粮食颗粒流动特性的试验与数值模拟

对气体相湍动能采用修正的k-ε二方程模型,颗粒相湍动能采用颗粒动力学方法,考虑两相间的相互作用,应用气-固两相流的欧拉-欧拉双流体数学模型。利用数值方法模拟垂直管内上升流动的行为,得到了管道沿程压降、平均颗粒速度的变化以及输送方向上不同截面处的压力分布。将该模型运用到垂直管气力输送中,结果表明,模拟结果与试验测量结果吻合较好。     

秸秆覆盖条件下土壤水分运动的数值模拟

本文以等温模型为基础，给出了秸秆合覆盖条件下冬小麦田间层状土壤水分运动的数学模型，并与实测数据进行了比较，数值模拟结果和农田实测值吻合良好，因而本模型可有效地用于秸秆覆盖条件下土壤墒情的预报工作。     

玉米秸秆颗粒燃料层燃特性研究

为了研究不同过量空气系数(α)对生物质成型燃料层燃特性的影响,以我国东北粮食主产区典型的玉米秸秆颗粒燃料为研究对象,搭建生物质成型燃料固定床试验台,模拟生物质成型燃料沿炉膛高度和炉排行进方向上的燃烧过程,分别进行了风量为30、40、50、60和70 Nm³·h^-1共5个工况的25组燃烧试验。应用巡检仪采集试验数据,采集步长为1 min,将采集到的数据用矩阵化、多项式拟合等方法进行处理分析。结果表明：当一次风量(Qao)≥50 Nm³·h^-1时,燃料的着火延迟时间(td)、火焰向下传递速率(Rf)及灰渣中可燃物含量(ηa)均随Qao的增加而降低;当Qao<50 Nm³·h^-1时,燃料的td、Rf、ηa参量均随Qao的增加而增加;在距离炉排高度200～150和100～50 mm燃烧区内,随着Qao的增加,Rf呈现先减小后增大的趋势。在距离炉排高度150～100 mm燃烧区内,当Qao≤40 Nm³·h^-1时,R...     

风力发电机组输出功率特性的数值模拟

建立了包含叶轮、发电机、负载等整个机组输出功率特性的数学模型，以Windows XP为平台，利用高级程序设计语言Visual Basic开发了一套数值模拟系统，对不同额定功率的风力发电机组在不同风速和温度等条件下输出功率的特性进行数值模拟。通过对模拟结果与实验结果的分析研究，指出风力发电机组输出功率的主要影响因素，同时表明模拟结果与实验结果吻合良好。     

数值模拟秸秆热解过程影响要素及其应用分析

为进一步明确秸秆热解过程的影响因素及其相互作用,本研究系统分析2000—2018年国内外秸秆热解研究的相关文献,总结秸秆热解研究中存在的问题。从数值模拟分析的角度对影响秸秆热解过程的因素进行归纳分类,分析数值模拟中需要考虑的因素及其应用,如基于非稳态数值模拟可实时监测秸秆热解过程中装置内部瞬时温度分布、挥发分流动路径、秸秆颗粒流动规律及浓度分布等瞬态物理量变化。阐述将CFD数值模拟与试验测试、理论推导相结合来研究秸秆热解的必要性,并分析此种研究方式的可行性。     

油菜秸秆颗粒-石英砂在导向喷动流化床内的流动特性

在内径0.15 m、高1.04 m的有机玻璃导向喷动流化床内,观察了秸秆颗粒-石英砂二元混合物系的流动特性。结果表明:最小喷动流化速度随静止床层高度和秸秆颗粒在混合物中比例的增加而减小;流化气的引入有利于喷动,可使喷动气气速减小,但会使最小喷动流化速度增大。固体循环速率随静止床层高度增加先快速增加后增加趋缓,随秸秆颗粒比例的增加而减小,但秸秆颗粒的循环速率变化不大。随静止床层高度的增加,中心喷泉高度在0.092 m之前快速增加,0.092 m之后有小幅度增加,秸秆颗粒比例增加,中心喷泉高度减小。操作相图可分为固定床、局部喷动流化床、喷动流化床、带出床4部分,喷动流化区域随静止床层高度的增加而减小,随秸秆颗粒在混合物中质量比例的增加而增大。最后,提出了导向管喷动流化床最小喷动流化速度和中心喷泉高度的关联式。     

两种生物质原料在流化床中的流化特性研究

[目的]研究两种生物质原料蓝藻与松木在流化床中的流化特性。[方法]利用流化床冷态试验装置,采用降速法,对蓝藻与松木的流化特性进行了对比试验研究。[结果]布风板开孔率、物料粒径、石英砂粒径和石英砂质量比等因素对蓝藻和松木流化质量的影响程度各不相同。蓝藻和松木流化质量最佳的试验条件组合分别为开孔率为2.597%、蓝藻粒径0.20～0.45 mm、石英砂粒径0.20～0.45mm、石英砂质量比80%;开孔率为3.393%、松木粒径0.20 mm、石英砂粒径0.20～0.45 mm、石英砂质量比60%。[结论]该研究为不同种类生物质原料在流化床中热解液化提供了一定依据。     

谷物颗粒物料等效介电特性的数值模拟#br#

农业物料的电磁效应基础研究在农产品微波辅助应用及器件设计中具有较好的应用价值。针对堆积型谷物颗粒物料提出了集离散元法、有限元法和平均能量法为一体的等效介电特性模拟仿真模型和数值计算方法,采用数值计算和实验测量方法验证了模型的有效性和准确性。结果表明：真实稻谷和模拟稻谷的堆积角误差为0.45%。在谷物颗粒的介电常数(2.0~10.0)、介电损耗因子(0.1~0.9)、微波频率（2.0~11.7 GHz）、湿基含水率(2.0%～19.7%)和体积分数(18.2%～88.0%)计算条件下,采用模拟模型得到的谷物物料等效介电特性的数值结果与实验测量值的最大误差小于5.0%。上述结果可为谷物类农产品的微波加工和非破坏性检测提供依据,为其他不同种类农业散粒体的介电特性模拟研究提供参考。     

水合物浆液流动特性数值模拟

考虑水合物颗粒体积分数对水合物浆液粘度的影响,应用CFD／FLUENT模拟得到了设计工况下水平管中水合物浆液流型、床层高度,颗粒体积分数分布,管道压降、平均粘度等数据,同时基于DoronP等提出的适用于固液两相流动的双层流动模型,编程求解各工况下的流动参数。通过对比模拟结果、计算结果和实验结果可知,数值模拟方法可以对水合物浆液在水平管中的流动压降进行准确预测,而通过编写UDF,将水合物颗粒流动过程中的粒径分布考虑其中,可以更好地描述水合物浆液的流动状态。因此,数值模拟方法可以作为研究水平管中水合物浆液流动特性、分析流动参数影响因素的有效手段,但尚存不足,有待完善。（图7,表4,参10）     

东亚地区气溶胶化学成分特性分析及数值模拟研究

通过东亚监测网2007年观测资料,分析东亚地区气溶胶化学成分特性,结果表明:(1)东亚地区气溶胶化学成分随地理分布各异,其主要是受到地壳源、生物源、海洋源、工业源和光化学反应等因素影响。(2)东亚地区气溶胶化学成分存在一定的季节变化,相对而言,春、冬季季节变化明显,这与东亚地区气候季节性变化影响存在一定的关联性。其主要是受降水、高空较强西风带、天气系统(高空急流、地面冷锋、副热带高压阻挡及其西侧东风波气流)和东亚季风等季节变化的影响。(3)模式模拟SO2、NO、NO2、HNO3、NO3、NH4+以及SO42-的结果基本上接近多数站点的观测值,具有较好的预测性能。而在其它一些站点,模式模拟结果偏差很大。尽管模拟结果与监测站点的观测值存在偏差,但基本上反映东亚地区气溶胶空间分布以及季节变化特点,偏差的原因主要是模式的结构和参数以及排放源和气象场的不确定性。     

气固两相流管道流动阻力特性数值模拟

为掌握气固两相流的流动阻力特性,利用计算流体动力学软件CFX,对直管段及水平弯管进行气固两相流数值模拟。采用欧拉一拉格朗日法选择数值模拟计算模型,根据模拟对象工况,确定软件模拟条件。通过模拟,对管道系统的特性、操作条件、物料和气体的性质等影响气固两相管流压力损失的主要因素进行了探讨,对连续相速度和压力分布特性以及颗粒运动轨迹进行了分析,得到了气固两相管流的压力场、速度场分布,颗粒在管内的分布情况和运动轨迹,以及不同工况条件下的系统阻力和颗粒沉积量分布规律,并确定了在特定条件下能耗最小的经济流速。研究成果可为气固两相流的工程设计和理论研究提供参考。（图18,表2,参10）。     

异型岔管水力特性的数值模拟

【目的】探求异型岔管的水力特性,研究岔管处局部水头损失及流速和压强的分布情况,并检验数值模拟方法的可靠性。【方法】采用物理模型试验和数值模拟相互验证的方法,依据实际情况对积石峡电站灌溉引水系统重力输水管网岔管在6种不同的供水工况(正常水位和死水位1#支管单独供水、2#支管单独供水及1#、2#支管联合供水)下的流速、压强分布及局部水头损失进行了研究。【结果】在6种不同工况下,局部水头损失系数的数值模拟值均小于试验值,相对误差最大为14.452 5%,且各工况下得到的岔管处局部水头损失、局部水头损失系数值并不相同;数值模拟结果直观地反映了岔管处流态分布和压强的变化情况。【结论】岔管处的水力特性复杂、影响因素较多,即使同一工程的同一岔管在不同的运行工况下各参数的选取也具有灵活性,因此对于具体问题要进行具体分析。     

液氨管道水力热力特性影响因素数值模拟

液氨物性参数受自身体积膨胀性和温度敏感性影响较大,管道输送过程中液氨易汽化并产生气阻现象。为探究液氨管道水力热力特性发展规律,参考中国现有液氨管道设计运行参数,在修正液氨物性参数的基础上建立液氨长输管道仿真模型,模拟分析管径、环境温度、出口压力、入口温度、输量及土壤介质对液氨管道水力热力特性的影响。结果表明：随着管径增大,管道全线压力下降趋势逐渐平缓,当环境温度低于投氨温度时,适当增大管径能够有效避免液氨相特性的大幅改变;在综合考虑管道承压和液氨膨胀性的基础上,适当提高管道压力能够有效降低液氨汽化风险;在低输量工况下,提高输量对液氨管道全线压降影响较小、对温降影响较大,在高输量工况下结论则正好相反。研究成果可为液氨长输管道的设计和安全稳定运行提供参考。（图8,表4,参21）     

植物秸秆杯型容器成型过程的计算机模拟

植物秸秆模压成型技术是利用农业剩余物的有效手段之一.目前在植物秸秆人造板技术、植物秸秆包装衬垫方面都有大量的研究.但是植物秸秆压制杯型容器,如育苗容器、快餐餐盒等方面的研究还很少.为了搞清植物秸秆杯型容器成型过程中的力学变形特征和流动规律,确定模具参数对成型的影响,同时为模具设计和制造提供依据.该文通过有限元程序计算了植物秸秆压制杯型容器时力-位移关系,确定了成形杯的应变分布,以及材料在模具中的流变规律,并探讨了变形程度、摩擦因子、模具锥度等因素对杯型容器成型的影响,与植物秸秆杯型容器压制成型试验结果进行比较,模拟计算结果和实验结果相符.     

植物秸秆杯型容器成型过程的计算机模拟

植物秸秆模压成型技术是利用农业剩余物的有效手段之一.目前在植物秸秆人造板技术、植物秸秆包装衬垫方面都有大量的研究.但是植物秸秆压制杯型容器,如育苗容器、快餐餐盒等方面的研究还很少.为了搞清植物秸秆杯型容器成型过程中的力学变形特征和流动规律,确定模具参数对成型的影响,同时为模具设计和制造提供依据.该文通过有限元程序计算了植物秸秆压制杯型容器时力-位移关系,确定了成形杯的应变分布,以及材料在模具中的流变规律,并探讨了变形程度、摩擦因子、模具锥度等因素对杯型容器成型的影响,与植物秸秆杯型容器压制成型试验结果进行比较,模拟计算结果和实验结果相符.     

农作物秸秆炭理化特性分析

选取新疆南疆极旱地区当年的3种农作物秸秆炭为研究对象,采用生物质原料测试方法研究了秸秆炭的理化特性.结果表明,3种秸秆炭的含水率均在10％左右,易于加工成型;稻秸炭的堆积密度最大;3种秸秆炭的堆积角均较大,属于流动性较差的物料;棉秆炭的外摩擦系数最大;棉秆炭发热量和固定炭含量最高;玉米秆炭挥发分最高.     

玉米秸秆颗粒燃料成型的试验研究

以玉米秸秆为原料，用自制的小型平模颗粒燃料成型机进行了成型试验，得到原料的含水率为２５％￣３５％、粒度１０ｍｍ以下，成型机的生产能力为１１０ｋｇ／ｈ，耗电量１０ｋＷ。     

基于离散元法玉米秸秆双层粘结模型力学特性研究

针对玉米秸秆外表皮与内穰力学特性存在显著差异问题,建立离散元玉米秸秆双层粘结双峰分布模型,通过力学试验与虚拟仿真试验对比,标定玉米秸秆外表皮和内穰力学参数,校正离散元模型,探究玉米秸秆力学特性.结果表明,采用离散元Hertz-Mindlin with bonding颗粒接触方法可建立玉米秸秆双层粘结双峰分布模型.完善DEM方法建立玉米秸秆颗粒粒度随机分布的双层粘结模型方法.通过力学试验得出青贮玉米秸秆外表皮弹性模量和剪切模量分别为982.52和387.58 MPa,青贮玉米秸秆内穰弹性模量和剪切模量分别为28.64和8.13 MPa,外表皮木质部与内穰纤维部力学特性差异显著.计算得出外表皮-外表皮、外表皮-内穰、内穰-内穰之间粘结参数.通过单轴压缩试验,剪切与虚拟仿真试验对比验证离散元模型可靠性.文章所建立玉米秸秆双层粘结双峰分布离散元模型表征两者力学特性差异,为青贮玉米饲料数值化研究提供理论依据.     

旋耕配合秸秆颗粒还田对土壤物理特性的影响

[目的]针对黄淮烟区植烟田由于化肥投入较高、耕作频繁造成的土壤板结、通透性降低、水稳性团聚体数量下降等土壤物理性质恶化的问题,探讨通过秸秆颗粒还田与耕作方式改善土壤物理性状的可行性.[方法]采用3年田间定位试验,以旋耕+不施秸秆颗粒(RG0)为对照,设置3种秸秆颗粒用量(G1:2250 kg·hm-2、G2:4500 ...     

生物质裂解液化流化床反应器的流化性能实验研究

基于生物质裂解液化制生物燃油技术,提出一种内锥式流化床反应器,建立内锥式流化床冷态模拟实验装置,以锥角和静床高为实验变量进行流化性能实验,探寻流化风速、锥角和静床高对流化床流化特性的影响,以及内锥式流化床与普通圆柱型流化床在流化性能上的优势.