平房仓内粮堆温度场变化规律,研究了不同送回风形式、送风口距粮面高度和回风口位置对控制粮堆温度的影响。研究结果表明:室内机送回风比墙体内嵌风口送回风有更高的粮堆内风速,导致室内机送回风比墙体内嵌风口送回风有更好的控制粮堆温度的效果;粮仓外墙传热会使外墙附近区域粮食出现明显的温升现象,外墙附近区域粮食是粮食温度监控的重点区域,应提高外墙保温隔热性能以消除外部高温大气环境对储粮安全的不利影响;送风口距粮面高度越低,控制粮堆温度的效果越好,在保证不出现粮堆结露现象的前提下应尽量减小送风口距粮面高度;回风口位于送风口相同高度时,回风口会使送风气流偏向回风口侧,减少送风气流的射流长度,在两个送风口之间形成较大面积的通风死角区域,回风口位于送风口正下方时比位于送风口相同高度时具有更好的气流组织效果。

关键词： 液氧   负过载   多孔隔板   气体下潜   流体动力学   气液两相流   数值模拟  

摘要： 以典型运载器的液氧贮箱为研究对象,基于流体体积(VOF)法构建了监测气液界面的三维CFD仿真模型,采用该模型对不同孔板布置情况、不同初始液面状态、不同负过载程度下液氧流动行为进行模拟,对比了各工况液氧离开贮箱底部和气体下潜两种行为特性。多孔隔板可以有效降低液氧离开贮箱底部的流量,-0.20g负过载条件下流量减少95.63%;且该流量与负过载程度呈正相关。气体下潜速度受气泡形态与负过载程度等因素共同影响,当推进剂填充率为50.18%且发生10°倾斜的贮箱受到-0.20g负过载时,会形成气液循环通道使气泡迅速长大,有效下潜速度可达0.317 m/s,甚至大于负过载为-0.40g但贮箱不倾斜时的气体下潜速度。因此设计孔板位置时应综合考虑推进剂余量、箭体姿态和负过载程度等因素。

关键词： 圆柱体颗粒   高长径比   生物质   阻力系数   数值模拟  

摘要： 生物质颗粒常用于煤粉锅炉掺烧发电,颗粒呈现为大粒径和长圆柱体的特点,目前缺乏这类颗粒相关的阻力模型。该文针对常用生物质秸秆颗粒(长径比为L/D=9:1的长圆柱体),采用开源计算流体力学软件OpenFOAM对固定颗粒绕流特性及阻力模型开展直接数值模拟研究,在较宽雷诺数(10≤Re≤800)和入射角(0°≤θ≤90°)范围内,拟合阻力系数(C_(D))的新关联式。结果表明:1)在雷诺数范围为(500≤Re≤800)及入射角度θ≤15°时,圆柱绕流呈现不稳定状态。圆柱体投影面积在θ=15°达到最大后开始减少,而入射角的变化,导致背风面形成较小的回流区,从而减小颗粒表面上的压力差,C_(D)随入射角的增大而减少。而雷诺数的增加同样使得压差阻力变小,因此C_(D)呈现递减趋势;2)对于长圆柱体颗粒,Hölzer和Sommerfeld的一般关联式在0°<θ<90°中间角度的阻力系数估计过高,其程度随着雷诺数的增加而加剧;3)新拟合阻力关联式与原始数据平均相对误差为1.8%,均方误差(mean squared error,MSE)为6.7×10^(-2),为长圆柱体生物质大颗粒气固两相动力学提供更精确的阻力模型。

关键词： 数值模拟   优化设计   电解   PEM电解槽   多目标优化   流道结构  

摘要： 为了提高电解槽性能,对质子交换膜(PEM)电解槽进行数学建模,分析了流道高度、流道宽度、水流量对电解槽性能的影响规律,然后基于标准二次多项式响应面模型与多目标遗传算法模型,优化了PEM电解槽流道结构。研究结果表明:随着流道高度或者流道宽度增大,阳极流道压降降低,气液扩散层内氧气体积分数增大,电流密度减小,电解能耗增大;增大水流量将增大流道压降,改善氧气聚集现象;通过多目标优化,优化流道结构相比于初始流道结构,压降减小9.84%,气液扩散层内氧气体积分数降低0.74%,电流密度提升6.77A/m^(2),电解能耗降低0.03 W·h/m^(3)(标准状况)。

关键词： 复杂开采条件   充填采矿   结构参数   协同开采方案   数值模拟  

摘要： 针对复杂开采技术条件下安徽某大型铁矿面临的安全高效开采技术难题,在资源禀赋特性、开采技术条件和采空区现状全面调查分析的基础上,构建采场三维可视化模型,并初步确定采用上向水平分层充填法和分段空场嗣后充填法的协同开采方案。利用MIDAS数值模拟软件对采场结果参数进行优化,结果表明,-470~-390 m矿段采用上向水平分层充填法,最优采场跨度为15 m,顶板最大拉应力为0.795 MPa;-390~-330 m矿段采用分段空场嗣后充填法,最优采场跨度为18 m,顶板最大拉应力为1.763 MPa。工程实践表明,采用协同开采方案进行回采,采场生产能力为287~354 t/d,回采率为76.65%~90.82%,贫化率为3.95%~4.61%,显著提高了矿山经济效益。

关键词： 热管式低温省煤器   折齿型螺旋翅片管   流动传热   颗粒沉积   数值模拟  

摘要： 以余热锅炉热管式低温省煤器蒸发端的折齿型螺旋翅片管束为研究对象,基于Fluent软件,结合用户自定义函数进行数值模拟研究,讨论了烟气参数、管束结构参数对翅片管束传热、阻力、积灰特性的影响。结果显示:烟气侧平均对流换热系数和进出口压降与烟气流速和管束纵向管间距成正比,与管束横向管间距成反比。烟气流速为4~8 m/s时,粒径为1、5μm的颗粒沉积率随流速的增大而增大,粒径为10μm的颗粒沉积率在速度为5 m/s之后基本保持不变;在相同流速条件下,颗粒沉积率随粒径增大呈先增大后减小趋势,粒径为5μm时沉积率最大;在相同颗粒入口质量流量条件下,增大横向管间距,减小纵向管间距可以降低颗粒沉积率。

关键词： 旋风分离器   数值模拟   防返混锥   旋转流   截止作用  

摘要： 采用雷诺应力模型对灰斗段安装防返混锥的旋风分离器进行气相流场的模拟计算,考察了其排尘口附近速度、压力以及涡旋的分布特点,得到了能够有效截止并稳定旋转流的防返混锥参数。结果表明:灰斗段安装防返混锥能很好地规整旋风分离器内流场;防返混锥底面直径小于排尘口内旋流尺寸时,对旋转流截止作用弱,无法降低灰斗段旋流强度,但对上行流起到破涡作用,减弱轴向速度滞留;防返混锥底面直径大于排尘口内旋流尺寸时,截止作用强,旋转流被固定在防返混锥表面,灰斗段旋流强度和涡旋能量降低,轴向速度滞留得到增强;防返混锥底面直径继续增大,各流场参数变化不大,灰斗段静压升高明显,切向速度峰值位置转移至下行流区;较佳的防返混锥底面直径应为排尘口直径的0.4~0.8倍。

关键词： 综采   顶煤   数值模拟  

摘要： 为了解决综放开采时顶煤浪费严重、矸石占比大、综采条件不清晰的问题,通过模拟计算出不同顶煤厚度的放煤间距以及放煤步距,显著提升了顶煤的收集效率,,对综采工作面12号和52号支架压力以及回采巷道矿压进行了分析,指出了综采中可能出现的问题,为往后综采工作的顺利进行提供了有力的数据支撑。

关键词： 顶板锚杆   受力特征   分区锚固   围岩控制   数值模拟  

摘要： 为获得煤矿巷道顶板锚杆的真实受力特征,采用数值模拟研究了巷道顶板锚杆在埋深、侧压力系数和预紧力等因素影响下的区域受力规律,进一步阐述了顶板锚杆的区域锚固机理。研究结果发现,锚杆在巷道顶板中受到轴力和剪切力的共同作用,且在巷道顶板不同位置呈现出不同的受力特征;顶板中部锚杆以受拉应力为主,靠近肩部锚杆受到的剪切力更为显著;随着埋深的增加,锚杆受力逐渐增大;随着侧压力系数的增加,锚杆所受的轴力和剪切力峰值均呈现先增加后减小的规律,在顶板中部和肩部的变化显著;预紧力的施加对顶板变形起着有效的控制作用,随着预紧力的增加,顶板变形减小,不同位置处的锚杆受力趋于均匀。

关键词： 裂缝型潜山油藏   气水交替   均衡驱替   数值模拟   注采参数优化  

摘要： F油田C单元裂缝型潜山油藏在实施注水开发中后期,由于水窜严重、含水上升快,水驱效果变差,在实施间歇注水措施后,含水上升速度得到抑制,但地层能量下降快,产能进一步降低,单元进入低速低采出程度的“双低”开发状态。为了进一步提升油藏的开发效果,提高区块的采出程度,开展了气水交替驱提高采收率技术研究。基于潜山油藏开发实践,提出了裂缝型潜山油藏注水开发中后期气水交替驱技术方案。通过油藏工程分析和数值模拟方法,系统评价了气水交替驱与裂缝型潜山油藏的适应性,并优化了关键注采参数。研究结果表明,气水交替驱可有效实现裂缝型潜山油藏的均衡驱替,补充地层能量,提高采出程度;在C单元当前开发状况下,最优注采比为1.8,气水比为11时,能获得最佳开发效果。该研究为裂缝型潜山油藏中后期高效开发提供了新的技术思路。