一、定壁面浓度瞬态对流传质的理论分析（论文文献综述）
魏修焕[1]（2021）在《电推力器贮供系统中氙气的流动特性仿真研究》文中提出随着我国深空探测任务的持续推进,航天器在轨工作时面临的太空环境复杂性加剧,这要求航天器能够提供宽范围和更小级别的微推力,同时工质流动和调节的稳定性、快速性和准确性成为影响姿轨矫正的关键因素。相关的在轨实验发现以氙气为推进剂的贮供系统在工作中会出现不同程度的工质液化现象,对系统输出性能和寿命带来不利影响。因此研究不同条件下氙气在贮供系统中的流动和气液两相流的相变传热特性具有重要意义。本文首先使用AMESIM平台搭建了考虑流体相变的氙气贮供系统模型,主要包括两级压力调节模块、不同类型的系统管路和流量调节装置。研究了不同管路直径、阀门开度、阀芯直径、系统初始温度、压力和储箱压力对贮供系统中氙气流动特性、状态变化、传热特性以及输出特性的影响,总结了氙气液化的产生机理和变化规律,揭示了组件结构参数、温度和压力对氙气填充、形态演变和微流量输出的影响规律。其次使用CFD方法结合相变传热传质自定义函数分析了在不同初始流速、管路直径、壁面温度和饱和温度时一级减压阀后置管路中氙气两相流动特性和传热传质特性,并且详细探究了氙气气液两相流在各种工况下的演变以及空间分布。总结了氙气两相流在局部漏热和绝热管路中流速、温度、干度和壁面换热系数的变化规律。最后研究了系统管路在不同恒定壁面热流密度和沿壁面线性变化热流密度两种加热方式时对不同管路直径和进口流速下氙气两相流动和相变传热特性的影响。揭示了不同加热功率和加热方式下工质流速、干度、温度和壁面换热系数的变化规律。对比分析了两种加热方式对两相流动及演变的影响效果,得出了非恒定壁面热流条件在节省能源的前提下能够起到与恒定热流作用效果相近的结论。
周东健[2]（2021）在《微小通道结构对传递特性影响的研究》文中研究表明微化工技术是近20年间兴起的以安全、高效、节能与环保为目标的化工前沿技术,其中微通道反应器是这一前沿技术的核心,是集传质、传热和反应于一体的高效部件。微通道反应器作为一种过程强化技术,它的出现给化工行业带来了新的活力与挑战,同时符合了当今社会可持续发展的战略目标。微通道反应器内通道的特征尺寸一般处于亚微米到亚毫米之间,特征尺度的微型化相比于传统的反应设备展现出了众多的优点,同时也为传质、传热以及放大的规律研究带来了巨大的困难,虽然已有很多的学者通过各种方式对其进行了大量研究,但目前尚未对这些传递过程的规律建立统一的评价标准和测量方法,这使得微通道的研究进展较为缓慢。本文通过使用CFD模拟的方法研究了波形微通道内的传递特性,并对波形微通道的放大策略进行了初步探索。本课题的主要研究内容如下:通过使用CFD模拟的方法对波形微通道内二次流的形成与发展进行了研究,直观地描述了不同Re数时通道内的二次流漩涡形态,并分析了不同二次流形态对宏观混合性能的影响。通过改变不同的扩散系数,研究了不同流体性质对波形微通道混合性能的影响。为了进一步提高微通道混合性能,以压降为评价指标,对通道结构进行了改进与优化,分别研究了圆波形微通道半径R和椭圆波形微通道半轴长比a/b对混合性能的影响。在圆形波微通道下,混合性能和压力损失随着波半径R的减小而增大;在椭圆波形微通道下,随着半轴长比a/b的减小,混合性能先增大后减小,当a/b=0.75时,其混合性能优于其它结构,通过考察通道的平均De数发现,混合性能随着De数的增加而增大。当a/b=0.75时波形微通道的混合性能最大增加了38%,而压降却降低了15%。为了进一步验证这一规律,对圆波形微通道进行了等比例放大,同样发现,在通道的平均De数最大时,通道的混合性能最佳。通过采用恒定上下壁面温度的边界条件,用平均Nu数的大小来表征波形微通道的传热性能,模拟了二次流对波形微通道中传热性能的影响,当二次流尚未生成或强度较低时,平均Nu数较小且不变,随着二次流强度的增大,平均Nu数逐渐增大,传热性能增加。在此基础上,进一步研究了圆形与椭圆波形微通道结构对传热性能的影响,发现不同的结构对混合性能的影响较大,但对传热性能的影响较小。最后探索了波形微通道尺寸放大对传递性能的影响,分别对微通道出口尺寸进行了一维度与二维度的放大,在相同的流量下,尺寸的增加均不利于混合与传热,但是通过增加流量的方式,使得大尺寸的微通道得到较好的混合与传热性能。
庄加玮[3]（2021）在《热工艺伴生散发类高温细颗粒的迁移规律及其在呼吸道沉积特性研究》文中提出固体颗粒物是工业建筑中常见的污染物,可吸入颗粒物(PM10,即空气动力学当量直径≤10μm的颗粒)进入呼吸道后积聚在肺部,是工业尘肺病的主要诱因。慢性阻塞性肺病作为尘肺病患者常见且严重的合并症之一,预计2030年将成为全球第三大死亡原因。当前我国的工业化进入快速发展阶段,工艺生产过程伴生的有害物强度和总量都大幅增加,在冶金、机械、铸造等高污染散发类工业建筑中,还普遍存在大空间开放式无组织有害颗粒物的排放问题。因而,工业建筑室内环境相较于民用建筑、室外大气环境要更为恶劣,工人长期暴露在高浓度颗粒污染物中,呼吸道疾病的感染率急剧上升。工业现场的热源通常也是污染源,热工艺释放出的有害颗粒会在热气流的作用下进行扩散运动,依据释放时长热工艺过程可大致分为两类,其一,类似金属焊接过程会在短时间内散发一定量的热气流,并携带大量不同粒径的高温颗粒污染物,进而在局部热气流作用下形成高温气固两相流云团;其二,类似浇注工艺过程在高温热源的诱导下形成浮射流,会在一段时间内持续地向周围环境释放有害颗粒物,这些颗粒通常会携带一系列有毒或致癌化学物质,其粒径范围从纳米级到微米级,颗粒也可是形状不规整的非球颗粒,且相较于民用建筑中的常温颗粒,其运动过程要更为复杂,颗粒浓度也要更高。然而,现有针对不同工艺的通风系统设计主要依赖于经验,这在很大程度增加了设计的难度及对颗粒物控制的不确定性,且由于颗粒物与空气间的动力学特性差异,及现场热源、设备的干扰,也不可避免会造成部分颗粒物的扩散与逃逸。因此,深入研究高污染散发类热工艺过程细颗粒的运动规律或浓度演变特性,并分析其在工人呼吸道内传输过程,对系统评价工业环境安全有积极意义。基于这样的背景,本文针对工业建筑中颗粒的环境运动行为,结合其物化特性,通过理论分析、测试调研及数值模拟的方法对热工艺伴生散发类高温细颗粒的迁移规律及在其在呼吸道内沉积的动力学机制进行系统研究。通过严格的数值求解、理论推导和数据分析弄清瞬时热气流作用下散发类细颗粒扩散距离与不同影响因素间的定量关系,揭示浮力驱动下散发类细颗粒浓度在室内不同区域的瞬*本研究得到了国家重点研发计划项目（2018YFC0705300）和中央高校基本科研业务费重点项目（2232017A-09）的资助。时变化规律,明确散发类工艺异形颗粒在呼吸道内传输和沉积的动力学机制,并给出颗粒在阻塞型呼吸道内沉降率的理论预测,以便为工业环境中人员暴露评价和通风系统优化设计提供理论参考依据。对于焊接工艺过程瞬时热气流作用下散发类细颗粒的迁移特性分析结果表明,热能与动能的转化推动了两相流流动,颗粒与气流的温度在短时间会急剧下降,速度先增大而后缓慢减小。因而,颗粒散发的前期要预防两相流对人体上呼吸道的烧伤,并且越靠近中心处两相流流速与温度越高,人体暴露风险越大。两相流流动过程中,颗粒会沿垂直和水平两个方向脱离气流,且工艺过程瞬时散发的热量愈多,颗粒可获得的最大平均速度越高,颗粒与气流间的跟随性越好。不同影响因素通过初始阶段能量转化及颗粒动力学特性改变了高温颗粒的扩散区域,且均对颗粒不同方向扩散距离有显着影响,初始温度越高、初始速度越大、释放时长越长、颗粒粒径越小,颗粒在不同方向的扩散区域也越大,因此,工艺现场要综合考虑多因素影响下细颗粒的危害。为此,在给定不同变量范围内,通过多元回归分析建立了颗粒物水平扩散最大距离的预测模型。进一步针对浇注工艺过程,通过对现有浮力驱动下通风热分层理论模型修正,建立两类浮力驱动下散发类细颗粒浓度冲刷的瞬时预测模型。结果发现,本文理论模型数值求解得到的结果与实验数据有更好的吻合度,已有模型仅是其中的几个特例,从而证实本文提出的预测瞬时浮力驱动自然通风的非均匀三层模型更具一般性。特定的无量纲有效通风面积a下,浮力组合系数λ对1-ζ和ζc比值的绝对值大小有显着影响,但不改变其变化趋势。室外初始温度只会改变热分层的绝对温度,而对热分层的高度没有影响。此外,有效通风面积A*、高度H、面积S越小,热源的浮力通量B越大,瞬时热分层的温度也越高。颗粒物浓度变化过程中,室内垂直速度为零的热分层界面ζ0和新鲜空气层界面ζa是两个不同的分界面,ζ0将原始污染层分割成两个区域,其厚度分别为ζ-ζ0和ζ0-ζa。纯置换模型下,新鲜冷空气层颗粒物浓度Ck的大小恒为Ca+Cf,原始污染层颗粒物浓度大小Cl会不断衰减,到达稳定时刻的值为Ca+Cf,而上层颗粒物浓度大小Cu在初始阶段急剧变大,后在此基础上缓慢减小,其稳定值等于Ca+Cf+Cs;对于均匀混合模型,室内上、下层颗粒物浓度变化会更平缓一些,对应稳定时刻浓度值分别为Ca+Cf、Ca+Cf+Cs。说明下层污染物混合特性会影响室内污染物分层以及浓度变化特性,但不改变稳定时刻室内污染物浓度分布。通风过程任意时刻上层颗粒物浓度都要大于下层,且a值越大,各污染层无量纲颗粒物浓度下降越快,排污效率越高。通过测试发现,热工艺伴生金属粉尘通常由球状、椭球形、块状、棒状及不规则锥形颗粒共同组成,其表面空隙发达,比表面积也很大,此外,粉尘颗粒中含有大量Fe、Al、Si等元素的氧化物,并存在Mn、Ti、Cr等重金属元素,这在一定程度上增加了工人患各类职业病的风险。异形颗粒的在呼吸道内的沉积率η不仅取决于其形状系数φ,还同其具体形态有关。整体上服从φ越大,沉积率越高,反映出不规则的非球颗粒更容易被输运至呼吸道更深的位置,对人体呼吸道健康威胁可能也越大。异形颗粒间的沉积率差异会随着粒径或呼吸量的增加而变大,且在G3～G6呼吸道要明显胜于G9～G12呼吸道,局部沉积率差异主要发生在呼吸道分叉处,尤其是第一级分叉B3和B9,最大差异分别超过了30%和20%。另外,在G3～G6呼吸道内,φ越小,颗粒沉积分布越分散,最终可覆盖至呼吸道外侧区域,并随着呼吸量的提升和粒径的增大而变得更为明显;而对于G9～G12呼吸道,当颗粒粒径增大时,重力作用会发挥更为显着的作用,颗粒沉积分布会出现相反的变化趋势。阻塞型呼吸道内气固两相流的沉积运动结果显示,受COPD影响,呼吸道内流场分布表现出非对称性,呼吸道阻塞率α增大,病人局部缺氧越严重,当α=0.8时,相对缺氧率可达90%以上,同等劳动强度下,病人的呼吸会更急促;劳动强度越强,病人绝对缺氧量变大,发生哮喘的可能性愈高。呼吸道受阻不会改变颗粒的沉积机制,但对其沉积形式有显着影响,具体为颗粒在健康侧沉积数量增加,而在病变侧则相反,颗粒呈不对称分布,并且α增大,劳动强度越强,dp越大,沉积分布不对称性越高。呼吸道阻塞未改变颗粒物总沉降率（ηt）同Stokes数或者重力沉降因子γ的变化规律,但α越大,总沉降率（ηt）越小。根据数值计算结果,给出了惯性碰撞和重力联合作用下阻塞型呼吸道内颗粒物沉降率的理论估计公式,经验公式适用的范围为:0<St<0.3,且0<γ<0.01。
周涛[4]（2021）在《宽筛分粒径条件下鼓泡流化床内生物质气化过程的数值模拟研究》文中认为生物质作为极具发展潜力的可再生能源,完美的契合了我国“碳中和”的发展理念。鼓泡流化床具有原料适用性广,传热强度大,气固相间接触效率高等特点,在生物质气化领域具有广泛的应用,因此受到了工业界和学术界的重点关注。但反应器内气固流动同热态气化反应的高度耦合给传统实验研究带来了巨大的挑战,数值模拟手段凭借着强大的计算能力成为了解决方案。本文通过数值模拟方法,对鼓泡流化床中生物质气化及气固流动细节开展了相关研究,为后续工业设计及生产提供了新的见解和思路。采用多相流体网格质点方法（Multiphase Particle-in-Cell Method,MP-PIC）,以实验室尺度的鼓泡流化床为结构基础建立热态气化反应数值模型,并对模型适应性及准确度进行数值验证。通过此模型,以流化床反应器内床层颗粒粒径分布宽度（Particle Size Distribution,PSD）为研究变量,对气化性能及流动特性开展相关的研究。主要工作总结为以下几个方面:基于建立的数值模型,在宽筛分粒径条件下,系统的考察了气化性能,气体分布,气固混合特性的变化。结果表明:（1）增大颗粒粒径分布宽度可以使合成气的总气体产量提高5%,低位热值提高24%,气化效率提高15%,碳转化率提高4%,表明了床层颗粒粒径分布宽度的增大对气化性能具有促进作用;（2）随着床层颗粒粒径分布宽度的增加,可以观察到密相区气体温度呈现降低的变化趋势,而在自由空域中的气体则呈现相反的变化;（3）固相颗粒同气体分布的关系表明,可燃性气体主要存在于反应器内的稀相区,而氧气主要存在于密相区。基于建立的求解模型,对反应器内存在的固相颗粒进行了分析,讨论了宽筛分粒径条件下不同类型颗粒的分离特性。结果表明:（1）粒径分布和化学反应的共同作用导致颗粒在反应器内呈现明显的空间分离现象,进而导致颗粒的温度和传热系数在空间的分布不均匀;（2）随着粒径分布宽度的增加,颗粒总体停留时间延长2s,生物质颗粒中碳的含量减少5%,灰分增加5%,证明了宽粒径分布对气化具有促进作用;（3）颗粒物性参数的变化表明,生物质颗粒的滑移速度,雷诺数和温度均小于砂粒,增大PSD宽度会导致两种颗粒的相关物性参数均减小。为了对鼓泡床内的相关现象进行解释,对反应器内气泡的动力学和热物性变化进行了研究。结果表明:（1）随着PSD宽度的增加,气泡的上升速度减小,沿轴向长宽比增加,证明了反应器中气泡呈现细长的形状而非理想球形的事实;（2）对气泡相关物理性质的分析表明,气泡的压力、密度均沿轴向持续降低。随着粒径分布宽度的增大,气泡的温度、热导率和比热容均有所提高;综上所述,所得结果为宽筛分粒径条件下生物质气化的研究提供了新的视角和见解,为鼓泡床生物质气化技术提供了有益的参考。
赵德岩[5]（2020）在《农户用钢网式储粮仓温度场数值模拟与试验研究》文中研究指明现阶段国家政策鼓励农村土地流转,实现大面积种植,机械化作业。各种大型的种植收获机械应运而生,但收获以后粮食的储藏问题一直困扰着农户,没有足够的场地用于晾晒以及后续的粮食储存。一种能够解决农户干燥储粮的工具是农民一直渴求的。本文研究的粮仓就是专门适用于农户储粮与干燥的,仓壁采用透气性良好的钢网,便于仓内粮食与外界大气进行热质交换。仓内温度的稳定是保障粮食安全的重要因素,为了保障仓内粮食的安全,科学研究不同储粮条件下仓内温度变化情况是不可或缺的。论文依照农户用储粮仓的特点,将小麦作为试验对象,试验分为自然通风阶段和机械通风阶段。仅考虑两个阶段仓内温度的变化情况,分别对自然通风阶段和机械通风阶段进行计算域边界条件的设置,把粮堆看作物理效应等同于粮食的多孔介质模型处理,并通过实验和参考文献数据得到小麦的物料参数,其中包括小麦的比热容、导热系数、当量直径以及孔隙率等参数。使用了计算流体力学的方法,依照质量守恒定律、动量守恒定律以及能量守恒定律三大定律来定义流体流动以及热量交换方程,根据试验所用粮仓实际的储粮条件建立了数学模型,使用ANSYS软件中的Fluent模块模拟仿真粮仓内部温度场的变化,将模拟结果与实际测量的数据进行对比分析。由数据结果可以看出自然通风阶段仓内温度整体变化不显着,仓外壁受外界环境的影响最为显着,其次是顶部接近上端空气层的粮层和内部风筒壁,内部粮堆由于距离外界空气较远,受外界温度影响小,仅受到颗粒孔隙间的微气流影响,热量交换少,温度变化慢,滞后于仓壁和顶层的粮堆;机械通风阶段粮仓温度分布有明显的分层现象,温度的变化由风道内壁向仓外壁逐渐减小,距离仓底0.2m以内的粮层温度变化快于中上部粮堆,中上部粮堆变化基本一致。通过实仓装粮试验,合理选定温度传感器布置位置,将整个粮堆高度上分为3层,从下至上距离仓底距离分别为H1=0.2m、H2=1m、H3=1.8m,左右也分为3侧,分别距离中心轴R1=0.85m、R2=1.2m、R3=1.55m,实测各阶段不同位置不同时长的温度值,采用最小二乘法将机械通风阶段温度随时间、高度和半径的变化关系拟合成三元二次方程,给定时间、高度、半径长度由方程可计算温度值大小。比较模拟与试验测试结果可知,试验温度值整体略大于模拟值,但变化趋势保持一致,在误差允许范围内可认为二者结果是基本吻合的,说明建立的数学模型能够较好的描述仓内温度的分布变化情况。通过对比两个阶段热量变化速率能够发现,H1高度粮层机械通风的换热速率约为自然通风阶段的20倍,而H2高度粮层的换热速率约为自然通风的8倍左右,顶部H3粮层机械通风换热速率仅为自然通风的1.4倍左右。不难看出选择合适的通风时间以及通风时长能够很好的起到控制仓温的作用,同时也可以发现不同高度粮层通风量存在较大差异。
孙琪琪[6]（2020）在《微通道内弹状流的流动与传质模拟研究》文中提出微反应技术作为一种新型的工艺强化手段,具有强化传热传质、高的安全特性、大表面体积比等特点,这些独特的优点使得一些难以在传统反应器上操作的反应可以在微反应器中实现,且商业化生产。本文工作由国家自然基金项目（No.21676257）资助,对气液两相流动的微通道反应器进行了数值模拟,研究其包括流型、压降的流体动力学和传质特性,模拟结果可为微通道的优化设计以及工业上的气液传质提供理论参考。开展的工作和主要结论如下:（1）本文通过CFD软件模拟研究了直径为0.8mm的T型微通道内水-二氧化碳体系的流动特点,得到了不同气液表观速度下的气液两相流流型分布图。通过对比固定参考系和移动参考系下的弹状流流场,发现液膜内流体呈逆流,减小气液接触时间,而气泡两端分布着上下对称的液体涡旋,促进分子扩散,加强传质,同时说明了移动参考系的模拟方法是可行的。（2）分别采用移动参考系下的单相流和两相流模型,对单个气泡单元内的水-二氧化碳物理传质过程进行了模拟研究,发现流体域中的浓度分布和速度场具有很好的协同性。模拟分析了不同因素对气体吸收过程的影响,发现停留时间越短,体积传质系数越大;扩散系数和气泡速度影响最大,高的气泡速度和大的扩散系数可以分别使体积传质系数提高近1.2倍和1.5倍,液膜长度的影响最小,仅在传质前期作用显着,可提高20%。将所得数据和实验结果对比,验证了两相流模型的可靠性,同时提出了初始阶段和反应阶段的体积传质系数预测式,误差在±20%。（3）对单个气泡单元内,醇胺类溶液吸收二氧化碳的化学传质过程进行了模拟研究。结果证明化学反应可以进一步强化气液两相的传质效果,添加反应后的体积传质系数是纯物理吸收下的1-2倍。反应主要在液体域内进行,受到流场的影响,产物越靠近流场漩涡中心,浓度越大。研究了不同反应速率下的传质过程,发现随着反应速率的增加,反应物消耗加快,促进传质进行,体积传质系数变大。对比了不同溶液浓度下的化学传质,发现浓度越高,体积传质系数越高,反应进行越快。分析了各模型因素改变对传质增强因子的影响,结果说明,化学反应和物理吸收是彼此影响的。
江佳飞[7]（2020）在《电场作用下离子选择性膜表面附近的离子输运及电致对流仿真研究》文中认为电渗析技术长久以来一直应用于海水淡化产业,近年来随着离子交换膜性能的提升以及装置的改进,开始逐步应用于制药、废水处理等行业。然而在目前的工业生产中,受限于离子浓差极化的影响,电渗析系统始终处于低电压运行状态。本文将对以电渗析系统为基础的离子传质传输模型的电动力学状态进行分析,改进传统电渗析仿真模型的同时,探讨该系统在高电压下运行的可行性。首先基于电渗析建立了离子传质传输模型,将膜系统中的不同电动力学状态划分为电流-电压曲线中的欧姆段、限定电流段和超限定电流段三个阶段。研究表明膜系统内的非平衡电渗流速度与外加电压的平方存在比例关系;针对膜系统中传统的理想性膜边界条件提出了能让部分同名离子穿越的非理想性膜边界条件,结果表明两者只在低电压状态下离子输运过程存在差异;膜内电荷数量的增加将使得两种边界条件下的电动力学状态趋于一致。将膜系统与同尺度的纳米通道系统相对比,发现纳米通道同样具有离子选择性,该系统中也会发生离子浓差极化现象;纳米通道壁面电荷密度的增强以及纳米通道数量的减少都会导致离子传质传输加剧。最后研究了剪切流作用下的离子浓差极化现象导致的系统电动力学状态变化,证明了电致对流是超限定电流阶段的系统失稳的主要产生机制,发现增加外加电压,减小进流速度和缩短通道尺寸均能极大地提升离子传输效率,并发掘出电致对流诱导产生的涡流高度与影响参数存在相应的比例关系,可以利用该比例关系对电渗析系统在高电压状态下的运行根据实际情况调节,对以膜为基础的电化学系统有指导意义。
谢强[8]（2019）在《还原铁球团快速冷却方法及其应用研究》文中研究表明我国是钢铁生产第一大国。利用转底炉直接还原（direct reduced iron,DRI）工艺对钢厂的含铁含锌尘泥等固体废弃物进行资源化回收处理,生产还原铁球团作为高级炼钢原料,减轻对环境、生态、资源和能源的压力,具有深远的社会效益。冷却是还原铁球团生产工艺的重要工序,现有冷却方法具有换热效率低,设备规模大和能耗高等缺点,本文对常用的转筒冷却机间接换热过程进行研究,旨在寻求更快的冷却方式,提高冷却效率从而减小传热面积,缩小设备规模和占地面积,降低一次投入和运营成本,实现节能降耗。论文的主要研究工作如下:（1）分析了转筒冷却机内料床的传热机理,在此基础上基于DEM离散元与传热模型耦合方法对无内部结构转筒的换热特性进行了研究,提出了表观传热速率和有效传热系数,用以表征料床的换热性能。分析了基于导热为主的传热机制下转速,填充率,壁面温度,颗粒粒径、导热率、颗粒形状和粒径分布等参数对传热过程的影响,发现增大转速,降低填充率,缩小粒径或增大颗粒热导率都能增大表观传热速率,促进传热。壁面温度越高,传热越快。对于球形与非球形颗粒,发现颗粒横纵比增大对传热形成阻碍作用。对比颗粒粒径分布,发现正态分布相比于均一分布更有利于传热。（2）在无内部结构转筒冷却机基础上,对有内部结构转筒的换热特性进行了研究,旨在通过增设筒体内部结构实现加快传热的目的。研究了直型和L型导热板等内设结构对筒内传热的影响,分析了包括筒体操作条件和结构参数变化带来的效果,发现导热板在增加换热面积的同时也能改变颗粒物料运动轨迹,达到促进换热的目的。在对比研究混合性能和传热性能基础上,对筒内换热过程的传热机理进行了研究,发现基于颗粒流动和基于传热面积变化两种机制,同时分析混合与传热过程的关系,发现通过加快混合而促进传热需要满足一定条件。（3）为了加快筒体外部冷却效率,提出利用喷雾冷却作为换热方式构成喷雾式转筒冷却机用于冷却还原铁球团的新方法。基于计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）建立外壁大尺度喷雾冷却过程耦合传热模型进行数值模拟研究。对于单喷嘴喷雾冷却过程,研究了喷雾压力,喷雾高度,冷却水温和壁面温度对冷却性能的影响,利用田口正交试验方法比较了各参数的重要性,为优化和改进提供指导。在此基础上,研究了多喷嘴喷雾冷却系统下喷嘴布置参数对换热性能的影响。开展了大尺度喷雾冷却的原型试验研究,验证了数值模拟结果以及开发还原铁喷雾式转筒冷却机的可行性。（4）创新性地开展了基于转筒内设结构和筒外喷雾冷却相结合的快速冷却方法在还原铁球团生产上的工业实践。应用表明,这种组合快速冷却方法相比于原有冷却技术其冷却效率显着提高,设备规模减小了54%,冷却面积降低了60%以上,用水量只占原来的1/31/4,能耗减小了55%以上,且因快速冷却方法的实现,大幅提高了其生产效率。同时基于两例相同规模工业生产线,进行优化对比,进一步验证研究成果的正确性。
何国玺[9]（2018）在《成品油管道输送过程混油特性及泄漏测算方法研究》文中研究表明成品油管道运行过程中的混油跟踪和泄漏处理决策对其经济性和安全性影响很大。合理预测混油浓度分布是站场浓度切割的重要环节,而现有经典模型无法解释生产现场出现的混油拖尾现象。同时,成品油管道泄漏后果严重,不仅有油品损失、影响管道正常运行,还极易发生二次事故。然而,成品油管道正常输送及泄漏过程所涉及的复杂物理过程和边界条件,导致管道正常输送时的混油量以及泄漏发生后的泄漏量难以计算。因此,首先,本文介绍了单管顺序输送不同黏度液体的实验研究,利用搭建的实验环道平台,再现了混油拖尾现象,并对其进行了定量分析。提出了无量纲混油长度、轴向拖尾长度和径向浓度差异等指标来揭示浓度分布的拖尾特征。其次,基于Fick扩散定律,同时考虑到粗糙管壁对油品的吸附效应,提出了计算物质扩散系数和混油浓度分布的新模型。分析了前后油品物理性质差异、湍流效应以及吸附效应对混油浓度分布和拖尾现象的影响。然后,考虑管内外的导热换热耦合以及管道内的油品流动-传热-混合的耦合过程,数值模拟了单相不可压缩多组分流体的传热传质过程。分析了混油段内无量纲特征数的变化规律,得到了混油段内油品的流场和浓度分布。进一步对影响混油量及混油拖尾长度的关键因素进行了敏感性分析。另一方面,研究了泄漏或打孔盗油过程的水力特性并提出了测算泄漏量或盗油量的方法。计算了泄漏点处或打孔处瞬时泄漏流量和累计泄漏体积,并预测了泄漏孔大小。最后,将泄漏后非稳态管内流动规律、小孔处出流规律以及管外环境中的渗流扩散规律相结合,实现了“管流-泄漏-渗流”耦合计算。分析了泄漏油品在土壤多孔介质中的渗流扩散范围及其影响因素。研究结果显示,本文提出的混油浓度分布新模型能够描述混油拖尾现象,同时能够更加清晰地反映油品掺混的本质。实验中观察到,无论是在管道中心还是在管壁附近,浓度分布都显示出存在拖尾现象。混合段尾部长度比头部长7%22%。无量纲混油长度远大于无量纲混油拖尾长度。随着Re的增加,无量纲拖尾长度和混油长度都在减小。上述规律在现有数值理论和经验公式中均未被揭示。数值模拟研究发现,成品油顺序输送属于高Pr数、高Pe数流动,Ri数始终小于1。温度和重力对混油形成的影响很小。对流对拖尾现象有正面影响,而扩散系数对拖尾现象有负面影响。在轴向上,对流效应贡献最大;而在径向上,扩散效应占主导地位。管道中心的扩散系数比管壁大。前后行油品物理性质的差异是形成混合段界面的重要因素,也是影响轴向扩散系数的主要因素;湍流效应是影响径向扩散系数的主要因素;吸附效果不直接影响扩散系数,但直接影响浓度的径向分布。上述3种效应共同作用于混合段的扩散系数,进而影响浓度分布及其拖尾现象。管径、流速、温度、扩散系数对混油量及混油拖尾长度二者的影响在趋势上相同,前者为正相关,后三者为负相关。另一方面,基于真实成品油管道分别进行了“小孔放油”和“分输下载”两种方式的现场泄漏实验,验证了本研究所提的泄漏量和打孔盗油量测算模型具有很好的精度和鲁棒性。输量越小、压力越高、泄漏速率越大、压力波动程度越大,模型计算结果精度越高。孔尺寸对精度的影响程度大于泄漏点压降、流量、温度。油品泄漏过程的“管流-泄漏-渗流”耦合模型具有更高的计算泄漏量的精度,并可同时给出泄漏油品在土壤中的渗流扩散范围随时间的演变规律。最后,本文的研究成果既可为现场混油预测及切割等工艺提供理论指导又可为管道事故处理提供重要依据和技术支持。
胡俊杰[10]（2018）在《管道内非等温及挥发性颗粒运动规律的数值研究》文中认为在自然界和工程应用中,非等温及挥发性颗粒两相流广泛存在,如火山喷发、森林火灾、化工过程、煤粉燃烧和生物医药。一方面,颗粒和流体的温度不同,在颗粒和流体之间产生热对流;另一方面,颗粒由惰性组分和挥发性组分构成,而且挥发性组分向流体中扩散。因此,非等温及挥发性颗粒两相流为典型的多物理场相互作用问题,而且颗粒运动及分布同时受流体流动、颗粒和流体之间的热对流和传质影响。格子Boltzmann方法,由于物理背景清晰、易于处理颗粒-流体相互作用,非常适合于非等温及挥发性颗粒两相流的求解。目前,一些学者对非等温及挥发性颗粒两相流进行了一些研究,然而,对热对流和传质对颗粒运动及分布影响的认识并不充分。因此,本文基于格子Boltzmann方法,进一步研究了非等温及挥发性颗粒两相流问题,并讨论了热对流和传质对颗粒运动及分布的影响。本文的研究工作分为以下方面:（1）发展了非等温及挥发性颗粒两相流的格子Boltzmann方法,提出了运动边界的统一迭代格式。不同于前人分别采用不同规则构造边界点和新产生流体点上未知分布函数的组合方法,我们对颗粒周围的边界点和新产生的流体点采用相同的规则处理。和前人的组合方法比较,统一迭代格式减小了分布函数之间的不一致性,提高了数值精度并抑制了虚假力振荡,而且计算效率相当。进一步,我们提出了温度和浓度边界的统一迭代格式;（2）采用格子Boltzmann方法和运动边界的统一迭代格式,研究了水平管道内非等温颗粒的横向迁移,并讨论了热对流对颗粒平衡位置的影响。由于热对流的影响,非等温颗粒的平衡位置与初始位置的关系存在一临界格拉晓夫数（Grc）。当Gr较小时,热对流较弱,此时,颗粒的平衡位置依赖于初始位置,而当Gr>Grc时,颗粒的平衡位置与初始位置无关。对于非等温颗粒的横向迁移,我们从壁面排斥力、惯性升力、速度曲率、颗粒转动和热对流等五种机制进行了分析。进一步,我们研究了Grc和管道雷诺数（Rec）的关系,随着Rec增大,壁面对颗粒的排斥力增大,所以,Grc单调增大,而且两者近似呈幂函数关系;（3）研究了竖直管道内挥发性颗粒沉降过程中的传质规律,挥发性颗粒由惰性组分和挥发性组分构成。该问题中,流体流动、颗粒运动和颗粒与流体之间的传质相互影响,而且颗粒表面的浓度和颗粒质量、密度等随传质而变化。采用扩散和对流时间尺度对时间进行无量纲化,我们得到了不依赖于施密特数（Sc）的传质曲线。进一步,为了研究扩散和对流两种作用对颗粒-流体传质速率的影响,我们和静止颗粒进行了比较。对于静止颗粒,颗粒-流体传质仅受扩散作用的影响,此时,颗粒-流体传质速率的标度率近似为0.5。而对于沉降颗粒,由于对流作用增大了颗粒-流体传质界面,颗粒-流体传质速率显着提高,其标度率近似为1.5;（4）研究了竖直管道内非等温及挥发性单颗粒和颗粒群的沉降过程,分析了热对流和颗粒-流体传质共同作用对颗粒运动及分布的影响。对于单颗粒,由于颗粒和流体之间热对流和传质的影响,颗粒的运动显着不同。对于颗粒群,我们从平均沉降速度、颗粒群脉动速度、平均体浓度和体弥散度等方面讨论了热对流和传质对颗粒群运动及分布的影响。与等温及惰性颗粒群比较,非等温及挥发性颗粒群平均沉降速度更大,颗粒群脉动速度更为显着,而且颗粒分布更不均匀。我们研究了管道内非等温及挥发性颗粒的运动规律,进一步认识了热对流和传质对颗粒运动及分布的影响,对于理解颗粒-流体相互作用和指导工程应用具有重要的理论意义和工程价值,同时为后续研究奠定了基础。
二、定壁面浓度瞬态对流传质的理论分析（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、定壁面浓度瞬态对流传质的理论分析（论文提纲范文）
（1）电推力器贮供系统中氙气的流动特性仿真研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 电推进贮供系统研究现状 |
| 1.2.2 供给管路中气液两相流研究现状 |
| 1.3 论文的研究目的 |
| 1.4 论文的研究内容 |
| 2 电推力器氙气贮供系统建模 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 氙气贮供系统原理图 |
| 2.3 系统组件动力学模型 |
| 2.3.1 氙气物理模型 |
| 2.3.2 输运管路动力学模型 |
| 2.3.3 阀门动力学模型 |
| 2.3.4 控制模型 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 电推力器氙气贮供系统动态特性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 氙气贮供系统模型的建立 |
| 3.3 系统结构对系统动态特性的影响 |
| 3.3.1 管路直径对氙气流动特性的影响 |
| 3.3.2 阀门开度对氙气流动特性的影响 |
| 3.3.3 稳压阀芯直径对氙气流动特性的影响 |
| 3.4 管路温度对氙气流动特性的影响 |
| 3.5 管路初始压力对氙气流动特性的影响 |
| 3.6 储箱压力对氙气流动特性的影响 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 系统管路中氙气两相流动和传热的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 计算模型的建立及求解设置 |
| 4.2.1 模型的建立 |
| 4.2.2 数学模型 |
| 4.2.3 网格划分和求解设置 |
| 4.3 流体速度对氙气流动及换热特性的影响 |
| 4.4 管路直径对氙气流动及换热特性的影响 |
| 4.5 壁面温度对氙气流动及换热特性的影响 |
| 4.6 饱和温度对氙气流动及换热特性的影响 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 加热管路中氙气两相流动和传热研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 恒定热流密度对氙气流动及换热特性的影响 |
| 5.3 非恒定热流密度对氙气流动及换热特性的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（2）微小通道结构对传递特性影响的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 符号说明 |
| 1 文献综述 |
| 1.1 微通道反应器的分类 |
| 1.2 微通道反应器的混合性能 |
| 1.2.1 T型微通道反应器 |
| 1.2.2 双T型与Y型微通道反应器 |
| 1.2.3 3D结构微通道反应器 |
| 1.2.4 带有障碍物微通道反应器 |
| 1.2.5 特殊形状微通道反应器 |
| 1.3 微通道反应器的传热性能 |
| 1.4 微通道反应器的放大 |
| 1.5 计算流体力学 |
| 1.6 传递过程的量化 |
| 1.6.1 混合过程的量化 |
| 1.6.2 传热过程的量化 |
| 1.7 选题的目的及意义 |
| 1.8 课题主要研究内容 |
| 2 数值模拟理论基础 |
| 2.1 连续介质假设 |
| 2.2 Fluent简介 |
| 2.3 控制方程 |
| 2.3.1 流体流动和热传递方程 |
| 2.3.2 组分输运方程 |
| 2.3.3 无量纲参数 |
| 2.4 数值扩散 |
| 2.4.1 网格划分 |
| 2.4.2 求解器设置 |
| 2.5 流动过程中的入口段效应 |
| 2.6 小结 |
| 3 宏观混合特性的研究 |
| 3.1 模型建立 |
| 3.1.1 物理模型 |
| 3.1.2 网格与边界条件 |
| 3.2 模型验证 |
| 3.2.1 数值模型验证 |
| 3.2.2 网格无关性验证 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 流型分析 |
| 3.3.2 不同Re数对混合的影响 |
| 3.3.3 不同流体性质对混合的影响 |
| 3.3.4 不同圆波形微通道半径R对混合的影响 |
| 3.3.5 不同椭圆波半轴长度比对混合的影响 |
| 3.4 小结 |
| 4 宏观传热特性的研究 |
| 4.1 模型建立 |
| 4.1.1 物理模型 |
| 4.1.2 边界条件 |
| 4.2 模型验证 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 不同Re数对传热的影响 |
| 4.3.2 不同结构对传热的影响 |
| 4.4 小结 |
| 5 放大过程中的传递特性 |
| 5.1 放大策略 |
| 5.1.1 尺寸放大策略 |
| 5.1.2 评估方法 |
| 5.2 结果与讨论 |
| 5.2.1 一维度放大过程中混合性能的变化 |
| 5.2.2 一维度放大过程中传热性能的变化 |
| 5.2.3 二维度放大过程中混合性能的变化 |
| 5.2.4 二维度放大过程中传热性能的变化 |
| 5.3 小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 附录1 |
| 附录2 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
（3）热工艺伴生散发类高温细颗粒的迁移规律及其在呼吸道沉积特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 浮力驱动下通风室内污染物状况的研究回顾 |
| 1.2.2 工艺过程伴生高温颗粒污染物扩散特性的研究回顾 |
| 1.2.3 可吸入颗粒物在人体呼吸道内沉积特性的研究回顾 |
| 1.3 本文研究内容及技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 研究目标 |
| 1.3.3 技术路线 |
| 参考文献 |
| 第二章 瞬时热气流作用下热工艺伴生散发类高温细颗粒的迁移特性 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 多元回归分析与试验设计 |
| 2.2.1 数据分析方法 |
| 2.2.2 试验设计 |
| 2.3 CFD数值计算模型与验证 |
| 2.3.1 物理模型 |
| 2.3.2 气固耦合两相流运输模型 |
| 2.3.3 数值细节与边界条件的确定 |
| 2.3.4 网格划分与独立性检验 |
| 2.3.5 数值方法的可靠性验证 |
| 2.4 瞬时热气流作用下高温细颗粒物的迁移特性 |
| 2.4.1 热气流流动特性 |
| 2.4.2 高温细颗粒温度变化特性 |
| 2.4.3 高温颗粒迁移的动力学分析 |
| 2.5 影响高温细颗粒扩散距离的因素分析 |
| 2.5.1 高温细颗粒扩散距离的瞬时变化 |
| 2.5.2 高温细颗粒扩散半径与影响因素之间关系 |
| 2.5.3 两相流热交换量对高温颗粒扩散距离的影响 |
| 2.6 颗粒物水平扩散距离的预测模型 |
| 2.6.1 颗粒水平扩散距离拟合公式 |
| 2.6.2 回归模型的准确性验证 |
| 2.7 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 浮力驱动下热工艺伴生散发类高温细颗粒物浓度的演变特性 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 浮力驱动下自然通风瞬态发展过程的理论模型 |
| 3.2.1 浮力驱动下自然通风过程热分层发展一般模型 |
| 3.2.2 改进模型的可靠性验证 |
| 3.2.3 与现有理论模型预测精度的比较 |
| 3.3 浮力驱动下自然通风瞬态发展过程的热力学参数分析 |
| 3.3.1 无量纲热分层界面高度 |
| 3.3.2 热浮升力 |
| 3.3.3 热分层温度 |
| 3.3.4 通风量 |
| 3.4 浮力驱动下散发类高温细颗粒物浓度的演变特性 |
| 3.4.1 浮力驱动下通风室内颗粒物浓度的演变模型 |
| 3.4.2 不同热分层内颗粒物浓度演化过程分析 |
| 3.4.3 污染源强度对颗粒物浓度演化的影响 |
| 3.4.4 两种预测模型下平均颗粒物浓度的对比 |
| 3.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 热工艺伴生散发类工艺异形颗粒在呼吸道内沉积的动力学特性 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 散发类高温微细颗粒的物化特性 |
| 4.2.1 粉尘的采集及表征方法 |
| 4.2.2 金属颗粒物的物化特性 |
| 4.3 非球形颗粒在呼吸道内沉积数值模型及方法验证 |
| 4.3.1 物理模型及边界条件 |
| 4.3.2 气固两相流运动模型 |
| 4.3.3 主要物理参数计算方法 |
| 4.3.4 粉尘颗粒的几何参数及计算数量确定 |
| 4.3.5 数值求解方法与网格独立性检测 |
| 4.3.6 数值模型的验证 |
| 4.4 颗粒形状对其在呼吸道内沉积特性的影响 |
| 4.4.1 颗粒形状对其运动与沉积率的影响 |
| 4.4.2 颗粒形状对其局部沉积模式的影响 |
| 4.5 工艺异形颗粒在呼吸道内沉积的动力学特性 |
| 4.5.1 椭球颗粒在呼吸道内沉积的动力学特性 |
| 4.5.2 柱/片状颗粒在呼吸道内沉积的动力学特性 |
| 4.5.3 长方体颗粒在呼吸道内沉积的动力学特性 |
| 4.5.4 棱锥形颗粒在呼吸道内沉积的动力学特性 |
| 4.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 热工艺伴生散发类工艺球形颗粒在阻塞型呼吸道内传输与沉积特性 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 现场颗粒物浓度测试分析 |
| 5.2.1 测试方法 |
| 5.2.2 现场颗粒物质量浓度测试结果 |
| 5.2.3 人体颗粒物呼吸暴露风险 |
| 5.3 阻塞型呼吸道内颗粒物沉积的CFD-DPM数值模型 |
| 5.3.1 呼吸道物理模型 |
| 5.3.2 数值方法与计算条件确定 |
| 5.3.3 数值方法验证 |
| 5.4 球形颗粒在阻塞型呼吸道内运动规律与沉积特性 |
| 5.4.1 阻塞型呼吸道内流场分布 |
| 5.4.2 球形颗粒在阻塞型呼吸道内沉积形式 |
| 5.4.3 球形颗粒在阻塞型呼吸道内沉积分布与机制 |
| 5.4.4 呼吸道内颗粒物的总沉积率 |
| 5.5 重力作用下球形颗粒在阻塞型呼吸道内沉积率的理论预测模型 |
| 5.5.1 研究工况 |
| 5.5.2 呼吸道变形对球形颗粒沉积特性的影响 |
| 5.5.3 颗粒沉积率与相关参数之间的关系 |
| 5.5.4 阻塞型呼吸道内球形颗粒沉积率的一般预测模型 |
| 5.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 研究结论 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 攻读博士学位期间完成的研究成果 |
| 致谢 |
（4）宽筛分粒径条件下鼓泡流化床内生物质气化过程的数值模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 生物质能的应用综述 |
| 1.2.1 生物质能利用现状 |
| 1.2.2 生物质能利用技术简述 |
| 1.2.3 气化技术应用现状综述 |
| 1.3 流化床气化研究方法及相关研究现状 |
| 1.3.1 研究方法 |
| 1.3.2 气化特性的研究现状 |
| 1.3.3 气固流动特性的研究现状 |
| 1.3.4 气泡行为及传热传质的研究现状 |
| 1.4 本文的研究目的以及研究内容 |
| 1.4.1 研究目的 |
| 1.4.2 研究内容 |
| 第二章 数学模型的建立及模型验证 |
| 2.1 前言 |
| 2.2 控制方程 |
| 2.2.1 气相控制方程 |
| 2.2.2 固相控制方程 |
| 2.2.3 曳力模型 |
| 2.2.4 传热模型 |
| 2.3 化学反应动力学(子模型) |
| 2.3.1 干燥过程 |
| 2.3.2 热解过程 |
| 2.3.3 非均相反应 |
| 2.3.4 均相反应 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 结构模型的建立及数值验证 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 模型的建立 |
| 3.2.1 数值模拟对象 |
| 3.2.2 数值参数设置 |
| 3.2.3 边界条件及计算平台 |
| 3.3 数值验证 |
| 3.3.1 网格独立性验证 |
| 3.3.2 模拟验证结果及分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 鼓泡床内生物质气化过程的研究 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 宽筛分粒径条件对鼓泡流化床气化性能的影响及流动特性 |
| 4.2.1 反应器内整体气固特性 |
| 4.2.2 组分演变 |
| 4.2.3 气体分布云图 |
| 4.2.4 PSD对合成气含量的影响 |
| 4.2.5 PSD对轴向气体分布的影响 |
| 4.2.6 PSD对轴向温度分布的影响 |
| 4.2.7 气体浓度同固体颗粒浓度分布的关系 |
| 4.2.8 气化性能的综合评估 |
| 4.3 宽筛分粒径条件下鼓泡流化床内颗粒分离现象的研究 |
| 4.3.1 颗粒空间分离特性 |
| 4.3.2 温度和传热系数的空间分布 |
| 4.3.3 生物质组分的空间分布 |
| 4.3.4 耗散系数的分布 |
| 4.3.5 生物质停留时间分布 |
| 4.3.6 颗粒尺度信息 |
| 4.3.7 逸出生物质特性 |
| 4.4 宽筛分粒径条件下鼓泡床中上升气泡的动力学和热物性变化 |
| 4.4.1 气泡运动 |
| 4.4.2 上升速度 |
| 4.4.3 几何性质 |
| 4.4.4 气泡种类 |
| 4.4.5 物理性质 |
| 4.4.6 热物理性质 |
| 4.4.7 气泡内部与边界的性质比较 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 全文总结 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 创新 |
| 5.3 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（5）农户用钢网式储粮仓温度场数值模拟与试验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 相关技术概述 |
| 1.3.1 通风控温储粮技术 |
| 1.3.2 通风降水储粮技术 |
| 1.3.3 CFD模拟仿真技术 |
| 1.4 研究内容及其方法 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 研究方法 |
| 1.5 本章小结 |
| 2 CFD模拟技术与相关参数确定 |
| 2.1 CFD模拟技术 |
| 2.1.1 CFD简介 |
| 2.1.2 CFD 理论依据 |
| 2.1.3 CFD计算流程 |
| 2.2 确定模拟对象 |
| 2.3 CFD模拟仿真软件介绍及相关模型的确定 |
| 2.3.1 流动模型的确定 |
| 2.3.2 太阳辐射模型的确定 |
| 2.3.3 流体运动及质热交换基本控制方程 |
| 2.3.4 边界条件及计算域的确定 |
| 2.3.5 多孔介质计算域的确定 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 农户储粮仓自然通风CFD模拟 |
| 3.1 自然通风阶段网格划分 |
| 3.2 自然通风边界条件及相关参数的设定 |
| 3.2.1 自然通风边界条件的设定 |
| 3.2.2 多孔介质参数的设定 |
| 3.3 自然通风阶段温度仿真结果与分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 农户储粮仓机械通风CFD模拟 |
| 4.1 机械通风阶段网格划分 |
| 4.2 机械通风边界条件及相关参数的设定 |
| 4.2.1 机械通风边界条件的设定 |
| 4.2.2 多孔介质参数的设定 |
| 4.3 机械通风阶段温度仿真结果与分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 实仓试验与分析 |
| 5.1 自然通风仓储试验 |
| 5.1.1 试验内容、仪器及方法 |
| 5.1.2 实仓自然通风测温结果分析 |
| 5.2 机械通风仓储试验 |
| 5.2.1 试验内容、仪器及方法 |
| 5.2.2 实仓机械通风测温结果分析 |
| 5.3 自然通风阶段温度模拟与试验结果对比 |
| 5.4 机械通风阶段温度模拟与试验结果对比 |
| 5.5 两阶段结论对比分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
（6）微通道内弹状流的流动与传质模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 微化工技术 |
| 1.2 微反应器 |
| 1.2.1 微反应器结构 |
| 1.2.2 微反应器优势 |
| 1.3 微通道内气液两相流动 |
| 1.3.1 常见的微通道类型 |
| 1.3.2 微通道内气液两相流流型 |
| 1.3.3 弹状流的形成和特点 |
| 1.4 微通道内气液两相传质 |
| 1.4.1 传质理论 |
| 1.4.2 传质模型 |
| 1.4.3 微通道内传质实验 |
| 1.4.4 微通道内传质模拟 |
| 1.5 论文研究目的和内容 |
| 2 微通道内弹状流的流动特性 |
| 2.1 气液两相流的模拟方法 |
| 2.1.1 Fluent多相流模型 |
| 2.1.2 表面张力 |
| 2.1.3 接触角 |
| 2.2 微通道内弹状流的流动模拟 |
| 2.2.1 模型与网格划分 |
| 2.2.2 控制方程 |
| 2.2.3 参数设置 |
| 2.3 结果讨论 |
| 2.3.1 流型分布 |
| 2.3.2 气泡形成过程 |
| 2.3.3 压力分析 |
| 2.3.4 单个气泡 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 单个气泡的流动模拟 |
| 3.1 参考系 |
| 3.2 模型和网格划分 |
| 3.3 数值模拟 |
| 3.3.1 控制方程 |
| 3.3.2 边界条件 |
| 3.3.3 参数设置 |
| 3.4 模拟结果 |
| 3.4.1 计算公式 |
| 3.4.2 速度场 |
| 3.4.3 浓度场 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 微通道内弹状流气体吸收 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 模型介绍 |
| 4.3 模拟设置 |
| 4.3.1 控制方程 |
| 4.3.2 边界条件 |
| 4.3.3 参数设置 |
| 4.4 吸收传质系数 |
| 4.4.1 传质系数计算过程 |
| 4.4.2 网格验证 |
| 4.5 结果分析 |
| 4.5.1 浓度场 |
| 4.5.2 速度影响 |
| 4.5.3 内径影响 |
| 4.5.4 单元长度影响 |
| 4.5.5 液膜长度影响 |
| 4.5.6 液膜厚度影响 |
| 4.5.7 扩散系数影响 |
| 4.5.8 实验对比 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 微通道内醇胺溶液与CO2的化学反应 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 化学反应机理 |
| 5.3 模拟过程 |
| 5.3.1 几何模型 |
| 5.3.2 控制方程 |
| 5.3.3 边界和模拟参数 |
| 5.4 模拟结果 |
| 5.4.1 浓度场 |
| 5.4.2 溶液影响 |
| 5.4.3 流速影响 |
| 5.4.4 各因素影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 |
| 致谢 |
（7）电场作用下离子选择性膜表面附近的离子输运及电致对流仿真研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 电渗析系统简介 |
| 1.2.1 电渗析系统基本原理 |
| 1.2.2 电渗析系统优缺点 |
| 1.2.3 电渗析系统的适用范围 |
| 1.3 离子交换膜简介 |
| 1.3.1 离子交换膜的选择透过性 |
| 1.3.2 离子浓差极化现象 |
| 1.3.3 电流-电压曲线 |
| 1.4 国内外研究现状 |
| 1.5 研究意义 |
| 1.6 本课题主要研究内容 |
| 第二章 传统电渗析系统仿真模型的优化 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 系统描述 |
| 2.2.1 几何模型 |
| 2.2.2 基本控制方程 |
| 2.2.3 理想性边界条件设置 |
| 2.2.4 非理想性膜边界条件 |
| 2.3 数值求解 |
| 2.3.1 参数设置 |
| 2.3.2 方程耦合求解 |
| 2.3.3 网格划分 |
| 2.4 结果分析 |
| 2.4.1 膜系统内的离子浓差极化现象 |
| 2.4.2 非平衡电渗流速度与电压的线性关系 |
| 2.4.3 膜内电荷数量对离子输运的影响 |
| 2.4.4 理想性膜与非理想性膜边界的对比 |
| 第三章 同等尺度纳米通道的离子选择性 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 同等尺度纳米通道模型 |
| 3.2.1 纳米通道模型 |
| 3.2.2 控制方程 |
| 3.2.3 纳米通道壁面设置 |
| 3.3 参数设置 |
| 3.4 纳米通道系统特性研究 |
| 3.4.1 纳米通道内的ICP现象 |
| 3.4.2 壁面电荷密度对纳米通道系统的影响 |
| 3.4.3 通道数量对纳米通道系统的影响 |
| 3.4.4 纳米通道系统同膜系统的对比 |
| 3.5 既有实验的验证 |
| 第四章 带电流体剪切流动对离子浓差极化的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 剪切流驱动模型 |
| 4.2.1 剪切流电渗析仿真模型 |
| 4.2.2 控制方程 |
| 4.2.3 剪切流模型边界设置 |
| 4.3 电渗析模型参数设置 |
| 4.4 电渗析特性研究 |
| 4.4.1 超限制电流(OLC)阶段的电致对流 |
| 4.4.2 外加电压对系统的影响 |
| 4.4.3 进流速度对系统的影响 |
| 4.4.4 通道尺寸对系统的影响 |
| 4.4.5 电致对流的涡流高度与电压流速关系 |
| 4.5 既有实验的验证 |
| 4.6 拓展分析 |
| 4.6.1 二维轴对称型的双极性传导模型 |
| 4.6.2 双阳膜系统内的ICP现象 |
| 总结与展望 |
| 5.1 本文总结 |
| 5.2 未来展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士期间发表的成果 |
（8）还原铁球团快速冷却方法及其应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 还原铁球团的形成过程与物性参数 |
| 1.1.2 还原铁球团的冷却要求 |
| 1.2 课题的提出 |
| 1.3 相关领域国内外研究现状 |
| 1.3.1 金属化球团的冷却方法综述 |
| 1.3.2 转筒冷却机的发展情况 |
| 1.3.3 转筒内物料传热特性研究现状 |
| 1.3.4 转筒外壁换热技术研究现状 |
| 1.3.5 喷雾冷却技术研究现状 |
| 1.4 现有技术存在的问题和不足 |
| 1.5 研究目的和意义 |
| 1.6 课题项目支撑 |
| 1.7 论文研究内容与架构 |
| 第2章 无内设结构转筒换热特性研究 |
| 2.1 转筒冷却机内传热机理研究 |
| 2.1.1 单颗粒的对流传热过程 |
| 2.1.2 颗粒与颗粒的接触传热 |
| 2.1.3 颗粒系统内部生热机制 |
| 2.1.4 颗粒与外界间的辐射换热 |
| 2.2 高温环境下转筒内以辐射为主的传热分析 |
| 2.3 基于DEM的转筒内导热为主的传热模型建模 |
| 2.3.1 DEM离散元法基本原理 |
| 2.3.2 转筒内物料运动仿真模型 |
| 2.3.3 转筒内颗粒物料传热控制模型 |
| 2.3.4 模型计算流程 |
| 2.3.5 转筒内物料运动与传热耦合模型验证 |
| 2.4 转筒冷却过程模拟条件 |
| 2.5 计算结果 |
| 2.5.1 换热性能表征 |
| 2.5.2 转速的影响 |
| 2.5.3 填充率的影响 |
| 2.5.4 物料导热率或种类的影响 |
| 2.5.5 不同壁面温度的影响 |
| 2.5.6 不同粒径的影响 |
| 2.5.7 非球形颗粒的影响 |
| 2.5.8 颗粒粒径分布的影响 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 有内设结构转筒换热特性研究 |
| 3.1 直型导热板对传热的影响 |
| 3.1.1 模拟条件 |
| 3.1.2 模拟结果 |
| 3.2 L型导热板对传热的影响 |
| 3.2.1 模拟条件 |
| 3.2.2 模拟结果 |
| 3.3 混合和传热的关系 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 转筒外壁喷雾射流冷却技术研究 |
| 4.1 喷雾式转筒冷却机的提出 |
| 4.2 基于CFD的喷雾冷却数值模拟建模 |
| 4.2.1 理论模型 |
| 4.2.2 模型验证 |
| 4.3 单喷嘴喷雾冷却换热过程数值模拟 |
| 4.3.1 物理模型与网格划分 |
| 4.3.2 边界条件与计算过程 |
| 4.3.3 模拟结果 |
| 4.4 多喷嘴布置喷雾冷却数值模拟 |
| 4.4.1 计算模型设置 |
| 4.4.2 冷却性能表征 |
| 4.4.3 结果讨论 |
| 4.5 基于大尺度平板热忱的喷雾冷却原型试验研究 |
| 4.5.1 试验平台 |
| 4.5.2 试验过程 |
| 4.5.3 试验结果 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 还原铁球团快速冷却方法的工程实践 |
| 5.1 喷雾式转筒冷却机的设计 |
| 5.1.1 冷却机基本结构与主要参数设计 |
| 5.1.2 筒体外部喷雾冷却系统设计 |
| 5.2 喷雾式转筒冷却机的工程实践应用效果 |
| 5.2.1 M钢企一号线应用 |
| 5.2.2 M钢企二号线应用 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 未来展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士期间参与的科研项目 |
| 攻读博士期间发表的科研论文 |
（9）成品油管道输送过程混油特性及泄漏测算方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 创新点 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 相关热点问题的研究现状 |
| 1.2.1 成品油管道顺序输送过程的混油机理研究进展 |
| 1.2.2 成品油管道顺序输送过程的混油计算模型进展 |
| 1.2.3 成品油管道泄漏扩散及泄漏量测算研究进展 |
| 1.3 论文研究目的及主要研究内容 |
| 1.3.1 成品油管道混油界面发展规律及混油拖尾现象 |
| 1.3.2 成品油管道泄漏量测算及扩散范围预测 |
| 第2章 成品油顺序输送产生混油的实验研究 |
| 2.1 实验装置 |
| 2.1.1 实验装置的总体设计 |
| 2.1.2 实验管道系统 |
| 2.1.3 混油界面检测装置 |
| 2.2 顺序输送定量实验 |
| 2.2.1 实验结果与经验公式相关性的比较 |
| 2.2.2 混油实验结果 |
| 2.2.3 不确定性分析 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 混油规律及影响因素分析 |
| 3.1 混油规律数学模型 |
| 3.1.1 二维对流扩散方程 |
| 3.1.2 考虑吸附效应的对流扩散模型 |
| 3.1.3 考虑前后油品物理性质差异的对流扩散模型 |
| 3.2 求解方法 |
| 3.3 混油规律的数值研究 |
| 3.3.1 模拟结果验证 |
| 3.3.2 混油量敏感性分析 |
| 3.3.3 混油拖尾敏感性分析 |
| 3.3.4 数值模拟结果与分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 顺序输送管流水力-热力-混油耦合的数值模拟 |
| 4.1 成品油顺序输送的综合问题 |
| 4.2 圆柱坐标系下管内的水力-热力-混油耦合模型 |
| 4.3 定解条件 |
| 4.3.1 入口边界条件 |
| 4.3.2 出口边界条件 |
| 4.3.3 壁面边界条件 |
| 4.3.4 对称边界条件 |
| 4.3.5 初始条件 |
| 4.3.6 混油条件 |
| 4.3.7 混油段与纯油段物性 |
| 4.3.8 其他参数 |
| 4.4 管外耦合模型 |
| 4.4.1 钢管壁和防腐层的导热方程 |
| 4.4.2 土壤的导热方程 |
| 4.4.3 土壤自然温度场的变化 |
| 4.4.4 边界条件与初始条件 |
| 4.5 耦合模型控制方程组的求解 |
| 4.5.1 控制区域网格划分 |
| 4.5.2 通用离散格式 |
| 4.6 基于同位网格的SIMPLE算法 |
| 4.7 管外导热算例 |
| 4.7.1 基础数据 |
| 4.7.2 油流换热与土壤导热 |
| 4.8 顺序输送管内特性分析 |
| 4.8.1 标准算例及模型验证 |
| 4.8.2 管道输送混合段的无量纲参数特性 |
| 4.8.3 混油段的速度场及浓度场 |
| 4.8.4 混油段敏感性分析 |
| 4.9 本章小结 |
| 第5章 成品油管道泄漏量计算 |
| 5.1 成品油管道泄漏研究 |
| 5.2 成品油管道泄漏实验 |
| 5.2.1 小孔泄漏实验 |
| 5.2.2 分输泄漏实验 |
| 5.3 成品油管道泄漏量计算模型及求解方法 |
| 5.3.1 问题描述 |
| 5.3.2 模型假设 |
| 5.3.3 负压波衰减模型(NPWPAM) |
| 5.3.4 非稳态泄漏模型(TOLM) |
| 5.3.5 边界条件 |
| 5.4 成品油管道泄漏量计算模型及求解方法 |
| 5.4.1 负压波衰减模型求解算法 |
| 5.4.2 非稳态泄漏模型求解算法 |
| 5.5 成品油管道泄漏量计算数值研究 |
| 5.5.1 负压波衰减模型有效性分析 |
| 5.5.2 泄漏系数敏感性分析 |
| 5.5.3 非稳态泄漏模型的计算结果分析 |
| 5.5.4 打孔盗油量计算模型结果分析 |
| 5.5.5 泄漏方式及地形对泄漏量的影响分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 耦合管流的埋地成品油管道泄漏后油品渗流扩散规律 |
| 6.1 埋地成品油管道泄漏后油品渗流扩散耦合数学模型 |
| 6.1.1 问题描述及模型假设 |
| 6.1.2 微可压缩油品渗流扩散控制方程 |
| 6.1.3 计算区域及渗流扩散方程的坐标转换 |
| 6.2 非稳态管流-土壤渗流扩散耦合的数值模拟 |
| 6.2.1 渗流扩散计算区域及方程离散 |
| 6.2.2 微可压缩渗流扩散方程求解算法 |
| 6.2.3 非稳态管流-渗流耦合模型求解算法 |
| 6.3 非稳态管流-渗流耦合扩散规律的数值研究 |
| 6.3.1 微可压缩油品渗流扩散模型有效性验证 |
| 6.3.2 非稳态管流-渗流扩散耦合规律分析 |
| 6.4 泄漏油品渗流扩散规律的影响因素分析 |
| 6.4.1 参考工况渗流扩散规律 |
| 6.4.2 导压系数的影响 |
| 6.4.3 泄漏孔大小的影响 |
| 6.4.4 泄漏孔位置的影响 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 结论与建议 |
| 7.1 本文的主要结论 |
| 7.1.1 成品油管道的混油问题研究结论 |
| 7.1.2 成品油管道的泄漏问题研究结论 |
| 7.2 对以后工作的建议 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果 |
| 攻读博士学位期间发表学术论文 |
| 攻读博士学位期间参加的科研项目情况 |
| 学位论文数据集 |
（10）管道内非等温及挥发性颗粒运动规律的数值研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 研究方法 |
| 1.3 研究现状 |
| 1.4 研究现状分析 |
| 1.5 研究内容 |
| 2 非等温及挥发性颗粒两相流的格子Boltzmann方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 非等温及挥发性颗粒两相流的LBM |
| 2.3 颗粒-流体作用力计算 |
| 2.4 颗粒-颗粒和颗粒-壁面相互作用 |
| 2.5 颗粒运动方程 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 运动边界的统一迭代格式 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 运动边界的统一迭代格式 |
| 3.3 方法分析与比较 |
| 3.4 温度和浓度边界的统一迭代格式 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 水平管道内非等温颗粒横向迁移的研究 |
| 4.1 非等温颗粒两相流研究现状 |
| 4.2 水平管道内非等温颗粒横向迁移 |
| 4.3 非等温颗粒两相流数值验证 |
| 4.4 热对流对颗粒平衡位置影响及分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 竖直管道内挥发性颗粒传质规律的研究 |
| 5.1 挥发性颗粒两相流研究现状 |
| 5.2 竖直管道内挥发性颗粒传质 |
| 5.3 挥发性颗粒两相流数值验证 |
| 5.4 扩散和对流对传质影响及分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 竖直管道内非等温及挥发性颗粒群沉降规律的研究 |
| 6.1 研究背景 |
| 6.2 非等温及挥发性单颗粒沉降 |
| 6.3 非等温及挥发性颗粒群沉降 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 全文总结、创新点及展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 创新点及意义 |
| 7.3 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| 附录2 攻读博士学位期间参加的学术会议 |
| 附录3 攻读博士学位期间参与的科研项目 |
四、定壁面浓度瞬态对流传质的理论分析（论文参考文献）
- [1]电推力器贮供系统中氙气的流动特性仿真研究[D]. 魏修焕. 北京交通大学, 2021(02)
- [2]微小通道结构对传递特性影响的研究[D]. 周东健. 青岛科技大学, 2021(01)
- [3]热工艺伴生散发类高温细颗粒的迁移规律及其在呼吸道沉积特性研究[D]. 庄加玮. 东华大学, 2021
- [4]宽筛分粒径条件下鼓泡流化床内生物质气化过程的数值模拟研究[D]. 周涛. 昆明理工大学, 2021(01)
- [5]农户用钢网式储粮仓温度场数值模拟与试验研究[D]. 赵德岩. 东北农业大学, 2020(07)
- [6]微通道内弹状流的流动与传质模拟研究[D]. 孙琪琪. 郑州大学, 2020(02)
- [7]电场作用下离子选择性膜表面附近的离子输运及电致对流仿真研究[D]. 江佳飞. 温州大学, 2020(04)
- [8]还原铁球团快速冷却方法及其应用研究[D]. 谢强. 武汉理工大学, 2019(07)
- [9]成品油管道输送过程混油特性及泄漏测算方法研究[D]. 何国玺. 中国石油大学(北京), 2018(01)
- [10]管道内非等温及挥发性颗粒运动规律的数值研究[D]. 胡俊杰. 华中科技大学, 2018(05)