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[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
费腾 沈畅 游小清
微重力与常重力条件下的燃烧现象存在显著差异。深入研究微重力条件下的扩散火焰结构,对于丰富燃烧理论,促进航天工程等领域的发展具有重要意义。该文采用数值模拟手段,研究了多元扩散燃烧器下的乙烯/氧气/氩气火焰的结构特征,设计了3组计算工况分别研究重力、压力及氧气体积分数对火焰结构的影响机制。结果表明,该多元扩散火焰的形态与燃料当量比和压力相关,在常压及富燃条件下形成双层火焰,内层与外层分别由乙烯和一氧化碳的燃烧产生。随着重力加速度由9.8 m/s2降至0,火焰的高度升高、宽度变宽、温度降低。随着压力由50 k Pa升至500 k Pa,火焰高度降低且形态发生变化,同时火焰温度在常重力和微重力条件下分别升高了590和80 K。随着氧气体积分数由1.00降至0.50,火焰高度升高,火焰由分离火焰转变为双层火焰,同时火焰温度在常重力和微重力条件下分别降低约250和600 K。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
杨家培 马骁 雷体蔓 罗开红 帅石金
燃料电池流道或扩散层结构的优化是改善高电流密度下排水性能的重要措施,已有研究多集中于流道或扩散层的独立优化,缺少针对穿孔型扩散层与波浪形流道中水输运的协同优化。该文采用多松弛时间格子Boltzmann高密度比多相模型,模拟了高电流密度工况下燃料电池流道和扩散层孔隙尺度下水的输运过程,分析了扩散层中Re大小和波浪形流道角度、以及扩散层中开孔形状和位置对燃料电池水管理的影响。结果表明:对扩散层以及流道的形状进行协同优化可以更有效地提高燃料电池的排水速率;同时发现扩散层中水开始排出的时刻随着Re的增加而减小,而与波浪形流道角度、开孔形状以及位置无关。该文针对锥孔型扩散层和波浪形流道的优化对未来的燃料电池在高电流密度下的水管理优化设计具有指导意义。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
巴清心 赵明斌 赵泽滢 黄腾 王建强 李雪芳 肖国萍
高压氢气泄漏并发生点火是氢火灾事故的核心场景,也是氢安全研究的基本内容.该文对高压氢气泄漏后立即点火、延迟点火以及有防护墙存在时的延时点火3种场景进行了数值模拟仿真,分析了点火时间、防护墙对温度和超压的影响.结果表明:氢气泄漏后在喷口处立即点燃会形成射流火焰,该过程不会产生明显的超压;泄漏一段时间后再进行点火,将由点火中心产生压力波并向外传播,并随着与点火中心距离的增大,最大超压降低,燃烧稳定后形成的射流火焰与立即点火时基本一致;防护墙有效削弱了压力波及火焰向墙后方的传播,墙后方的超压及温度明显降低.因此,合理设置防护墙可以缩小危险范围,缩短安全距离.
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
王岩 黄弘 黄丽达 李云涛
城市燃气管网大多埋于地下,存在很多难以探测的微小泄漏,是城市公共安全的隐患。该文面向城市地下燃气管网泄漏探测和评估的需求,针对土壤和大气中燃气扩散规律的不同,在OpenFOAM中对不同的控制方程分别进行求解,并通过地面的传质通量将土壤和大气中的扩散过程进行耦合。研究泄漏量对压强和浓度分布的影响、地面对流传质系数对浓度分布和地面传质通量的影响,计算泄漏燃气在城市街道峡谷中的分布情况。结果表明:地面传质通量分布对街道峡谷中的甲烷浓度分布影响很小,为埋地燃气管道泄漏的探测和评估提供了参考和依据。
关键词：
埋地管道 燃气 泄漏 扩散 数值模拟
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
崔学明 李连超 王海松 常近时
3D欧拉法和层流解法都具有控制方程个数少 ,计算简单、省时的特点 ,均能够快速地在最优工况点附近得到合理的数值解 ,可以用于转轮叶片的初步的水力计算和其他湍流模型计算结果的校核。分别应用这 2种算法对一混流式水轮机转轮内部流体的三维流动进行了数值模拟 ,方程离散采用有限体积法 ,插值采用二阶迎风格式 ,压力 速度耦合采用SIMPLEC算法 ,计算了 3个典型工况 (最优工况、大流量工况和小流量工况 ) ,得到了转轮内部合理的速度分布和压力分布。最优工况点的效率计算值比试验值高 3 0 9个百分点 ,计算所需时间比标准k ε湍流模型少 30 %～ 4 0 %。
关键词：
转轮 3D欧拉法 层流 数值模拟
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
缪承希 Louis Benteux Damir Valiev
该文通过数值求解可压缩Navier-Stokes方程以及单步不可逆Arrhenius化学动力学,研究了狭长半开放通道内火焰的火焰-声波相互作用过程。运用模态分解技术,具体包括本征正交分解(proper orthogonal decomposition,POD)和谱本征正交分解(spectral proper orthogonal decomposition,SPOD)方法,对数值计算结果中的温度场进行了分析,探讨了流动不稳定性(hydrodynamic instability)对火焰振荡过程的影响。POD的前3个模态描述了火焰前锋的褶皱,该过程类似于Darrieus-Landau不稳定性的非线性阶段。SPOD结果表明,火焰前锋上的褶皱运动频率和通道固有频率的基频一致。对涡量场和速度矢量场也进行了SPOD分析。结果表明,在高频模态中观察到了微弱的涡,这与火焰前锋的褶皱运动有关。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
苏明清 多英全 陈思凝 魏利军
研究粉体抑爆剂抑制聚乙烯粉尘爆炸火焰传播特性对工业粉尘爆炸防治具有重要意义。基于此，利用自主搭建的爆炸火焰抑制管道实验系统开展了质量浓度1 000 g/m3聚乙烯粉及其与不同占比ABC粉、MPP粉和MCA粉的混合爆炸研究，并利用同步热分析对粉体抑爆剂影响聚乙烯粉的热解过程进行了探究。结果表明：三种抑爆剂的抑制效果中ABC粉最佳，当ABC粉占比为10%,MCA和MPP的占比为15%时火焰可以传播，继续添加抑爆剂粉则不会发生爆炸。当混合体系中分别加入20%的ABC、MCA和MPP时，聚乙烯粉的初始分解温度由约286℃分别降低至约267、271、270℃，说明粉体抑爆剂会与聚乙烯竞争体系热量用于自身分解，从而通过物理化学作用对爆炸起到抑制效果。研究结果对粉尘爆炸火焰传播研究和聚乙烯粉尘爆炸灾害的防控具有一定的指导作用。
关键词：
聚乙烯 粉尘爆炸 火焰传播 抑爆
[期刊] 西北农林科技大学学报(自然科学版)
[作者]
李涛 张建丰 张江辉
【目的】探究不同土壤容重条件下深层坑渗灌土壤水分的运动规律。【方法】以非饱和土壤水分运动方程为基础,建立深层坑渗灌的数值模拟模型,采用Galerkin有限单元法进行数值求解,用5种不同土壤容重的试验资料对模拟结果进行验证。【结果】容重不同的5种土壤在不同时刻湿润锋的模型值均略小于实测值;非边界上土壤含水量模型值的相对误差为1.98%,边界上土壤含水量模型值的相对误差为10.97%,且上边界的模型值普遍偏小,下边界的计算值普遍偏大;基于研究资料建立了土壤含水量的上、下边界修正方程。【结论】该模型结合修正方程,可以作为一种预测深层坑渗灌条件下土壤水分运动及其含水量分布的有效方法。
[期刊] 海洋渔业
[作者]
朱国平 周梦潇
以生物体在大洋中的扩散为核心,总结了相关研究成果,综述了目前海洋数值模型发展及其在海洋生物扩散模拟研究中的应用进展和展望,旨在为深入研究海洋数值模型与生物生态模型的耦合及其在生物生态研究上的应用提供参考。首先从海洋模型的发展历史入手,对比了不同海洋模型的配置方式,并列举目前全球应用最为广泛的几个模型,包括混合坐标大洋环流模型(HYCOM)、非结构有限体积法海洋模型(FVCOM)与区域海洋模型系统(ROMS),分析其特点及相关应用。此外,针对生物体扩散的3个基本阶段:释放、输送以及沉降,列举目前研究生物体扩散的3种基本研究方法,包括遗传基因法、元素标记法以及模型法,并在此基础上进一步探讨了海洋数值模型在生物体扩散中的应用。结果表明,模型法相对于其他两种方法而言是最优的方法,其可操作性和经济性最为适宜,但模型法的发展空间还很大,还有很多需要攻克的难题。海洋数值模型在生物体扩散研究中的应用实例进一步表明,利用物理模型与生物模型耦合是目前最为有效的手段。生物体扩散的成功建模需同时考虑模型自身的适应性以及生物体本身的行为,通过不断调试模拟生物扩散过程,进而择优选择。此外,开发出精度更高、实用性更强、兼容性更优的海洋模型是需要攻克的另一难题。目前,由于气候条件复杂、可获得数据资料较少等因素,大洋区域生物体扩散研究较为有限,但随着科技的进步,大洋区域数据资料的积累、适宜大洋区域海洋模型的开发,对大洋区域的生物体扩散研究必将成为趋势。
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
常玉 余新晓 陈丽华 樊登星 梁洪儒 孙佳美
通过室内模拟降雨试验,研究了不同坡度、雨强条件下枯落物覆盖对坡面产流过程和侵蚀过程的影响。结果表明:1)枯落物单位面积生物量越大,坡面产流越迟,并且枯落物覆盖延迟地表径流产生的作用在30 mmh雨强下较60 mmh更为突出;2)坡面总径流量随枯落物单位面积生物量增大而减小,30 mmh雨强下减少率在4.8%~54.8%之间,60 mmh雨强下减少率在4.2%~26.8%之间,30 mmh雨强下枯落物的减流效应要优于60 mmh雨强;3)坡面产沙率和总产沙量均随枯落物单位面积生物量的增大而减小,当枯落物生物量为50 g时,坡面的总产沙量相比裸坡可降低56.2%~68.0%,枯落物生物...
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
王文娇 金楷茹 郑智浩 邝九杰 田振玉
烃类燃料的微重力燃烧是太空环境中研究燃烧过程的重要领域之一。本文从理论模型、检测手段以及重力对碳烟生成量及分布区域的影响3个方面总结了微重力条件下C1-C4烃类燃料燃烧生成碳烟的研究进展。详细阐释了目前数值模拟采用的碳烟模型及其优缺点,分析了应用于微重力条件下的碳烟检测/诊断手段的优势及不足,介绍了已有研究中揭示的重力对碳烟生成量及分布区域的影响规律,并对微重力条件下碳烟生成过程的未来研究方向进行展望。
关键词：
微重力燃烧 碳烟生成 理论模型 诊断技术
[期刊] 统计与决策
[作者]
游士兵 吴比 张佩 毛锴苑 夏素云
基于色谱分析的速率理论,文章对涡流扩散过程进行模拟和置换。涡流扩散是速率理论中引起色谱峰扩张的一个基本因素,即同一组分分子沿色谱柱内各路径形成紊乱的涡流流动。以消费者行为为研究对象,认为涡流扩散体现在消费者由于消费场所区域分布或外界环境的刺激而发生消费滞后或消费提前的行为。模拟结果表明,经济领域的涡流扩散项的存在会使色谱峰展宽,从而分离效果下降。
[期刊] 特区经济
[作者]
于萍
交通尾气是北京市的主要雾霾污染来源。针对遥感数据对雾霾污染物的研究存在的非立体、非微观、非单源等不足,采用虚拟实验和模拟的思想,从街区这一微观角度对交通尾气扩散的时空分布规律进行研究。模拟结果表明:第一,水平分布上,交通尾气随着距道路长度的增加而降低,距道路100m范围内的交通尾气质量占比达到90%以上;第二,垂直分布上,交通尾气随距离地面的高度增加而降低,0-10米区间是尾气污染物质量占比最大的高度区间,尾气污染物主要集中在[0,50]米的高度区间。
关键词：
尾气 扩散 模拟 微观 雾霾
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
童莉 张政 陈忠购 张天柱
为了了解温室内部气流和热量传递过程 ,设计合理的通风设施 ,建立了无植物条件下湿帘机械通风的华北型连栋塑料温室三维数值模拟模型 ,并使用CFX计算流体力学软件进行了数值模拟计算。得到了合理的速度场分布和温度场分布数值模拟结果 ,并与试验值进行了对比。与试验值相比 ,模拟结果误差≤ 5 % ,在入口风速≤ 1 5m·s-1,入口气温≤ 2 6℃ (热浮力的影响较小 )的情况下效果更好。讨论了入口风速和湿帘高度对温室可控距离的影响 :提高入口风速可以增大温室的可控距离 ,湿帘高度越大 ,可控距离越大。湿帘高度在 1 2～ 1 2 5m之间时 ,相同湿帘高度下 ,纵向距离为 5 0m的温室 ,其可控...
关键词：
机械通风 温室 太阳辐射 计算流体动力学
[期刊] 沈阳农业大学学报
[作者]
周云成 何娜 王展 张玉龙
本研究提出了一种变水头条件下一维土壤水分运动数值模拟的边界处理方法,采用隐式差分法对基本方程进行差分离散,用迭代法求解非线性方程。在结合室内实验验证模型可用的基础上,分析了变水头条件下不同土壤初始含水率、不同初始水头高度下土壤水分的运动规律。结果表明,土壤初始含水率和初始水头对水分运动都有较大影响,作者提出的变水头边界处理方法可用于水分入渗历时和湿润锋的预测。
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