教学课程资源库 更多>>

关键词： 燃煤锅炉   数值模拟   热负荷   过量空气系数   燃尽风率  

摘要： 为更好监控燃煤锅炉受热面温度状况,提升燃煤锅炉的效率和安全性,针对某电厂670 MW超临界机组锅炉,采用数值模拟的方法,分析了各因素对热负荷分布、温度场及速度场的影响。结果表明,在主燃区,随着燃尽风率的增加,温度有所降低;在燃尽区,温度随燃尽风率增加而增加;当燃尽风率提高,大量未完全燃烧的碳在燃尽区域燃烧,热负荷集中区域有增大趋势。另外,过量空气系数也是影响热负荷分布的重要指标,过量空气系数越大,高温火焰越向炉膛中心移动,使得热负荷分布更均匀,从而减少了局部高温区域,降低了炉膛内热应力;但过大的过量空气系数会使得炉膛出口气流速度偏差较大,不利于锅炉安全运行。

关键词： 浅埋引水隧洞   开挖工法   围岩变形   数值模拟   现场监测   加固效果评价   控制措施  

摘要： 在临海地带上覆饱水砂层的强风化岩层开挖浅埋引水隧洞，易发生涌水涌砂、地表坍塌等事故。为保证隧洞安全快速施工，以某浅埋引水隧洞Ⅵ级围岩段治理工程为依托，采用数值模拟和现场监测相结合的方法，研究强风化花岗岩地层隧洞开挖工法及围岩变形控制的最优方法。结果表明：全断面法对控制围岩变形效果较差，CD法效果最好，上下台阶法与预留核心土法效果相当，考虑到上下台阶法开挖面更少、造价低、工期短，故将其作为本工程开挖工法。管棚和超前小导管注浆对减小隧洞拱顶沉降效果明显，帷幕注浆可以显著减小围岩变形。地表超前帷幕注浆辅以大管棚、超前小导管注浆等组合措施，采用上下台阶法对浅埋引水隧洞Ⅵ级围岩段进行施工，可保证隧洞安全快速施工。

关键词： 高能硝酸酯增塑聚醚推进剂   火焰结构   快速降压   燃烧不稳定性   随机填充  

摘要： 为探讨高能硝酸酯增塑聚醚（NitrateEster Plasticized PolyetherPropellant， NEPE）推进剂在快速降压作用下的微尺度瞬态燃烧特性和火焰结构。本研究通过引入随机分布的颗粒填充结构来表征推进剂的非均质性，并构建一种半全局气相化学反应动力学模型，用以模拟NEPE推进剂的燃烧过程。研究结果表明， 在燃烧初始阶段，火焰结构不断变化，由于颗粒分布和降压之间的相互作用，表现出持续约3.5 ms的显著振荡特征。当减压过程持续19 ms时，压力降至约0.1 MPa，火焰整体呈现预混结构。NEPE推进剂的非均质性和压力变化导致了其表面的不稳定流动过程，从而形成动态的火焰结构。

关键词： 蚓孔扩展   含量比   酸液突破体积比   酸液温度   反应放热  

摘要： 针对深部裂缝型碳酸盐岩酸化蚓孔扩展机理不清的问题，文中基于双尺度连续模型和裂缝离散处理方法，建立了渗流场-化学场-温度场耦合的多矿物成分酸化数学模型。分析了考虑温度效应的裂缝型储层蚓孔扩展机理和酸蚀特征。研究了CaMg(CO3)2与CaCO3初始含量比、酸液温度和反应放热对蚓孔扩展的影响。研究表明：主蚓孔扩展方向主要受周围距离较近的裂缝控制域主导；温度效应导致酸岩反应速率增加，从而H+传质速率减小，进而导致主蚓孔沟通的天然裂缝数量减少；温度效应导致的H+扩散速率增加使酸液更容易向各方向孔隙扩散，蚓孔形态变复杂；酸液突破体积比随CaMg(CO3)2初始含量的增加先减小后增大；CaMg(CO3)2与CaCO3初始含量比为1.5时，对应的酸液突破体积比最小；酸液突破体积比随酸液温度的增加而变大；与不考虑反应放热相比，考虑反应放热的酸液突破体积比更小。研究结果为深部裂缝型碳酸盐岩储层酸化研究奠定基础。

关键词： 超声波燃气表   流道设计   流速分布   时差法  

摘要： 声传输区域内流速分布不均匀使得超声波信号传播路径畸变，进而影响超声波燃气表精度。为了解决复杂环境下，测量管道内流速不均匀造成的流量测量精度不高，本文对超声波燃气表矩形流道结构进行设计。结合SpaceClaim软件设计出内部装有三块整流片的矩形流道结构，使用Fluent软件对所设计的矩形流道进行数值模拟。通过理论分析和数值模拟结果可知，该结构有效解决了管道内部流速分布不均匀与气体低速流动问题。最后，采用钟罩式气体流量检定装置完成对超声波燃气表的性能测试。经检定结果表明，由该流道组成的超声波燃气表样机在0.025 m3/h～4 m3/h的流量范围内，符合国家1.5级精度指标要求，验证了本文中矩形流道设计的有效性。

关键词： 催化裂化沉降器   操作参数   设备机械故障   跑剂异常   数值模拟   异常诊断  

摘要： 沉降器内部异常的气固两相流动状态会影响装置的分离能力，造成催化剂大量跑损，严重影响装置长周期安全稳定的运行。本文采用CFD模拟的方法考察装置原料处理量变化、催化剂循环量变化以及分离系统出现磨损穿孔、堵塞等机械故障时装置内部气固两相流动、传热和分离过程，并建立一种沉降器跑剂异常诊断的方法。研究结果表明，沉降器操作参数改变时装置内气固含量发生变化，顶旋入口条件偏离正常运行范围时，装置会出现阵发性的跑剂异常；沉降器发生设备机械故障时，内部出现窜气、短路流等异常气固流化状态，进而影响装置内速度、温度和压力分布，导致顶旋的分离能力急剧降低，装置出现持续性的跑剂异常。基于沉降器跑剂机理和数值模拟结果，建立了针对沉降器操作参数改变和设备机械故障跑剂的诊断方法，并通过工业实例证实了该方法的准确性。本研究为沉降器跑剂问题的预防及应急处理提供理论支持，有助于更好地辅助催化裂化装置高效运行。

关键词： 孔隙尺度   复合相变材料   蓄热性能   Kelvin骨架   数值模拟  

摘要： 为了提高相变材料（PCM）的蓄热性能，以满足大功率电子设备的高效散热，本文以Kelvin胞状结构作为骨架，在边长为40 mm方腔内对孔隙率为0.97的金属泡沫复合相变材料（MFCPCM）进行了孔隙尺度的融化模拟。从融化速率、自然对流形式、温度均匀性以及蓄热性能等方面探究了单位长度胞体数（CPL）对MFCPCM融化过程的影响。结果表明，Kelvin结构可以显著增强PCM的热性能，与纯石蜡相比，CPL=4的完全融化时间可缩短31.7%，最大温差降低了64%，蓄热效率是纯石蜡的1.09倍。但随着CPL增加，Kelvin结构对MFCPCM热性能的强化效果不断衰减。此外，不同CPL下PCM内部融化导致的自然对流和传热机制存在明显区别。随着CPL增大，PCM内部循环回路逐渐由三角形往梯形转变，温度均匀性得到明显改善，内部传热速率不断提高。因此合理设计具有不同CPL的MFCPCM有望实现均匀高效的融化蓄热过程。

关键词： 废弃矿山   边坡稳定性   植生孔   数值模拟  

摘要： 针对在高陡岩质边坡生态修复研究时经常忽略稳定性的问题，本文以十堰市郧阳区某废弃矿山为例，探索“先稳坡再生态修复”的递进式方法。首先通过设计分层开挖方案对YP01高边坡进行整形，利用PFC2D软件模拟开挖后的边坡位移、应力分布及裂隙演化，研究边坡开挖后的稳定性。在确认边坡稳定的基础上，借助COMSOL Multiphysics软件，研究不同成孔角度（30°～70°）植生孔在降雨与高温蒸发条件下孔内基质土的水分变化特征，结合植生孔的施工成本探索适合研究区植生孔生态修复的最优成孔角度。结果表明：边坡分层开挖后最大位移为0.3055 m，裂隙数量减少15%，应力集中得到显著缓解，开挖后边坡可保持稳定状态，满足后续生态修复的需求；植生孔成孔角度增大可提升降雨接收效率，但也会加剧水分的蒸发，同时还会增加施工成本；结合研究区年蒸发量（1547 mm）高于降雨量（824 mm）的特点，并考虑工程的经济性，最终确定最优成孔角度为45°，为YP01高边坡植生孔生态修复的成孔角度的选取提供理论指导，也可为类似气候与地质条件的矿山生态修复提供参考。

关键词： 掺氢天然气管道   大涡模拟   传热传质   变异系数   热疲劳   流态优化  

摘要： 【目的】掺氢天然气管道存在氢气与天然气入口温度不同的现象，温差引起的热波动会缩短管道寿命，且现有研究为常规湍流模型下的传质特性模拟。通过大涡模拟揭示掺氢天然气管道的混合规律，可为优化管道设计、提升安全性与混合效率提供理论依据。【方法】基于ANSYS Fluent构建T型掺混管道模型，借助大涡模拟（Large Eddy Simulation， LES）精确捕捉流动过程中的湍流特性，使用k-ω湍流模型得到初始化数据后进行瞬态计算，系统分析不同工况下的混合特性。研究注氢位置（水平、顶侧垂直、底侧垂直）、管径比、掺氢比对传质效果的影响，以及注氢位置、掺混流态（壁面射流、偏转射流、撞击射流）对传热效果的影响。通过变异系数量化混合均匀度，结合无量纲温度及热应力模型评估热混合效果与疲劳风险。【结果】在传质方面，垂直底侧注入受益于浮力效应，可以在最短距离内混合均匀；主管与支管管径比在4:1～5:1时混合效率最优；掺氢比超过15%会提高氢脆风险。在传热方面，底侧垂直注入可以实现高效热混合，但管壁附近热波动强烈，需注意近壁区防护；撞击射流虽然能促进温度混合却会缩短管道寿命，偏转射流可在安全性与混合效率间取得平衡，壁面射流的热混合效果最差。【结论】工程设计中推荐底侧垂直注入方式，管径比设置为4:1～5:1，掺氢比≤15%，混合段长度预留≥15 D（D为主管道直径），并优选偏转射流以降低热应力，注意混合段下游0.5 D～6 D的管壁保护。研究结果可为掺氢天然气管道的安全设计与高效运行提供了关键参数指导，对推动氢气规模化输送具有重要工程意义。

关键词： 长江-鄱阳湖   河流交汇   密度流   数值模拟   二次流  

摘要： 长江-鄱阳湖系统是世界上典型的大型江湖系统，其交汇处是控制系统水文水动力过程和物质输移的关键节点。江湖来流的温度差异引起的密度差作用，使其水动力过程和物质掺混极其复杂。为进一步研究温差驱动的密度流对该交汇处水流结构与掺混特征的影响。基于长江鄱阳湖现场监测数据，建立长江-鄱阳湖交汇河道三维水动力数值模型，对不同密度差条件下交汇处的水动力与掺混过程进行模拟。研究结果表明：长江鄱阳湖交汇处的剪切层向密度较高的一侧倾斜，随着两汊水流密度差的越大，剪切层倾斜越明显。长江密度小于鄱阳湖时，交汇处形成一股顺时针单螺旋结构二次流，反之则形成一对反向旋转的双螺旋结构二次流。密度效应增强了低密度流体在水面附近对高密度流体的侵入作用，当长江密度高于鄱阳湖时，对掺混产生促进的作用，反之则抑制掺混。该研究对增加长江-鄱阳湖江湖关系、泥沙运动与污染物扩散等的认识具有重要意义。