检索结果-内蒙古大学图书馆

过程工程学报 2025年第2期25卷 169-178页

作者：施炜斌龙姗姗杨晓钢黄辉段念华侨大学机电及自动化学院福建厦门361021 宁波诺丁汉大学理工学院机械、材料与制造工程系浙江宁波315100

在描述气泡聚并的碰撞筒(Collision Tube)理论中,气泡沿碰撞方向的横截面积及其所携带的湍动能是决定碰撞速率的两个关键点。在气液鼓泡流动中,随着气泡体积增大,气泡形状由球形向椭球形、球帽形转变,其相应的投影面积也发生变化。由于... 详细信息

在描述气泡聚并的碰撞筒(Collision Tube)理论中,气泡沿碰撞方向的横截面积及其所携带的湍动能是决定碰撞速率的两个关键点。在气液鼓泡流动中,随着气泡体积增大,气泡形状由球形向椭球形、球帽形转变,其相应的投影面积也发生变化。由于气泡对液相的强烈作用,液相湍流中剪切湍流和由气泡尾涡诱导的湍流涡漩二者共存,并且在不同的时空范围内对即将发生碰撞的气泡所携带的湍动能产生影响。针对Prince and Blanch聚并模型中的球形气泡假定和剪切湍流作用,本研究建立了考虑气泡形状和气泡诱导湍流的气泡聚并过程动力学模型,并基于群体平衡模型进行了模拟。研究结果表明,在气泡聚并模型中考虑气泡形状变化、气泡诱导湍流和剪切湍流的共同作用,能够准确捕捉气液鼓泡流动中气泡的尺寸分布特征,并且能够进一步影响气液两相的动力学特性预测结果。

关键词：气泡湍流聚并模型群平衡模型鼓泡塔气液两相流

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煤粉燃烧过程颗粒物群平衡–反应器网络耦合模型研究

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工程热物理学报 2024年第12期45卷 3899-3905页

作者：王可轩黄骞马鹏杨远平李水清清华大学能源与动力工程系热科学与动力工程教育部重点实验室北京100084

煤粉燃烧过程的颗粒物生成机理复杂,且受流场影响显著,因此发展流场耦合的颗粒物生成模型对碳中和约束下火电机组灵活运行的颗粒物控制十分重要。本文提出了一种将描述颗粒物生成的群平衡模型框架与反应器网络模型耦合的建模方法,可在... 详细信息

煤粉燃烧过程的颗粒物生成机理复杂,且受流场影响显著,因此发展流场耦合的颗粒物生成模型对碳中和约束下火电机组灵活运行的颗粒物控制十分重要。本文提出了一种将描述颗粒物生成的群平衡模型框架与反应器网络模型耦合的建模方法,可在适宜的计算量下刻画流场特性对颗粒演化动力学的影响。针对用于研究煤粉燃烧颗粒物演化的多元扩散平焰燃烧器,本文建立了一维级联的多反应器网络模型,表明可通过模型参数的调节准确复现流场关键温度分布特性。进而验证了群平衡–反应器网络耦合模型对煤粉燃烧过程的细颗粒物粒径分布特性具有良好的预测能力。

关键词：煤粉燃烧颗粒物群平衡模型反应器网络模型平焰燃烧器

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基于群平衡模型的空气净化器数值计算

基于群平衡模型的空气净化器数值计算

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作者：熊启航中国计量大学

学位级别：硕士

颗粒污染物对环境和人类健康的影响已然成为公众和政府关注的重点,空气净化器可以有效过滤空气中的颗粒,但进入净化器滤芯内的颗粒数目和粒度大小并未考虑。论文采用群平衡模型,着眼于净化器滤芯内亚微米颗粒和超细颗粒物的团聚现象,分... 详细信息

颗粒污染物对环境和人类健康的影响已然成为公众和政府关注的重点,空气净化器可以有效过滤空气中的颗粒,但进入净化器滤芯内的颗粒数目和粒度大小并未考虑。论文采用群平衡模型,着眼于净化器滤芯内亚微米颗粒和超细颗粒物的团聚现象,分析了空气净化器内部初始颗粒浓度、不同雷诺数情况下的颗粒动力学特性,提出了三种净化器优化设计方案,初步探究了净化器内部颗粒的分布特性与变化规律,主要研究内容具体如下:(1)实验针对亚微米颗粒、超细颗粒的粒径分布、颗粒数密度进行测量研究,发现净化器过滤后粒度为110nm的颗粒占比最高,测得结果为后文数值计算提供输入参数和对照参数。(2)净化器内部多相流数值计算,在Fluent软件中对边界条件、求解方法、时间步长等进行设置并运行计算,发现净化器内部几乎所有颗粒都发生了团聚现象,大颗粒含量占总颗粒的80%左右,大颗粒主要贯穿在中心位置,越靠近入口位置粒径越小。(3)颗粒团聚效率随入口初始颗粒浓度的增大而增大,竖直方向气流速度随入口初始颗粒浓度的增大而减小;气流流速过小会导致净化器层流现象,颗粒团聚效率升高,流场雷诺数级别的变化对大颗粒的影响更大。(4)室内空气净化器优化设计,通过Fluent数值计算实现滤芯外型改变、增设无盖滤网、加入交变电场的模拟实验,发现底部直径为132mm时较原模型在颗粒粒径分布、气流流速分布上更具优势;增设1mm厚度的滤网时团聚提升效果最佳;在交变电场中,粒径随电压增大而增大,但边际效用呈先增后减,在12k V电压时,团聚效益最好。

关键词：空气净化器群平衡模型粒径分布亚微米颗粒数值计算

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基于群平衡模型的空气净化器气固两相流的数值模拟

基于群平衡模型的空气净化器气固两相流的数值模拟

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中国环境科学学会2021年科学技术年会——环境工程技术创新与应用分会场

作者：熊启航孙在中国计量大学计量测试工程学院

研究净化器滤芯内部不同粒度的颗粒分布特性对净化器的设计与环境污染的防治具有十分重要的意义。以计算流体力学仿真软件Fluent进行数值计算,基于群平衡模型(PBM)与计算流体动力学(CFD)数值耦合,分析各粒度段组分数随时间的变化趋势,... 详细信息

研究净化器滤芯内部不同粒度的颗粒分布特性对净化器的设计与环境污染的防治具有十分重要的意义。以计算流体力学仿真软件Fluent进行数值计算,基于群平衡模型(PBM)与计算流体动力学(CFD)数值耦合,分析各粒度段组分数随时间的变化趋势,以及在不同初始颗粒浓度、不同入风口风速下的颗粒粒度浓度分布,初步研究了净化器滤芯内气溶胶颗粒的分布特性与变化规律。结果表明:滤芯内大粒度颗粒主要贯穿在中心位置,越靠近入口位置粒度越小,更易随气流流出外界实现二次过滤;流场中各粒度浓度在0.4～0.5 s内趋于稳定,bin4、bin5粒度段颗粒最难去除;随着初始粒度的浓度升高,颗粒碰撞聚合概率也随之增加;入风口风速改变对大颗粒的占比影响最大,风速越小,颗粒停留在净化器内部时间越长,碰撞与聚合概率越大,从而大粒度组分数越大,当净化器单次过滤效率不理想时,可以考虑降低风速来增大颗粒聚合,从而提升二次过滤效果。

关键词：数值计算空气净化器群平衡模型粒度分布气溶胶颗粒

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基于PBM模型的微孔曝气氧化沟气液两相流分析

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排灌机械工程学报 2018年第7期36卷 607-612页

作者：杨亚红刘林刚招扬朱天旭兰州理工大学土木工程学院甘肃兰州730050

为了有效减少氧化沟内污泥沉积,了解其流场特性,对微孔曝气氧化沟进行模拟,模拟中引入群平衡模型(PBM),并验证了PBM模型应用在微孔曝气领域的可行性,在此基础上,建立CFD-PBM气液两相流模型,对微孔曝气氧化沟工艺的气液两相流进行Fluent... 详细信息

为了有效减少氧化沟内污泥沉积,了解其流场特性,对微孔曝气氧化沟进行模拟,模拟中引入群平衡模型(PBM),并验证了PBM模型应用在微孔曝气领域的可行性,在此基础上,建立CFD-PBM气液两相流模型,对微孔曝气氧化沟工艺的气液两相流进行Fluent模拟分析,考察了氧化沟内流速、气含率等流体力学行为.结果表明:耦合模型所得的流速值大于传统模拟结果但更接近于实际流速,其平均相对偏差分别为±8.0%,±8.5%,且收敛稳定.由于将定义一组不同直径的气泡,且考虑到气泡的聚合破碎作用,对泥水混合情况的模拟更符合微孔曝气的特点.在此基础上,建立氧化沟模型进行模拟.结果显示,PBM模型可以考虑到气泡直径微小不一的特点和气泡上升过程的聚合破碎作用,流体混合效果明显,与推流器相结合,不易出现污泥淤积的现象,泥水能够充分混合.

关键词：氧化沟微孔曝气群平衡模型数值模拟气含率

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CFD-PBM模型下微孔曝气器布置方式的优化研究

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给水排水 2018年第2期44卷 125-128页

作者：杨亚红刘林刚麻宏强胡家玮蔚阳兰州理工大学土木工程学院兰州730050

基于活性污泥微孔曝气池内氧气供需平衡理念,将曝气盘分三段按59%、31%、10%比例递减式布置,基于CFD-PBM气液两相流模型,考察了氧化沟内流速、气含率、气泡大小分布等流体力学行为。结果显示,PBM模型得到的曝气区气含率、气泡分布沿水... 详细信息

基于活性污泥微孔曝气池内氧气供需平衡理念,将曝气盘分三段按59%、31%、10%比例递减式布置,基于CFD-PBM气液两相流模型,考察了氧化沟内流速、气含率、气泡大小分布等流体力学行为。结果显示,PBM模型得到的曝气区气含率、气泡分布沿水流方向递减,减小了曝气设备能耗,优化了微曝氧化沟的供氧效率。在高度为4m的上部区域,曝气区末端的流速要小于0.12m/s,考虑到末端旋流作用及曝气器垂直流的影响,流速可以满足污泥不沉积。

关键词：微孔曝气群平衡模型氧化沟流态模拟气泡

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燃煤初期“碳烟-矿物质”相互作用对超细颗粒物演化的影响研究

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工程热物理学报 2021年第7期42卷 1895-1900页

作者：马鹏黄骞李水清清华大学能源与动力工程系热科学与动力工程教育部重点实验室北京100084

煤粉燃烧初期阶段碳烟与矿物质的相互作用对超细颗粒物演化的影响亟待阐明。本文基于颗粒群平衡模型,实现了碳烟"生成-氧化"及Na_2O-SiO_(2)体系"热解-核化-聚并"机理的模型耦合,研究了低阶煤准东煤燃烧初期超细颗... 详细信息

煤粉燃烧初期阶段碳烟与矿物质的相互作用对超细颗粒物演化的影响亟待阐明。本文基于颗粒群平衡模型,实现了碳烟"生成-氧化"及Na_2O-SiO_(2)体系"热解-核化-聚并"机理的模型耦合,研究了低阶煤准东煤燃烧初期超细颗粒物的演化特性。耦合模型预测的超细颗粒物粒径分布与实验测量数据吻合较好。结果表明,在1200 K和1500 K下,准东煤燃烧过程中碳烟单体、Na_(2)O单体和SiO_(2)单体的生成均具有十分相近的时间尺度(0.01~0.03 s)。因此,燃烧初期碳烟和矿物质的相互作用(主要是碰撞聚并过程)对超细颗粒物的粒径分布具有显著影响。而当停留时间超过0.1 s,碳烟占比达峰后大量氧化,导致碳质组分在超细颗粒物中的占比不断下降(低于13%),此后超细颗粒物粒径分布的演化则由矿物质组分来决定。

关键词：煤粉燃烧碳烟矿物质颗粒群平衡模型时间尺度分析

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基于EMMS方法的鼓泡塔反应器CFD及群平衡模拟

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化工学报 2017年第7期68卷 2667-2677页

作者：王珏杨宁中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

能量最小多尺度(energy-minimization multi-scale,EMMS)方法已经被应用于气液体系中群平衡(population balance model,PBM)模型的改进。EMMS模型可计算气泡破碎聚并过程的能量,进而获得聚并速率的修正因子。应用这一模型对高气速鼓泡... 详细信息

能量最小多尺度(energy-minimization multi-scale,EMMS)方法已经被应用于气液体系中群平衡(population balance model,PBM)模型的改进。EMMS模型可计算气泡破碎聚并过程的能量,进而获得聚并速率的修正因子。应用这一模型对高气速鼓泡塔进行了模拟计算,并进一步对比了均一尺径模型、CFD-PBM模型以及CFD-PBM-EMMS模型的模拟结果与实验数据。结果表明,在高表观气速条件下,基于EMMS方法的群平衡模型可以更加准确地预测鼓泡塔中不同高度的气泡尺径分布和轴向液速,同时提高了对整体气含率和局部气含率的模拟准确性。在表观气速为0.16 m·s^(-1)和0.25 m·s^(-1)时,CFD-PBM-EMMS模型对气泡尺径分布的预测精度更高,同时整体气含率模拟的相对误差下降为5%和15%,局部气含率模拟平均相对误差下降为8%和17%。

关键词：计算流体力学群平衡模型鼓泡塔气含率气泡尺径分布

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基于群平衡模拟的低低温电除尘器协同脱除PM2.5和SO3研究

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中国电机工程学报 2020年第12期40卷 3721-3728页

作者：段璐王述浩李水清清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室北京市海淀区100084

基于可凝结物质核化和细颗粒团聚理论,建立求解低温省煤器内细颗粒表面SO3凝结和团聚机制的群平衡方程,耦合颗粒荷电模型、驱进速度公式、颗粒沉积核模型,建立预测电除尘器内粉尘颗粒迁移和捕集过程的群平衡模型,从而建立低低温电除尘... 详细信息

基于可凝结物质核化和细颗粒团聚理论,建立求解低温省煤器内细颗粒表面SO3凝结和团聚机制的群平衡方程,耦合颗粒荷电模型、驱进速度公式、颗粒沉积核模型,建立预测电除尘器内粉尘颗粒迁移和捕集过程的群平衡模型,从而建立低低温电除尘器内颗粒物和SO3协同脱除的理论模型,并针对国内某电厂低低温电除尘器进行了计算。结果表明,该模型能够准确预测常规电除尘器和低低温电除尘器出口PM1、PM2.5、PM10和总尘的排放浓度以及SO3的脱除效率。低低温电除尘器入口烟温为98℃,烟气中78.3%的SO3/H2SO4沉积在颗粒物表面,其中PM1、PM2.5和PM10上沉积的硫酸质量占总硫酸沉积质量的比值分别为42.2%,72.7%和91.3%,硫酸液滴主要富集在PM2.5上,PM2.5和SO3的出口质量排放浓度分别为11.4 mg/m^3和5.8 mg/m^3,相较于入口烟温为149℃的常规电除尘器,其质量浓度分别降低了73%和76.6%。

关键词：低低温电除尘器群平衡模型可凝结颗粒物团聚核化

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鼓泡塔中离子液体-空气两相流的CFD-PBM耦合模拟

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化工学报 2011年第10期62卷 2699-2706页

作者：徐琰董海峰田肖张香平张锁江中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室北京100190 中国科学院研究生院北京100049

针对咪唑类离子液体介质,采用Eule-rEuler双流体模型与群平衡模型(PBM)耦合的方法,引入由实验结果拟合获得的适用于该介质的气液相间曳力系数模型,对内径0.203 m、高2 m的鼓泡塔中离子液体-空气两相流进行计算流体力学模拟,研究了不同... 详细信息

针对咪唑类离子液体介质,采用Eule-rEuler双流体模型与群平衡模型(PBM)耦合的方法,引入由实验结果拟合获得的适用于该介质的气液相间曳力系数模型,对内径0.203 m、高2 m的鼓泡塔中离子液体-空气两相流进行计算流体力学模拟,研究了不同表观气速下塔内气液两相速度场分布、气含率和气泡尺寸分布等流体动力学性质。与现有的相间曳力系数模型Schille-rNaumann模型模拟结果对比,采用本文模型得到的气含率与实验值吻合更好,气泡尺寸分布与实验结果一致。

关键词：离子液体鼓泡塔计算流体力学 Euler—Euler模型群平衡模型

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