連鑄過(guò)程中間罐內(nèi)鋼液流動(dòng)特性模擬研究

（中冶賽迪工程技術(shù)設(shè)備連鑄部，重慶摘要冶金連鑄過(guò)控制中間罐內(nèi)鋼液的合理流動(dòng)對(duì)夾雜物的排除有重要影響,為此建立了模擬連鑄中間罐鋼液流連鑄中間罐水力學(xué)模擬數(shù)值模擬SIMULATIONONFLOWCHARACTERISTICOFMOLTENSTEELINCONTINUOUSCASTINGTUNDISHXue（PlantIntegrationDepartment(CCMGroup),CISDIEngineeringCO.,.ChongqingThefluidflowintundishhasagreateffectonthefloatationofnon-metallicinclusions.Themodelwasbuiltforsimulatingathinslabcastingtundish.Theeffectsofflowcontroldevicewithdifferentsizeandinstalledpositiononfluidflowinathinslabcontinuouscastingtuntishwereinvestigatedbyphysicalandmathematicalsimulation.TheresultofhydraulicsandMathematicalSimulationwasveryunificationanddeemedtheeffectofNO5wasthebestinalltheschemes.Continuouscasting,Tundish,HydraulicsSimulation,MathematicalFLUENT計(jì)算的方法研究了不同控流裝置參數(shù)對(duì)中間罐內(nèi)流體流動(dòng)特性的影響，對(duì)比實(shí)驗(yàn)方法及25～75m

(ui)

(uiuj

P ui )

uj) i x x

x

(uik)

t)k]G

i ki(ui) t)]cGc2 i i其中Guj(uiuj t

k 1k模型中常數(shù) Table1Theconstantofthek 參 取c2c

T

Tp

zx

eff

①大包鋼液流進(jìn)中間罐定義為速度 在液面上，各物理量 U、V、W、K、P、的法向微商都等于零1擋墻、壩結(jié)構(gòu)Fig.1Theschematicoftheweirand裝置、外方提供方案及水模實(shí)驗(yàn)優(yōu)化結(jié)果3種方案的鋼液流動(dòng)及夾雜物運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行模擬。實(shí)驗(yàn)結(jié)果2中間罐流動(dòng)模式組成實(shí)驗(yàn)結(jié)Table2Themeasuredflowpatternsinthe實(shí) 中間罐內(nèi)流動(dòng)模式組成123456789 2不同控流裝置方案RTDFig.2TheRTDcurveswithdifferentflowcontrol圖2列出最具代表的18、17和5號(hào)方案的流體RTD曲線(xiàn)圖。結(jié)合表2可以看出，中間罐內(nèi)設(shè)置不5號(hào)方案比較，外方提供方案（17）由于其控流裝置264秒增加301.4秒，中間罐內(nèi)死區(qū)從無(wú)控流裝置的25.5415.39%。同RTD曲線(xiàn)中沒(méi)有出現(xiàn)雙峰，即不存在底部擊穿流，這樣大大提高了中間罐的冶金效果。表3給出了5、17和18號(hào)方3不同方控留裝置對(duì)夾雜物的排除情T(mén)able4Effectofdifferentflowcontroldevicesonparticle5圖3～5給出了3種方案中間罐三維流場(chǎng)情況。圖3為中間罐無(wú)控流裝置情況下的流體流動(dòng)過(guò)程，318號(hào)方案三維流Fig.3Theredimensionalfluidflowfieldforcase417號(hào)方案三維流Fig.4Theredimensionalfluidflowfieldforcase55號(hào)方案三維流Fig.5Theredimensionalfluidflowfieldforcase圖4和圖5為17和5號(hào)方案三維流場(chǎng)圖。從圖中可以看出，與中間罐內(nèi)無(wú)流動(dòng)控制相比較，最明618號(hào)方案夾雜物運(yùn)動(dòng)軌Fig.6Particletrajectoriesforcase717號(hào)方案夾雜物運(yùn)動(dòng)軌Fig.7Particletrajectoriesforcase85號(hào)方案夾雜物運(yùn)動(dòng)軌Fig.8Particletrajectoriesforcase比較圖10和11，可以發(fā)現(xiàn)二者流程線(xiàn)差別較大。與優(yōu)化方案（5號(hào)）比較，原使用方案（17號(hào)）當(dāng)Fig.9ThestreamlineplotofliquidsteelintundishforcaseFig.10Thestreamlineplotofliquidsteelintundishforcase結(jié)

Fig.11Thestreamlineplotofliquidsteelintundishforcase周水洪1鄧先和(華南理工大學(xué)傳熱強(qiáng)化與過(guò)程節(jié)能教育部，廣州Numericalinvestigationofheattransferaugmentationforssidewithregularlyspacedtwisted-leafsupportsZhouShui- DengXian- (MinistryofEducationKeyLab.ofEnhancedHeatTransferandEnergyConservation,SouthChinaUniv.ofTech,Guangzhou510640,Guangdong,China)：Basedontheexperimentalinvestigation,withFLUENT,twisted-leaftubebundlesupportwasinvestigatedasanewtypeofheattransferaugmentationelement,whichcoulddiscoverytheinformationofflowandheattransfercharacteristicsinmicrocosm.Basedonsomesuitablesimplifications,as-sideperiodicunitchannelmodelofthelongitudinalflowtypeheatexchangerwasdevelopedtoconductnumericalsimulationandcomparisonbetweenno-support,ring-supportandleaf-support.Theperformanceevaluationcriteria,η,was mendedtoassesstheintegratedperformance.Theresultsdemonstratethattheperiodicunitchannelmodelisreasonableenoughtosimulatethes-sideflowandheattransfer.Bothtypesofsupportscanenhanceheattransferwithcorrespondingincreaseinpressuredrop.Thetwistedleafhasabetterintegratedperformancethanring.：twistedleaf;heatexchanger;numericalsimulation;performance 用；②改變殼程的結(jié)構(gòu)，主要是采用流體壓降較小,流場(chǎng)流速分布較均勻,流動(dòng)死區(qū)較小的新型支撐方式。Lutcha,J.等人對(duì)螺旋折流板式換熱器的水力和傳熱性能作了比較全面的研究，提出了優(yōu)化能。SAl-Fahed等人已經(jīng)對(duì)螺旋型長(zhǎng)扭帶插入物進(jìn)行了全面深刻的實(shí)驗(yàn)和理論研究[3-4]，主要研究管出較大的阻力損失為代價(jià)。SKSaha等人研究了在管內(nèi)間隔布置扭片插入物的層流流動(dòng)和換熱情況[5]。該文對(duì)強(qiáng)化管內(nèi)間隔插入旋流片作了結(jié)構(gòu)優(yōu)化的研究，得出旋流片能以較小的阻力損失為代價(jià)著地提高換熱性能,可見(jiàn)在管內(nèi)間隔布置旋流片具有較好的整體強(qiáng)化換熱性能。文獻(xiàn)[6]實(shí)驗(yàn)研究了分別采用旋流片與空心環(huán)作為管間支撐物的換熱器殼程流阻與傳熱的總體性能對(duì)比,其實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn),旋流片可以獲得比空心環(huán)更好的傳熱與流阻綜合性能。結(jié)果只能給出最終的宏觀測(cè)量結(jié)果,而對(duì)殼程流體流動(dòng)的細(xì)節(jié)信息和縱向渦傳熱強(qiáng)化的機(jī)理需要更進(jìn)較直觀地得到換熱器內(nèi)部的流場(chǎng)和溫度場(chǎng)的細(xì)節(jié)信息。本文將根據(jù)縱流管殼式換熱器的殼程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，模型建立及數(shù)值圖1為實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬所用支撐物的。左邊為空心環(huán)，右邊為旋流片。旋流片由短的金1支撐物

2周期性單元流道模型示意結(jié)果與隨著距離的延長(zhǎng)逐漸衰減，稱(chēng)為衰減性自旋流。當(dāng)自旋流作用，流體又恢復(fù)到狀態(tài)，完成一個(gè)周期的流動(dòng)。從圖3(b)可以看出，經(jīng)過(guò)旋流片后的自旋流可維持很長(zhǎng)的距離，較短的旋流片就 3Re=11628時(shí)流體經(jīng)過(guò)旋流片的流線(xiàn) 圖4Re=11628時(shí)X=0平面上壓力等值線(xiàn)分布 圖5旋流片區(qū)域壁面Nu數(shù)分圖6(a)顯示了旋流片支撐下，Re＝11628時(shí)局部Nu數(shù)沿流動(dòng)方向的變化。在有旋流片的區(qū)域Nu數(shù)較高，出現(xiàn)極大值，并且波動(dòng)較大，這是由于流體在螺旋通道中作劇烈的螺旋運(yùn)動(dòng)，沖刷管外Nu數(shù)分布也極不均勻（5所示。離空心環(huán)傳熱強(qiáng)化作用要比旋流片弱一些，這種差距隨著Re數(shù)的增大而增大。

600080001000012000140001600018000NuNuf

大，則說(shuō)明其綜合換熱性能越好；若<1，則表示綜合換熱性能沒(méi)有得到改善，支撐物的強(qiáng)化換熱7對(duì)旋流片和空心環(huán)的綜合評(píng)價(jià)因子作了比較，可以看出，兩條曲線(xiàn)Leaf-ηη600080001000012000140001600018000結(jié)

7旋流片和空心環(huán)的綜合評(píng)價(jià)因子比空心環(huán)和旋流片的綜合性能評(píng)價(jià)因子均大于1LutchaJ,NemcanskyJ.Performanceimprovementoftubularheatexchangersbyhelicalbaffles[J].ChemicalEngineeringResearch&Design,1990,68(3):263-270.DengX.H.,DengS.J..Investigationofheattransferenhancementofroughenedtubebundlessupportedbyringorrodsupports[J].HeatTransferEngineering,1998,19(2):21-27.SAl-Fahed,LMChamra.Pressuredropandheattransfercomparisonforbothmicro-fintubeandtwisted-tapeinsertsinlaminarflowExperimentalThermalandFluidScience,1999,18:323-DateA.W..Predictionoffullydevelopedflowinatubecontainingatwistedtape[J].Int.J.HeatMassTransfer,1974,17:845-SahaS.K.,DuttaA..Frictionandheattransfercharacteristicsoflaminarswirlflowthroughacirculartubefittedwithregularlyspacedtwisted-tapeelements[J].Int.J.HeatMassTransfer,2001,44:4211-4223..管殼式換熱器中自旋流的強(qiáng)化傳熱[D].廣州：華南理工大學(xué)陶文銓.數(shù)值傳熱學(xué)[M].第二版.西安：西安交通大學(xué),WebbRL,Eckert.Applicationofroughsurfacestoheatexchangerdesign[J].Int.J.HeatMassTransfer,1972,15:1647-1理工大學(xué)能源與動(dòng)力2理工大學(xué)材料復(fù)合新技術(shù)國(guó)家摘要：PEMFC傳輸現(xiàn)象動(dòng)態(tài)特征對(duì)于理解其運(yùn)行機(jī)理進(jìn)而實(shí)行優(yōu)化控制非常重要。文章通過(guò)一單流道酸基團(tuán)水分子數(shù)、氧氣擴(kuò)散、流道內(nèi)壓力、氣體流率等傳輸現(xiàn)象的動(dòng)態(tài)過(guò)程。結(jié)論對(duì)于相關(guān)研究具引/目前對(duì)質(zhì)子交換膜電池的研究大都集中在其穩(wěn)態(tài)性質(zhì)方面，對(duì)其動(dòng)態(tài)特性的研究性能的研究目前大都在電堆系統(tǒng)的級(jí)別上[1-6]，其中P.R. 等[1]利用模擬了電堆系統(tǒng)的電壓、流率、流道內(nèi)的壓力以及電堆的溫度在電/Yuyaohan2]C2580℃，SunheKm等[3S.Shpaee等[7形流道的電池，模擬了電壓等隨電流變化的瞬態(tài)響應(yīng)，考慮了當(dāng)?shù)仉娏髅芏扰c當(dāng)?shù)貧怏w摩ao-Yangang等89考慮了電流突然變時(shí)電池內(nèi)的液態(tài)水與氣體的傳輸以及電壓的瞬態(tài)響應(yīng)。文章通過(guò)一單流道單電池三維模型分析質(zhì)子交換膜燃料電池的瞬態(tài)響應(yīng)的過(guò)程和動(dòng)態(tài)特性，一方面考慮相對(duì)濕度的影響：包括電流隨時(shí)間的變25mNafon12膜13s16.5s對(duì)電池的溫度、流道內(nèi)的壓力、流道出口物質(zhì)的質(zhì)量流率以及物質(zhì)消耗的影響。EMC具數(shù)學(xué)模質(zhì)量守恒方程

r 、、ucpT

rkeffT c cu uuuupu u邊第三項(xiàng)為動(dòng)量源項(xiàng)。其中p、Su分別為壓力、粘度、孔隙率、動(dòng)量源項(xiàng)。

ck

uckDkck cDeff、、S分別表示組分濃度、組分有效擴(kuò)散系數(shù)、孔隙率和 (ee)Se(mm)Sm

電流源項(xiàng)，只存在于催化層的電化學(xué)反應(yīng)區(qū)，且SmSe0為電導(dǎo)率。

(m)/ I/

mkg/mol（96487C/mole膜，80℃時(shí)=17，I=0.9Acm2，計(jì)算出16.5s。m膜中水含量是每個(gè)磺酸基團(tuán)所帶的水分子數(shù)，它是質(zhì)子傳導(dǎo)率的一個(gè)重要參數(shù)，可0.04317.81a39.85a236.0a3,0a

141.4(a ,1a ,3

其中水a(chǎn)

a=

+ psat為水蒸汽的分壓，s為液態(tài)相飽和度log10psat2.17940.02953(T273.15)105(T273.15)21.4454107(T

(0.5139 1 計(jì)算域及邊界條112所示。利用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件Fluent的用戶(hù)自定義函數(shù)UDF開(kāi)發(fā)了部分功能，和FluentPEMTable1Geometric膜催化層擴(kuò)散層流道集流板Table2Mainparametersandthe操作壓力23.5×10-出口背壓08×10-操作溫度8×10-空氣溫度2氫氣溫度211開(kāi)路電壓18×10-2×10-結(jié)果及分

Fig.1.當(dāng)供給電池的反應(yīng)氣體從干態(tài)（0%加濕）100%加濕，然后又轉(zhuǎn)變到干態(tài)，電池Fig.2.是在固定電壓條件下電流密度的瞬態(tài)響應(yīng)過(guò)程，t=0時(shí)刻之前是進(jìn)氣的加濕度為0%的一個(gè)平衡狀態(tài)，在t=0時(shí)刻進(jìn)氣的加濕度變?yōu)?00%13s電池就可以達(dá)到新壓下電流密度越低，產(chǎn)生的水就越少，因此膜的充分潤(rùn)濕過(guò)程就需要的時(shí)間。另外，少，這說(shuō)明了膜的歐姆電阻對(duì)PEMFC的性能起決定性作用。MolarConcentrationofMolarConcentrationof2- - AveragenumberofHO/SO Fig.3.Line1上氧氣的濃度隨時(shí)間AveragenumberofHO/SO DistancefromFig.4.是在電壓為0.65v時(shí)膜陰極表面中線(xiàn)磺酸基團(tuán)所H2O分子數(shù)隨時(shí)間的分布，t=0st=30sH2O分口逐漸過(guò)渡的，在t=0st=1s時(shí)間內(nèi)膜表面水含量迅速增加至接近平衡態(tài)，這也正是H2O分子數(shù)密切相關(guān)，因?yàn)樗刂浦さ臍W姆電阻，而歐姆電阻對(duì)PEMFC的性能起決定性作用。Fig.5.是在固定電壓條件下電流密度的瞬態(tài)響應(yīng)過(guò)程，t=0時(shí)刻之前是進(jìn)氣的加濕度為100%的一個(gè)平衡狀態(tài)，在t=0時(shí)刻進(jìn)氣的加濕度變?yōu)?%。大約經(jīng)過(guò)60s電池才可以達(dá)到新的平衡態(tài)，大約是加濕由0%變?yōu)?00%達(dá)到新平衡所需時(shí)間的5倍。這說(shuō)明了一個(gè)滯后效應(yīng)：在高電流密度下，電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的水較多，這時(shí)加濕由100%變?yōu)?%，t=0s時(shí)刻之間就會(huì)比較長(zhǎng)。因此，不壓下電流密度越高達(dá)到新平衡所需的時(shí)間就越長(zhǎng)。MolarConcentrationof2MolarConcentrationof2- - AveragenumberofHO/SO AveragenumberofHO/SO 20 DistancefromFig.7.是在電壓為0.65v時(shí)膜陰極表面中線(xiàn)磺酸基團(tuán)所帶的H2O分子數(shù)隨時(shí)間的分布，t=0st=100st=0st=1s1sH2O分1s0.15v，而隨后Fig.8.經(jīng)過(guò)1~2s左右才能達(dá)到完全的平衡。密度的增加而減少，因?yàn)樵陉?yáng)極電流增加需要消耗的氫氣；陰極的壓力隨著電流密度能把的物質(zhì)排出流道。但是電壓的相對(duì)變化都是很小的，也就是說(shuō)電流密度的變化對(duì)計(jì)算中進(jìn)口處給定的氫氣和氧氣的質(zhì)量流率是固定的，F(xiàn)LUENT中定義流向電池外的Fig.10.中出口處氫氣和氧氣的流率是隨著電流密度的增加而減少度的增加陽(yáng)極需要消耗的氫氣，陰極需要消耗的氧氣。但是氫氣的流率變化比氧氣更加不穩(wěn)定，氧氣流率達(dá)到下一個(gè)穩(wěn)態(tài)所需的時(shí)間要比氫氣快1s左右。結(jié)對(duì)于Nafion112水在膜中分布大約只需要30s就可以接近平衡態(tài)；氧氣的傳輸大約只需1s可以接近平衡態(tài)。步研究電池的動(dòng)態(tài)特性提供了參考。[1]P.R.Pathapati,X.Xue,J.Tang.[J].AnewdynamicmodelforpredictingtransientphenomenainaPEMfuelcellsystem.RenewableEnergy,2005,30(1):1–22.YuyaoShan,Song-YulChoe.[J].AhighdynamicPEMfuelcellmodelwithtemperatureeffects.JournalofPowerSources,2005,145(1):30–39.SunhoeKim,S.Shimpalee,J.W.VanZee.[J].Theeffectofstoichiometryondynamicbehaviorofaprotonexchangemembranefuelcell(PEMFC)duringloadchange.JournalofPowerSources,2004,135(1-2):110–121.[J].PEMFC池,2003,33(5):272–274.,曹廣益,.[J].質(zhì)子交換膜電池電堆動(dòng)態(tài)熱傳輸模型.交通大學(xué)莫志軍,.[J].質(zhì)子交換膜電池建模與動(dòng)態(tài)仿真.計(jì)算機(jī)仿真,2006,23(2):192-196.[7]S.Shimpalee,W.-k.Lee,J.W.VanZee,H.Naseri-Neshat.[J].Predictingthetransientresponseofaserpentineflow-fieldPEMFCI.Excesstonormalfuelandair.JournalofPowerSources,2006,156(2):355-368.YunWang,Chao-YangWang.[J].Transientysisofpolymerelectrolytefuelcells.ElectrochimicaActa,2005,50(6):1307–1315.YunWang,Chao-YangWang.[J].Dynamicsofpolymerelectrolytefuelcellsundergoingloadchanges.ElectrochimicaActa,2006,51(19):3924–3933.DynamicCharacteristicsoftheTransferPhenomenainZhigangZhan1,2YongshengZhang1,2JinshengXiao2PanMu2YuanSchoolofenergyandpowerenergizing,WuhanUniversityofTechnology,Wuhan430063,China.StateKeyLaboratoryofAdvancedTechnologyforMaterialsSynthesisandProcessing,WuhanUniversityofTechnology,Wuhan430070,China.:Thetransportdynamicsofprotonexchangemembranefuelcell(PEMFC)isveryimportanttounderstanditsworkingmechanismandtorealizeoptimizationcontrol.Asingle-channel,three-dimensionalmodelhasbeendevelopedtostudythechangeofrelativehumidityofreactantandcurrentdensity;DynamicsimulationincludesaveragenummberofH2O/SO42-ofmembranesurfaceatcathode,diffusionofoxygen,pressureofchannelinlet/outlet,gasflowrateandsoon.Theconclusionhasreferencesignificanceregardingthecorrelatedresearch.:Protonexchangemembrane;Fuelcell;Dynamic;郭英鋒李保有惠生化工工程，朝陽(yáng)區(qū)東三環(huán)中路7號(hào)中心A座引模擬對(duì)象和Fig.1Thediagramofonereaction

表1應(yīng)管結(jié)構(gòu)尺Table1Geometricalparametersofthereactiontube//

diameterof

diameterofoutlet

Thetubes/mm

Thetubes/mm

inletandoutlettubes/mm表2要操作參Table2MainoperatingTubetotal Onetube watervaportotal Onetubewatervapor Inlet Outlet Outlet 數(shù)學(xué)模(u)(v)(w)( () x)y

)

計(jì)算結(jié)果及表3結(jié)果與工業(yè)值比Table3ComparisonofcalculatedresultswithdesigndataTemperatureofIndustrialdataFluent TemperatureTemperature/ L/圖2向溫度分Fig.2AxialprofileofVelocityVelocity L/圖3向速度分Fig.3Axialprofileofyy/0 L/Fig.4Axialprofileofproduct(1)C2H6;(2)C2H4;(3)H2;(4)說(shuō)明該模型能比較模擬反應(yīng)管內(nèi)的反應(yīng)傳熱過(guò)程。TemperatureTemperature/ R/圖5截面徑向溫度分Fig.5Radialprofilesoftemperatureatvarioussectionsalongtubularreactor0 R/圖6截面徑向速度分Fig.6Radialprofilesofvelocityatvarioussectionsalongtubularreactorc2c2h6y/R/圖7徑向C2H6收率Fig.7RadialprofilesofC2H6yieldatvarioussectionsalongtubularreactorcc y/250- R/

圖8徑向C2H6收率Fig.8RadialprofilesofC2H6yieldatvarioussectionsalongtubularreactor結(jié)FromentGF.ThermalCrackingforOlefinsProductionFundamentalsandTheirApplicationto 1，化工大學(xué)化學(xué) 攪拌槽內(nèi)的混合時(shí)間進(jìn)行數(shù)值模擬，計(jì)算在FLUENT6.1軟件上實(shí)現(xiàn)。對(duì)攪拌槳區(qū)域的處理，k-ε模型中采用多重參考系法，LES則采用滑移網(wǎng)格法。結(jié)果表明，傳統(tǒng)的雷諾平均模擬不能有效的解決雙層渦輪槳之間子域物質(zhì)交引2-3倍[1]。Eggles[2]首先將大渦模擬（LES）引入攪拌槽，利用Lattice-BoltzmannNavier-Stokes方程，來(lái)模擬帶擋板的攪拌槽內(nèi)湍流流動(dòng)，并解釋這種流動(dòng)的不k-ε模型對(duì)雙層六直葉渦輪槳攪拌槽內(nèi)的混合時(shí)間進(jìn)行數(shù)值模實(shí)葉渦輪槳，槳葉直徑D＝0.4T，底槳離底距離CB＝T/3，兩層槳相距ΔC＝D，上層槳距離液面CU＝2/3T。操作轉(zhuǎn)速為2～4s-1。時(shí)間，電導(dǎo)電極輸出信號(hào)經(jīng)放大及A/D轉(zhuǎn)換后由計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理?；旌蠒r(shí)間數(shù)據(jù)處理采用951，1974，男，山東，博士，流體混合及反應(yīng)器工模擬LES是介于直接數(shù)值模擬和雷諾平均模擬之間的法利用濾波函數(shù)對(duì)Navier-Stokes方程進(jìn)行空間濾波，在計(jì)算中直接求解大尺度旋渦，而被濾掉的比網(wǎng)格小的旋渦通過(guò)亞格子模型求解。傳統(tǒng)2S 。其中，LS為亞網(wǎng)格混合長(zhǎng)度SSLS＝i（KdCS1/3單元的體積，CS為Samagorin常數(shù)，計(jì)算中該值取0.1[6]。間離散采用中心差分。為了縮短計(jì)算時(shí)間，根據(jù)流場(chǎng)準(zhǔn)-周期性特征，（Dell速度場(chǎng)計(jì)算30轉(zhuǎn)，需要約4周，一個(gè)濃度場(chǎng)計(jì)算約3周。 結(jié)果與

Fig.1Thedetailsinsimulationofmonitorandfeedpoint（CB＝1/3T平行流。當(dāng)ΔC≤1/3T，兩槳的葉輪射流區(qū)的流線(xiàn)相互傾斜，連接起來(lái)形成兩個(gè)大的渦環(huán)，為連接流。Rutherfore[8]同樣采LDA方法研究了層間距的影響。CB=0.25T，ΔC=0.5T，CU=0.25T時(shí)為平行流；當(dāng)CB=T/3，ΔC=T/3，CU=T/3時(shí)為合并流；而CB=0.15T，ΔC=0.5T，CU=0.35T時(shí)為分散流。T/3和0.5T2-εLSk-εLS之間有合并的現(xiàn)象，特別對(duì)于上層槳下部的循環(huán)已經(jīng)不太明3441

k- Fig.2Contourofvelocitymagnitudeina1midplaneofthestirredatN=4s-t=8s t=16s t=5s t=10sFig.3Theconcentrationoftrace,N=4s-1,k-ε Fig.4Theconcentrationoftrace,N=4s-1,LES模擬和實(shí)驗(yàn)的示蹤劑響應(yīng)曲線(xiàn)無(wú)因次化之后繪于圖5。從圖5中可以看出，k-ε的示蹤劑響應(yīng)曲線(xiàn)并無(wú)峰值，而是平緩的增加，是因LES則有效預(yù)測(cè)出了示蹤劑濃度峰值，

NomalizedConcentrationNomalizedConcentrationofN=3.5s-N=4.0s-

k-k- TimeLES中，N=3.5s-1N=4s-1時(shí)小，且模圖6給出了LES不同點(diǎn)的示蹤劑濃度響應(yīng)曲線(xiàn)。從圖中可獲取間先后不一，位于上層槳槳端的P2點(diǎn)最早到了示蹤劑，而處于液面的P5最后才到，這和流場(chǎng)分布相關(guān)，也和實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。點(diǎn)P2，P3，P4甚至得到同樣的混合時(shí)間，表明雙層槳之間區(qū)域

Fig.5Theresponsecurvesoftracerinexperimentalandsimulation(allP(10.5P(10.5P(7.8P(8.2NomalizedConcentrationof是到達(dá)+5％，而另兩個(gè)點(diǎn)為-5P1點(diǎn)，槳

1012TimeFig.6Theresponsecurvesoftracerindifferentmonitorpoint，N=4s-1,遠(yuǎn)優(yōu)于k-ε的95％。質(zhì)量方程的瞬時(shí)流動(dòng)場(chǎng)不同造成的偏差；另外的一個(gè)原因是模擬過(guò)，為了統(tǒng)一，不同攪拌轉(zhuǎn)速采用了Table1ComparisonofthemixingtimebetweenexperimentalandLESork-εAgitatorspeed/s-ExperimentalLESRelativeerrorRANSRelativeerror2344結(jié)值，混合時(shí)間的模擬平均誤差在13％之內(nèi)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于k-ε的95％，且示蹤劑響應(yīng)曲線(xiàn)相似。JaworskiZ,BujalskiW,OtiomoN.CFDstudyofhomogenizationwithdualRushton parisonwithexperimentalresults.TransIChemE.,2000,78A:327-333EggelsGM.DirectandLarge-eddySimulationofTurbulentFluidFlowUsingtheLattice-BoltzmannScheme.Int.J.HeatandFluidFlow.1996,17(3):307-323RevstedtJ,FuchsL,TragardhC.LargeEddySimulationoftheTurbulentFlowinaStirredReactor.Chem.Eng.Sci.,53(24),4041-DerksenJ,HarryEAVandenAkker.LargeEddySimulationsontheflowdrivenbyaRushtonTurbine.AIChEJournal,45(2):209-YeohSL,PapadakisG,LeeKC.LargeEddySimulationofTurbulentFlowinRushtonImpellersStirredReactorwithaSliding-DeformingMeshMethodology.11thEuropeanConferenceonMixing,Bamberg,2003,39-46MINJian,GAOZheng-ming.LargeEddySimulationsofMixingTimeinaStirred .ChineseJournalofChemicalEngineering,2006,14(1):1-7MaoDeming（），F(xiàn)engLianfang（馮連芳）.ExperimentalstudyonagitatorLDA.JournalofChemicalEngineeringofChineseUniversities（China）(高?；瘜W(xué)工程學(xué)報(bào)),1996,10(3):258-263RutherfordK,LeeKC,MahmoudiMS,YianneskisM,HydrodynamiccharacteristicsofdualRushtonimpellerstirredAIChE.J.,1996,42(2):332-NumericalSimulation AgitatedbyDualRushtonMinJian，GAOCollegeofChemicalEngineering,BeijingUniversityofChemicalTechnology,Beijing100029,.Numericalsimulationsofmixingprocessinastirredof0.476mdiameterwithdualRushtonturbinesarereportedbyusinglargeeddysimulation(LES)andtraditionalReynolds-averagedNavier-Stokes(RANS)approachesrespectively.Thecomputationalfluiddynamics(CFD)packageFLUENT6.1wasused.TheturbulentflowfieldandmixingtimewerecalculatedusingLESwithSmagorinsky-LillysubgridscalemodelandRANSwithstandardk-εturbulentmodelrespectively.TheimpellerwasmodeledusingtheslidingmeshtechniqueforLESandmultiplereferenceframeforRANS.BetteragreementofmixingexperimentswasobtainedusingLESthanwiththeRANSapproach.ThelocalcurvesoftracerresponsepredictedbyLESwerealsoingoodagreementwiththeexperimental.TheresultsconfirmthatLESisareliableapproachforinvestigationsoftheunsteadyandquasi-periodicbehavioroftheturbulentflowinstirred.:Largeeddysimulations(LES);Computationalfluiddynamics;Stirred;Mixingtime;DualRushton（大學(xué)重質(zhì)油國(guó)家，：FLUENT6.2軟件上對(duì)工業(yè)TSRFCC裝置中兩段提升管進(jìn)行數(shù)值模擬研究，TSRFCC反應(yīng)器出口的數(shù)TSRFCC反應(yīng)器內(nèi)軸向速度、溫度和組分含量分布情況，初步揭示了TSRFCC的反應(yīng)歷程。最后了第一段提升管長(zhǎng)度對(duì)TSRFCC工藝的影響，模擬計(jì)算顯示選擇合適的第一段提升管管長(zhǎng)可減少不必要的二次裂化反應(yīng)，：催化裂化兩段提升管反應(yīng)器集總動(dòng)力學(xué)數(shù)值模引催化裂化是我國(guó)最主要的重質(zhì)油輕質(zhì)化，提升管反應(yīng)器是催化裂化裝置中的部分。合的綜合數(shù)值模擬研究鮮有報(bào)導(dǎo)。因此，本研究人研究的基礎(chǔ)上，應(yīng)用CFD方法，結(jié)合TSRFCC的工藝特點(diǎn)，對(duì)工業(yè)TSRFCC裝置中兩段提升管的反應(yīng)歷程進(jìn)行數(shù)值模擬研究。TSRFCC工藝介richheavyTSRFCC流程簡(jiǎn)圖[1-3]1所示，原料經(jīng)過(guò)第一段提升管反應(yīng)后，柴油和液化氣作為最終richheavy1TSRFCCCorrespondingauthor:.WuLi.E-催化裂化集總動(dòng)力學(xué)Aris[4]和[5]所開(kāi)創(chuàng)的集論，為復(fù)雜反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究開(kāi)辟了一條新的途徑，使得催化裂化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的研究取得突破。以洛陽(yáng)工程公司開(kāi)發(fā)的十三集總動(dòng)力學(xué)[8]為基礎(chǔ)，將液化氣從裂化氣集總中單獨(dú)劃出為L(zhǎng)PG集總，把剩余的干氣被稱(chēng)作DG集總，這樣形成了新的一套適合渣——減渣/油漿層（h、蠟油/回?zé)捰蛯樱╩）和柴油層（l），然后每一層按結(jié)構(gòu)族組成劃分為烷基碳（P、環(huán)烷碳（N）和芳香碳（A）又考慮到h層中以稠環(huán)芳香碳存在的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)的裂化性能有所不同，因此把它單獨(dú)作為一個(gè)集總（FAh），這樣原料油共分成十個(gè)集總，再加上汽油GO（LPG 2十四集總動(dòng)力學(xué)反應(yīng)網(wǎng)失活，選擇性也急劇下降。文獻(xiàn)[6]]了反應(yīng)j在反應(yīng)器內(nèi)某質(zhì)點(diǎn)的實(shí)際反應(yīng)速率為：rjA0(Cc)/(1KhCAh)kjp/gi) 公式（1）A0(Cc1KhCAh表示催化劑的有效活性，1/(1KhCAh表示催化劑吸附重惰性芳烴引起的失活，(Cc(10.51Cc)2.78表示催化劑結(jié)TSRFCC的數(shù)值模擬軸向?yàn)榫鶆蚓W(wǎng)格，網(wǎng)格劃分示意圖見(jiàn)圖3。圖3兩段提升格劃分示意TSRFCC反應(yīng)器模型由氣固兩相湍流模型、氣固兩相傳熱模型和催化裂化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型耦合組成。其中，兩相湍流運(yùn)動(dòng)規(guī)律kkss封閉的雙流體模型描述，催化裂化反應(yīng)動(dòng)ranz-marshall模型。由公式（1）可UDF函數(shù)文件表達(dá)各組分因反應(yīng)引起的凈質(zhì)量成生速率Ri。假設(shè)兩 軸向氣體速度都為拋物分布ug,in(r)2umax[1(r/R)2]，徑向速度vg,in湍能 (r)0.004u2(r) 湍能耗散率 其中=0.4187，d為管內(nèi)徑。 一段提升管的減渣h餾分的Ph、Nh、Ah、和FAh集總質(zhì)量百分含量由減渣評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)計(jì)算而mPm、NmAm集總質(zhì)量百分含量由蠟油評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)計(jì)算而得到。第二段提升管集總質(zhì)量百分含量由第一段提升管出口h和m餾分、第二段提升管出口h和m餾分、顆粒相各物理量取均 條件，給定s,in，則us,inGs/s,ins，s,in0 0.004u2， 20.75/ 計(jì)算結(jié)果及本研究10萬(wàn)噸/年的工TSRFCC裝置中的兩段提升管為?；蠟楣?2。將一段、二段和整3看出，模擬計(jì)算值1原料性項(xiàng)密度100℃運(yùn)動(dòng)粘殘 項(xiàng)催化劑進(jìn)入TSRFCC反應(yīng)器流量催化劑進(jìn)入TSRFCC反應(yīng)器溫度3模擬計(jì)算結(jié)果與工業(yè)裝置標(biāo)定數(shù)項(xiàng)液化氣VelocityVelocityVelocityVelocity45200.0

00.04TSRFCC反應(yīng)器內(nèi)軸向氣相速度徑向分布5為第一段提升管和第二段提升管內(nèi)不同高度顆粒濃度分布云圖及局部放大圖，由圖可以rxr5TSRFCC反應(yīng)器內(nèi)的顆粒濃度分布圖及局部放大圖6為T(mén)SRFCC反應(yīng)器內(nèi)的油氣溫度分布云圖及局部放大圖可見(jiàn)兩段提升管反應(yīng)器內(nèi)r 6TSRFCCr1/37可以看出第一段提升管各組分含量分布曲線(xiàn)或許下降的時(shí)候就離開(kāi)了反應(yīng)器，這樣可避免傳統(tǒng)單段提升管的柴油過(guò)量二次裂化，保證了柴油的較大產(chǎn)率。圖7顯示TSRFCC工藝的第二段提升管與第一段提升管的組分含量變化趨勢(shì)類(lèi)組分組分含量00123456789101112

組分組分含0 7各組分含量沿兩段提升管高度分布TSRFCC工藝8為不同第一提升管管長(zhǎng)下柴油含量變化曲線(xiàn)圖，由圖可見(jiàn)，柴油含量隨10.8m最合適。柴油含量/柴油含量/

第一段提升管管長(zhǎng)/8柴油含量隨第一段提升管管長(zhǎng)的變化曲線(xiàn)結(jié)TSRFCC反應(yīng)器內(nèi)詳細(xì)的軸向速度、溫度和組分含量分布情況，初步揭示了TSRFCC的反

kgm-3s- kgm- 參考文獻(xiàn)WULiLAN GAO MIAO（StateKeyLaboratoryofHeavyOil，ChinaUniversityofPetroleum，Beijing:NumericalsimulationonthecatalyticcrackingreactionsinacommercialTwo-StageRiserReactorwascarriedoutbyCFDsoftwarepackageFLUENT6.2.ThesimulatedTSRFCCreactoroutletparameterswereinapproximateaggrementwiththecommercialdata,whichvalidatedtherationalityandreliabilityofthetwo-phaseflow-reactionmodel.Thedistributionofaxisvelocity,temperatureandspeciesmassfractionalongtworiserreactorswasobtained,whichrevealedtheprocessofthefluidcatalyticcrackingreactionsintheTSRFCCreactors.Theeffectofthefirstriser’slengthonthefluidcatalyticcrackingreactionwasstudied..Itwasconcludedthattheoptimumlengthofthefirstrisershouldbeconsideredforthepurposeofdecreasingthesecondarycrackingreactionsandincreasingthedieseloilyield.中國(guó)大連化學(xué)物理，質(zhì)子交換膜電池關(guān)鍵材料與技術(shù)組，大連中國(guó)院，c.中國(guó)大連化學(xué)物理，電池工心，大連:質(zhì)子交換膜電池（PEMFC）是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，具有高效、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，有望使用在汽車(chē)、筆記本電腦等動(dòng)力系統(tǒng)上，成為傳統(tǒng)動(dòng)力源的替代品。質(zhì)子交換膜電池的微通道主要起到傳輸反應(yīng)物和生成物的作用，以保證電極各處均能獲得充足的反應(yīng)物，并且的排出電池內(nèi)生成的水。為了微通道壁面在經(jīng)過(guò)不同親水性\憎水性處理后對(duì)流道內(nèi)氣液兩相流動(dòng)的影響，利用FLUENT計(jì)算軟VOF模但是這種情況下不利于氣體向PEMFC電極內(nèi)的擴(kuò)散。而親水性的流道壁面與憎水性的電極表面相匹配時(shí)，Astudyoftwo-phaseflowinamicro-channelofaPEMFCwiththeuseofFLUENTpackagea.ProtonExchangeMembraneFuelCellKeyMaterialandTechnologyGroup,DICP,CAS,Dalian,b.GraduateSchoolofChineseAcademyofSciences,Beijingc.FuelCellR&DCenter,DICP,CAS,Dalian,Protonexchangemembranefuelcellisthemostpromisingpowersourceforautomotiveandportableapplicationsduetoitshighefficiencyandzeroemission.Themicro-channelisusedtodistributethereactantgasesandtransporttheproductoutofthecell.Thetwo-phaseflowinamicro-channelwassimulatedtostudytheeffectsofhydrophilic/hydrophobicpropertyonthegas國(guó)家自然科學(xué)重點(diǎn)資助項(xiàng)目：先進(jìn)質(zhì)子交換膜電池?zé)嵛锢黻P(guān)鍵問(wèn)題研究 distributeandthewaterbehavior.Thevolume-of-fluidmodelinFLUENTpackagewasusedtokeeptrackofthedeformationofliquid-gasinterface.Theresultsshowthatwatermovedfasteronahydrophobicsurface.Buthydrophobicchannelside-wallwasdisadvantageforthegasdiffusionwhentheMEAhadahydrophilicsurface.Ahydrophilicchannelside-wallwithahydrophobicMEAsurfacecouldavoidwateraccumulationontheMEAsurface.Thewaterandgasdistributionunderthisconditionwasadvantageforwaterdischargingandgasdiffusion.Keywards:protonexchangemembranefuelcells;watertransport;hydrophilic;hydrophobic;two-phaseflow,VOF前質(zhì)子交換膜電池的微通道主要起到傳輸反應(yīng)物和生成物的作用，以保證電極各處均在過(guò)去的十幾，電池微通道內(nèi)的水傳遞問(wèn)題通常是作為全電池模型中的一部分進(jìn)行研究[1,2]。在這些研究當(dāng)中水在微通道中的傳遞并不是研究的重點(diǎn)，同時(shí)也不是影響流體力學(xué)軟件FLUENT對(duì)該過(guò)程進(jìn)行了模擬，了流道壁面在不同親水性、憎水性條件下氣相和液相在微通道內(nèi)的分布。該研究結(jié)果對(duì)改進(jìn)電池流場(chǎng)的工藝具有指導(dǎo)意義。模型的40,000個(gè)六面體網(wǎng)格。1中采用計(jì)算流體力學(xué)軟件FLUENT中的VOF方法來(lái)描述微通道內(nèi)的氣液兩相流動(dòng)，在該模型中利用體積分?jǐn)?shù)i來(lái)捕捉氣液兩相界面隨時(shí)間的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。通過(guò)求積分?jǐn)?shù)的連續(xù)狀態(tài)。液相在隨氣相運(yùn)動(dòng)的過(guò)，速度場(chǎng)在兩相界面處是連續(xù)的，但是由于表面張力的存在，使得壓力場(chǎng)在兩相界面處產(chǎn)生階越。由于微通道內(nèi)的氣體和液體運(yùn)動(dòng)過(guò)的雷諾數(shù)均2000，可以認(rèn)為是層流流動(dòng)，所以層流狀態(tài)下的非穩(wěn)態(tài)氣液兩相流動(dòng)的控制方程可以表 (r vvir(i) vrrr p(r r

v 12 22(1222(12

在動(dòng)量 r中，源項(xiàng)被認(rèn)為是表面張力和液面曲率k的函數(shù)，可以用以下計(jì)算公式表示：rF2k2 為5m-1出口為333K為0.2Ma沿z正向并選結(jié)果與膜的運(yùn)動(dòng)過(guò)程的影響。Case1Case2MEA表面性質(zhì)為不均勻的，設(shè)置情況的具體數(shù)值如表1所示。1算 Case 兩段厚度為0.1mm的水膜覆蓋在MEA親水表面，

c

Vl1mm-3Case

為了液態(tài)水膜在親水性和憎水性性質(zhì)不均勻的MEA表面的運(yùn)動(dòng)，MEA表面被平均分成被設(shè)定為憎水性表面，接觸角設(shè)定為150o。Case1Case2只有流道壁面的接觸角設(shè)置的Case1中流道壁面被設(shè)定為親水性的，接觸角為10oCase2中為憎水性的，接觸角為150o0.1mmMEA親水的部位，Part1Part3，液膜總的體積為1mm-3。圖 3Case3Case43是流道出口處液態(tài)水流率的比較。從圖中可以看出，兩種情況下，液態(tài)水到達(dá)出口4a)和(b)是在流道壁面為親水情況下(Case1)分別在t3ms和t16msPart2Part4MEA表面時(shí)，液膜被成更小片的液膜和小的液滴，小片的液膜附著在親水的流道壁面，而小4b)16ms之后，親水性壁面上還存在液態(tài)水，而且是在流道的兩個(gè)頂角。4Case1在不同時(shí)刻液相和氣相分布。(at=3msbt=16ms圖5是ase2()為=2s時(shí)刻，()為=4sart1和art3MEAart2和art4MEA[45Case2在不同時(shí)刻液相和氣相分布。(at=2msbt=4ms3.2.3不同匹配條件道內(nèi)的液相和氣相分在本節(jié)中比較了不同表面性質(zhì)情況道內(nèi)的液相和氣相的分布狀況，為此為流道壁面不同親水性的MEA相匹配時(shí)，流道內(nèi)的液相和氣相分布。圖6(a)MEAMEA表面的水膜會(huì)有一部鋪展到流道壁，使一部擴(kuò)空氣體擴(kuò)散層空氣中。這種現(xiàn)象MEA圖6(b)中，親水性的MEA表面與憎水性的流道壁面相匹配。從圖中可以看出液態(tài)水在這圖6(c)中，憎水性的MEA表面與親水性的流道壁面相匹配。從圖中可以看出，在這種情MEAMEAMEA附近的湍動(dòng)，有利于氣體向電極內(nèi)的擴(kuò)散。另外，由于大量的水被成小液滴，增大了液態(tài)結(jié)MEA表面和流道壁面均采用憎水性質(zhì)的，則很容易在流道內(nèi)形成液態(tài)水柱，不T.Berning,Three-dimensional ysisoftransportphenomenainaPEMfuelcell,doctorS.Dutta,S.Shimpalee,J.W.VanZee,Int.J.HeatMassTransfer,44(2001)2029-FLUENT6.1.22User’sGuide,FLUENT,H.P.Ma,H.M.Zhang,J.Hu,Y.H.Cai,B.L.Yi,Diagnostictooltodetectliquidwaterremovalincathodechannelofprotonexchangemembranefuelcells,J.PowerSources,2006，inpress.：隨著汽車(chē)的進(jìn)一步健全，國(guó)家對(duì)車(chē)風(fēng)窗玻璃除霜系統(tǒng)的性能要求及試驗(yàn)方法做出了明確的規(guī)定。所以，建立一個(gè)良好的除霜系統(tǒng)是非常重要的。CFD的介入不僅會(huì)縮短試驗(yàn)周期，在汽車(chē)設(shè)計(jì)前期：暖風(fēng)風(fēng)管;CFD;1:引除霜是汽車(chē)性能的一項(xiàng)重要指標(biāo).特別在一些高寒地區(qū),這一性能顯得尤為重要.除霜系統(tǒng)是.,一般會(huì)對(duì)試驗(yàn)條件和試驗(yàn)儀器做出諸多要求:(一)試驗(yàn)時(shí)環(huán)境溫度為-183(二)低溫室空氣流速應(yīng)低于(三)整個(gè)試驗(yàn)期間，除霜裝置應(yīng)調(diào)到(四)試驗(yàn)期間，若風(fēng)窗刮水器不需人工輔助而能自行工作，則可隨時(shí)使用刮水器2：數(shù)學(xué)RNGk小尺度運(yùn)動(dòng)有系統(tǒng)地從控制方除去。而且，RNGk-模型對(duì)流線(xiàn)彎曲程度較大的流動(dòng)有ui kij ij

xk

Gkxj u C i 1GC

xj

kxj k在Fluent3.后處理從側(cè)１２３４５６７８９圖3：擋風(fēng)玻璃除冰云圖（ 圖5：擋風(fēng)玻璃除冰云圖（十 結(jié)束2：王福軍，計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)分析3：Fluent6.1user’sguide4:汽為依托，運(yùn)用穩(wěn)態(tài)的k-修正模型，成功地對(duì)湍流模型進(jìn)行了模擬，效果非常理想。：導(dǎo)流罩，風(fēng)阻系數(shù)，外流場(chǎng)1：引0.6100公里的速度行使，那么，它一半的能源消耗將用在和Fluent對(duì)汽車(chē)進(jìn)行分析研究。根據(jù)分析后汽車(chē)的外模型建立與數(shù)值 我們知道標(biāo)準(zhǔn)的k-模型對(duì)時(shí)均應(yīng)變率特別大的情形，可能導(dǎo)致負(fù)的正應(yīng)力。為了使流動(dòng)符合流的物理定律，對(duì)正應(yīng)力進(jìn)行某種數(shù)學(xué)約束是非常必要的。Realizablek-模型C不是常數(shù)，而是與應(yīng)變率聯(lián)系了起來(lái)，形成了修正的k-模型 ui tk

xjx

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j態(tài)的修正 不會(huì)對(duì)流場(chǎng)產(chǎn)生什么影響，所以我們?cè)诔隹谔帀毫θ∧J(rèn)值0Pa。3后處理力有區(qū)域性的差別，大小在100Pa400Pa之間。值得注意的是，不帶導(dǎo)流罩的廂式車(chē)箱5：不帶導(dǎo)流罩的廂式車(chē)壓力云圖64：結(jié)束Fluent6.1user’sguide（十四所，：FLUENT與得出一種工程上可行可信的仿真方法，解決風(fēng)冷熱設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。：大型電子設(shè)備風(fēng)冷熱設(shè)計(jì)仿引Fluent場(chǎng)、溫度場(chǎng)等特性，與模擬件試驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證CFD模型的可行性。小型靜壓送風(fēng)系統(tǒng)測(cè)試fluent大型靜壓送風(fēng)系統(tǒng)的測(cè)試和大型靜壓送風(fēng)系統(tǒng)流場(chǎng)的仿要采用的方法是借鑒小小型靜壓送裝置的真和 是型靜壓風(fēng)果準(zhǔn)確與的基礎(chǔ)。本文針對(duì)典型的孔板孔徑進(jìn)行仿真計(jì)算，以孔徑為10mm的孔板做為研究對(duì)象，孔板為10倍進(jìn)風(fēng)面積。根據(jù)網(wǎng)格劃分原理，采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，對(duì) 110mm幾何建模的原則是保證幾何模型的流場(chǎng)和實(shí)際模型的流場(chǎng)盡可能一致的前提下進(jìn)行3風(fēng)量為1540m3/h4風(fēng)量為520m3/h仿真結(jié) 計(jì)算結(jié)仿真結(jié) 計(jì)算結(jié)結(jié) 2002.8傳熱 高等教育陶文 Mei(Nanjing14th:Alarge-scaleelectronicequipmentisyzedbyusingCFDsoftwareFluent.Bycalculatingcomputationalfluiddynamicsmodelofasmallforcedair-coolingsystem,therelationofpressureabatementandwindamountisfound.Bybaseuponthisrelationship,alarge-scaleforcedair-coolingsystemsimulativemodelisestablished.Comparedwiththeresultoftest,afeasibleandcrediblewaytostudytheflowofthesysteminengineeringisfound.:large-scaleelectronicequipment;forcedair-cooling;thermaldesign;Numericalsimulation[1]，[1]，[1]，（1.中國(guó)水電顧問(wèn)勘測(cè)科學(xué)研究分院，云南1：引50CFD大型流體計(jì)算軟件FLUENT作為目前世界領(lǐng)先的CFD軟件，能廣泛的用于模擬各種流擬、復(fù)雜外形的自由表面流動(dòng)模擬、空化流模擬等功能，其UDF功能為用戶(hù)提供了更廣闊的2：數(shù)學(xué)FLUENT求解。根據(jù)雷諾應(yīng)力的確定方式，雷諾平均模式可分為以下兩種模式：一類(lèi)是很不經(jīng)濟(jì)，所以當(dāng)前國(guó)際上應(yīng)用比較廣泛的是雙方程模式的K-ε（ASM且模型的中的經(jīng)驗(yàn)常數(shù)不是很通用[1]，F(xiàn)LUENT軟件提供的默認(rèn)參數(shù)是根據(jù)朗德?tīng)柡退惯@些模型在一定范圍內(nèi)都改善了原來(lái)的模型。在水力學(xué)數(shù)值模擬中，RNGK-ε模型越來(lái)越向異性的情況下建立起來(lái)的，并且計(jì)算的過(guò)程也不是很復(fù)雜，能夠計(jì)算用K-ε模型無(wú)法計(jì)上述介紹的湍流模型，F(xiàn)LUENT從工程應(yīng)用的角度來(lái)說(shuō)，K-ε模型還是水力學(xué)數(shù)值模擬的查看近年來(lái)利用FLUENT軟件計(jì)算的相關(guān)和工程項(xiàng)目，80%以上是應(yīng)用K-ε模型進(jìn)行求解的，計(jì)算結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)3：水力學(xué)數(shù)值計(jì)算是應(yīng)該把這些水力學(xué)現(xiàn)象通過(guò)數(shù)據(jù)完全的表現(xiàn)出來(lái)，這在實(shí)際的計(jì)算中往往是比較量值很難給定，計(jì)算量和空間也很大。原始變量法包括有壓力修、解壓力泊松方程合的難點(diǎn)，已經(jīng)被研究設(shè)計(jì)人員所證實(shí)。徐元利[4]SIMPLESetFLUENT軟件所提供的體積率法（VOF）目前是一種處理復(fù)雜自由表面的一種有效方法，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是只用一個(gè)函數(shù)就可以描述自由表面的各種復(fù)雜變化，該方法既具有MAC是否以小尺寸氣泡的摻氣濃度作為摻氣減蝕的標(biāo)準(zhǔn)都有待進(jìn)一步研究。鄧軍[7]采用FLUENT值模擬，計(jì)算所得空化數(shù)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合良好。王海斌[9]FLUENT在水動(dòng)力學(xué)中，當(dāng)流速大于5m/s，水流脈動(dòng)和紊動(dòng)就比較強(qiáng)烈了，水流的脈動(dòng)壓力的脈動(dòng)壓力的數(shù)值模擬相對(duì)成熟，劉樹(shù)紅[8]FLUENTRNGk-ε模型對(duì)混流式水輪機(jī)在甩負(fù)荷工況下進(jìn)行三維數(shù)值模擬，得到了水輪機(jī)尾水管的壓力4：結(jié)束換方案快等優(yōu)點(diǎn)，能夠形象地再現(xiàn)水流流動(dòng)情景，是物理實(shí)驗(yàn)的有力補(bǔ)充。FLUENT[1]．N-S方程的數(shù)值解與紊流模擬[M]．：河海大學(xué)[2]恭．水力學(xué)[M]．：高等教育徐元利．FLUENT軟件在圓柱繞流模擬中的應(yīng)用[J]．水利電力機(jī)械，2005，27(1)：39-599-劉樹(shù)紅．原型水輪機(jī)非定常湍流計(jì)算和尾水管壓力脈動(dòng)分析[J]．水力發(fā)電學(xué)報(bào)，2005．24(1)：74-王海斌．空泡形態(tài)與典型空化器參數(shù)關(guān)系的研究[J]．水動(dòng)力學(xué)研究與進(jìn)展A251-ApplicationofFLUENTsoftwareinthehydraulicnumericalYongqinLuo1，ShaochunZhao1，WenxinLi1，GuobingWang(1.KunmingHydroelectricinvestigation,DesignandResearchKunming:Itintroducesusualcaculationmodelanddifficultiesinhydraulicnumericalsimulation,integratingthefeatureofcommericalfluidsoftwareFLUENT,explainstheapplicationanddevelopmentsinhydraulicnumerical:Hydraulicy；FLUENT；simulationmodel；numerical(1982-)男，1982年出生，中江人，中國(guó)水電顧問(wèn)勘測(cè)科學(xué)研究分院助理工 e-mail地址1化工學(xué)院300072，2精餾技術(shù)國(guó)家工程簡(jiǎn)稱(chēng)的氣體分布器，廣泛的應(yīng)用于工業(yè)大型填料塔中，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。近些年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和計(jì)算流體力學(xué)（ComputationalFluidDynamicCFD）鷹[2]、張文卿[3]、豐存禮[4]和MED[5]CFD對(duì)不同的分布器的分布性能進(jìn)行了CFD是一種可靠的研究分布器流體力學(xué)性能的工套頂1雙切向環(huán)流式氣體分布器結(jié)構(gòu)示意數(shù)學(xué)k輸運(yùn)方程和湍動(dòng)能耗散率輸運(yùn)方程來(lái)描述。計(jì)算時(shí)忽略了氣液兩相間的質(zhì)量傳遞，所以方?jīng)]有考慮質(zhì)量變化影響。（方程的具體形式參見(jiàn)文獻(xiàn)6）A dAconstN Apdvpi18CDRe(vp

gi(p

dp pdp

pi)

18CDd2d2p

pdp為顆粒直徑。Re為相對(duì)雷諾dp|vpiviRe

a2

其中，系數(shù)a1,a2,a3按照Morsi和Alexander方法確定[12]F1d(vv P 2 P2雙切向環(huán)流式氣體分布器網(wǎng)格劃分主相：假設(shè)進(jìn)口處速度分布均勻，湍動(dòng)能kuin2，其中0.005Ck1.5DD為進(jìn)口直徑，C0.090.005 計(jì)算結(jié)果與圖3為6.5秒時(shí)分布器內(nèi)桶和折流板液滴濃度分布圖。從圖中可以看出，分布器折流板上CFD模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性，本文將模擬所得的分布器的霧沫夾帶率和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)eV(l/v)式中，l為未捕集的液沫量，kg/s；v為進(jìn)塔空氣量，kg/s圖4對(duì)比了在液氣比L/V=1.2時(shí)，不同進(jìn)料氣速下，文獻(xiàn)[6]所的霧沫夾帶率與本帶率低于0.7%，這表明雙切向環(huán)流式氣體分布器具有較小的霧沫夾帶。霧沫霧沫夾帶率 進(jìn)口氣速3結(jié)優(yōu)點(diǎn)，而且加入了顆粒相的拉格朗日方法。配以描述氣相湍流的k湍流模型和計(jì)算張呂鴻，填料塔進(jìn)料氣體分布器氣液運(yùn)動(dòng)的研究，[D]，博士，1998A.MEDALI,P.J.JANSENS,Experimentalcharacterizationandcomputationalfluiddynamicssimulationofgasdistributionperformanceofliquid(re)distributorsandcollectorsinpackedcolumns[J].TransIChemE,2003,Vol81,PartA:108-115.陶文銓?zhuān)瑪?shù)值傳熱學(xué)，[M].西安：西安交通大學(xué)CFDSimulationsonLiquid-GasTwoPhaseIn1SchoolofChemicalEngineeringandTechnology,TianjinUniversity,2.NationalEngineeringResearchCenterforDistillation,TianjinUniversity,：BasedonEuler-Lagrangianmultiphasemodel,computationalfluiddynamics(CFD)werecarriedouttodevelopathree-dimensionaltwo-phaseflowmodeloftwin-tangentialannulardeflectorgasdistributor.Inmodel,kturbulencemodelwasappliedtosimulategasflow,andthestochastictracking(randommodelwasusedtopredictdispersionofparticlesduetoturbulence.Couplingbetweendiscreteandcontinuousphaseswas plishedbystudy