燃料电池系统焓轮增湿器性能分析模型

基于吸附过程原理建立了燃料电池系统焓轮增湿器传质模型,模拟研究了空气温度、流量和转轮转速等操作参数对焓轮增湿器性能的影响,模拟结果与实验数据吻合良好.操作参数对增湿器传质过程的影响机制分析表明,提高转轮转速、降低干空气流量和温度有利于提高转轮表面有效传质系数和增湿器传质性能.     

中空纤维膜接触器吸收低浓度CO2气体研究

采用疏水性中空纤维膜接触器为吸收装置,以一乙醇胺(MEA)为吸收液,对低浓度CO2(≤0.5%)进行吸收,考察吸收液浓度、吸收液流量、气体流量和进气CO2浓度对CO2吸收效率η和总体积传质系数KGa的影响规律.结果表明,膜吸收法可以处理浓度为0.1%～0.5%的CO2,且保持较高的吸收效率;吸收过程受气相阻力控制,液相阻力对CO2的传质性能影响不大.根据传质理论,建立传质数学模型,模型结果与试验结果基本一致.     

中空纤维膜吸收低浓度CO2气体研究

中空纤维膜吸收法是一种新型CO2清除技术,此法可以避免填料塔吸收时产生的液泛、沟流、雾沫夹带等现象。本文以一乙醇胺(MEA)为吸收液,利用中空纤维膜组件对低浓度CO2(≤0.5%)进行吸收,考查了吸收液流量和气体流量对CO2吸收效率(η)和总体积传质系数(KGa)的影响,并建立了传质模型,模型值和实验值基本吻合。结果表明,吸收液流量对η和KGa影响不大,吸收过程主要受气膜控制。     

吸收扩散式制冷机的吸收过程研究

本文探讨了吸收扩散式制冷机吸收器中的传热和传质过程,利用数学模型验算了过程的实际物理机理,确认吸收器的几何尺寸主要取决于相同的换热条件,并适当考虑管壁-周围大气边界面热阻的换热计算。     

焊接预测理论和数值模拟技术的发展

介绍了焊接预测理论和数值模拟技术的最新发展和动向,包括焊接熔池中的流体动力学和传热分析。焊接电弧的传热传质过程,焊接冶金和焊接接头组织性能的预测。焊接变形与应力的预测,焊接接头的力学行为以及特种焊接过程的数值模拟等。     

膜基吸收低浓度二氧化碳的研究进展

CO2清除是人居密闭环境大气生命维持系统的重要组成部分,传统上以填料吸收塔为吸收装置进行吸收,此法存在液泛、沟流等现象,从而降低传质速率.膜基吸收CO2是一种新型CO2清除技术,受到国内外学者的广泛关注,此法与传统吸收法相比可以明显提高传质速率.本文介绍了膜基吸收CO2的原理及特点,并与传统化学吸收法进行比较.同时从膜基吸收工艺、吸收液和膜材料3个方面对膜接触器吸收CO2的研究现状进行了分析,并对膜基吸收法的发展方向进行了展望.     

纳米流体强化气液传质的研究进展

气液传质广泛存在于气体分离等化工过程中,强化气液传质有助于实现高效率低能耗的生产。向气液两相体系中加入第三分散相固体颗粒可以显著强化气液传质过程。纳米流体是指,将纳米级金属或非金属氧化物粒子以一定方式和比例添加至液体工质中而形成的稳定的固、液悬浮液。加入的纳米颗粒具有良好的换热性能,不仅可以增强基液内的热量传递过程,而且因为颗粒的微扰动也可以显著强化传质过程。本文主要对纳米流体在强化气液传质的实验、理论研究成果进行了总结归纳,并对目前的纳米流体在气液传质领域中的应用不足之处提出展望。     

中空纤维膜吸收低浓度CO2 工艺研究

采用疏水性聚丙烯中空纤维膜组件为吸收装置,分别以一乙醇胺(MEA)和甘氨酸钾(PG)为吸收液对低浓度CO2(≤0.5%)进行吸收,考察了吸收液浓度、吸收液流量、吸收液碳化度、气体流量、进气CO2含量、气液流动方式等因素对CO2吸收效率η和总体积传质系数KGa的影响,同时对2种不同结构的中空纤维膜接触器进行了比较.研究结果表明:MEA和PG均可作为低浓度CO2吸收的吸收剂,但在相同操作条件下,MEA的吸收效果优于PG;吸收过程主要受气相阻力控制,气液采取逆流或并流的流动方式对吸收效果影响不大.     

船用脱硫塔烟道喷雾脱硫模拟及试验分析

以型号MAN 9L32/40的船用柴油机额定工况下排放的烟气为研究对象,根据双膜理论建立SO_2的传质模型,通过用户自定义函数将SO_2的吸收程序导入Fluent软件中,对脱硫塔进口烟道处不同位置是否开启高效雾化喷嘴的脱硫情况进行模拟,并通过实验对模拟结果进行对比验证。结果表明,烟道处开启高效雾化喷嘴可有效提高烟气进入塔后分布的均匀性。在入口SO_2质量分数为0.002 4,3层喷淋层正常运行条件下,分别开启入口烟道左侧面和左+右的组合侧面的高效雾化喷嘴,脱硫效率分别由95%提高至96.78%,98.4%。该脱硫效率的模拟数值与试验数值相比,误差较小。     

船舶远程尾流场中气泡上浮运动模型

针对尾流气泡运动过程中上浮速度与半径变化互相影响的动态耦合问题,分析了气泡的受力情况,考虑到非恒定Basset力的影响,得出了气泡瞬态加速度模型;并在气泡传质模型中引入非平衡传质理论,得出了气泡的瞬态非平衡传质模型;进而依据气泡质量变化率实现了两模型的耦合,以此构建了完整的船舶远程尾流场中气泡上浮运动模型.计算结果表明,Basset力对运动初始阶段的速度变化影响显著,而引入非平衡传质理论的计算结果与实验吻合更好.     

基于变质量热力学的油舱气相区动态模型

根据变质量系统热力学原理,基于浓度边界层理论作出油舱气相区中舱气均一性的系列假设,应用控制容积质量守恒方程、能量守恒方程和连续性方程及气体状态方程,针对液货作业建立油舱气相区数学模型。该模型普适于表征各种液货作业过程油舱中舱气组分、压力和温度等参数的变化。研究表明,气相状态受到液货作业行为及环境因素的扰动,具体行为取决于液货装卸、惰气充注、透气速率、环境温度和货物物性参数等。该研究为气相状态安全控制和液货作业优化提供了理论依据。     

绕水翼非定常空化流动的涡动力学分析

文章采用数值方法对绕水翼的非定常空化流动进行了流动计算,并采用涡动力学方法对非定常空化流场特性进行了分析。计算中,采用基于当地涡旋修正的湍流模型封闭控制方程,通过实验对该计算结果进行验证;采用涡量法分析了空化的发生和发展对涡量输运过程的影响。结果表明:基于当地涡旋修正的湍流模型可以准确地模拟水翼周围非定常空化流场结构;水翼空化流场具有强烈的非定常特性,空化的发展和流场中的涡结构有着紧密的联系;反向射流的作用会导致附着空穴尾缘附近速度梯度的非定常变化,是导致涡量产生和消失的重要因素;空化区域内部水气两相的质量交换会导致流场内体积变化率的变化,使得空化区域内部流体的非正压性显著增强,上述两者导致空化区域内部的涡量分布呈现强烈的非定常特性;空化现象引起的水气两相之间的相互转换以及对湍流的作用都是影响涡结构空间分布的重要因素。     

超空泡航行体水下弹道的数值计算

超空泡状态下的航行体水下弹道的研究涉及固、液、气(汽)三相介质的运动.本文应用细长体理论计算航行体在超空泡状态下的流体动力,成功模拟了超空泡状态下的航行体水下弹道.     

2000t级化学品运输船液货装卸速率计算分析

为了确定化学品运输船的装卸货速率,在确定液货舱透气系统的高速透气阀空气透气能力后,通过计算货品蒸发气生成率及对液货蒸发气和空气混合物的容积流量的密度修正,得出化学品船舶的最大装卸货速率.     

液态LNG喷雾过程闪急沸腾条件数值模拟研究

由于闪急沸腾喷雾可以改善燃油雾化质量,对缸内混合气的形成十分有利,所以研究液态LNG的闪急沸腾喷雾具有非常重要的意义。文章首先解析了纯液态LNG在喷嘴内部的流动过程,利用其计算结果作为LNG喷雾计算的初始条件和边界条件,在此基础上,使用AVL Fire软件激活了初始破碎模型及Flash Boiling模型,对纯液态LNG闪急沸腾喷雾过程进行了数值模拟计算,研究了喷雾发展的过程,并确定了LNG液态喷射发生闪急沸腾现象的条件,数值计算结果与文献结果吻合较好。计算研究表明,当环境压力处于[0.1 MPa,4.59 MPa]区间时,只要环境压力小于液态LNG饱和蒸气压,均可发生闪急沸腾现象;当环境压力大于4.59 MPa时,不论液态LNG温度如何变化,都不能发生闪急沸腾现象;LNG闪急沸腾喷雾形状始终保持为类圆锥体,但并不完全对称,在发展过程中,液滴直径迅速减小,喷雾前端会形成涡旋结构,随后,该结构破碎、消失。     

液化蒸气爆炸——火球对人体的伤害评价

为了使操作及管理人员对液化蒸气爆炸所产生的火球对人体所造成的伤害有一个具体的评判标准,本文通过数学公式及计算,结合图表,将液化气体容量与伤害范围以及对人体的伤害程度联系起来。通过此评价方法,人们可以方便地了解到爆炸火球与人体伤害程度的关系,以求更好地避免人体伤亡。实验结果证明了该算法的有效性。     

两种充汽模式下船用蒸汽蓄热器动态性能数值模拟

为给船舶蒸汽动力系统设计提供技术支撑,采用考虑蒸发和冷凝的热相变模型描述蒸汽蓄热器汽、液两相的热质传递规律,并结合缓慢充汽和快速充汽计算边界条件,基于CFX实现不同充汽模式下船用蒸汽蓄热器动态性能数值模拟。计算结果表明：在缓慢充汽起始阶段,船用蒸汽蓄热器水位波动大,最终水位保持平稳且略有升高;缓慢充汽过程中,船用蒸汽蓄热器的压力和温度均呈先快速上升再下降的变化规律;在快速充汽过程中,蒸汽蓄热器的压力和温度均呈先快速上升再下降的变化规律,计算结果与试验数据基本吻合。     

原油码头装船油气回收

为保护环境,近年来环保部门要求原油码头装船时设置油气回收设施。鉴于国内原油码头油气回收起步较晚,对原油码头装船油气回收进行了系统研究。通过调研分析目前国内已建原油码头装船油气回收项目,得出原油装船产生的油气具有流量大、轻烃组分多、油气浓度高、成分复杂、硫含量高等特点。国内外和地方原油油气的排放控制要求存在差异,要满足毫克级的较高排放标准,则需要采用不同于传统工艺的热破坏法。     

舰船气泡尾流特性的数值模拟和实验研究

文章基于N-S方程,并结合两相流的相关模型,数值模拟了双桨实船气泡尾流。通过海水中气体含量的变化情况,分析了尾流气泡产生、增大、破碎和消失等过程。得到了近场扩散区和远场尾流区中含气量的空间、时间分布特性。研究结果表明,近场尾流区中海水含气量基本以乘幂格式衰减,而在远场尾流区,则与指数衰减格式符合得较好。用光学的方法模拟测量了舰船尾流的衰减规律,实验结果与文中的理论数值结果一致。     

二维水翼非定常空泡流数值模拟

对非稳态空泡流现象的研究已成为当今一个研究重点。空泡非稳态脱落及其内部流动结构越来越受到研究人员的关注,但对其研究目前仍主要依靠实验手段。发展有效的数值模拟方法研究相关的机理具有重要的意义。本文从RANS方程入手,采用状态方程空化模型和计及可压缩性的SIMPLEC算法,实现了二维水翼CAV2003非定常空泡流动的数值模拟。研究了空泡从初生、发展、断裂,以及最终空泡在下游高压区溃灭的整个过程。计算表明,回射流并非完全液相的,而是汽液两相的。近壁面的回射流是导致空泡脱落的主要原因。最后,通过与第五届国际空泡会议上发表的7篇文献的对比,发现本文的计算结果是合理的。