绕流中颗粒与柱体碰撞和磨损的直接数值模拟

为了研究圆柱近壁区颗粒与柱体的碰撞和磨损问题，采用高精度有限差分的方法对圆柱绕流进行了直接数值模拟.在获得高精度计算流场信息的基础上，采用Lagrangian方法追踪了颗粒在圆柱近壁区的运动.利用非弹性碰撞模型的壁面磨损量经验公式，进行了壁面磨损量的计算，详尽考察了不同粒径的颗粒与壁面的碰撞磨损情况.研究发现，随着颗粒粒径的增大，颗粒与壁面的碰撞频率变高；局部碰撞频率的曲线较为特殊，粒径较大颗粒的碰撞多发生在与来流方向平行的中心轴线处，而小粒径颗粒的碰撞则要外移一定的位置.还发现颗粒对壁面的磨损率也是随粒径的增大而增大.颗粒的冲击角对壁面的磨损同样起着至关重要的影响，对于塑性材料，冲击角为20°～30°时，壁面的磨损率最大.     

纳米泡提高细粒煤浮选效果的研究

泡沫浮选槽中微细粒级低效浮选的原因是颗粒与气泡的碰撞概率低,而粗颗粒浮选回收差的原因是大量颗粒从气泡上脱落,采用文丘里管产生纳米泡,研究了利用纳米泡提高细粒煤浮选效果的机理,结果表明:纳米泡浮选过程中,纳米泡会优先聚集在疏水性颗粒表面,通过调整给料速度、捕收剂添加量等浮选条件,可燃体回收率提高10%～30%,纳米泡起到了辅助捕收的作用,并可以减少药剂用量1/3～1/2.     

四分裂导线舞动特性及线路磨损规律

基于输电线路实际工程,分别建立了四分裂导线风场模型和输电塔-线-间隔棒耦合模型,研究分裂导线气动特性和舞动响应受覆冰形状、覆冰厚度、风速和风攻角等参数的影响规律,明确导线与金具碰撞磨损机理。研究结果表明：各分裂导线间的气动特性存在较大差异,阻力系数受各参数的影响显著,随着覆冰厚度和风速的增加阻力系数逐渐增大;覆冰形式和覆冰厚度对升力系数的影响较小,风速和风攻角的影响较大;导线舞动过程中与连接金具发生了摩擦连续碰撞和瞬时强烈碰撞,导线最大接触法向作用力随风速增加而增大,随覆冰厚度增加而降低。本研究揭示了四分裂覆冰导线舞动特性规律和碰撞磨损机理,可以为输电线路防舞动设计和安全运营提供指导。     

气浮接触区气泡-颗粒碰撞效率模型研究

为了完善气浮接触区现有气泡-颗粒碰撞效率模型,以单个捕集体效率概念为基础,针对气浮接触区气泡-颗粒碰撞过程提出了新的碰撞效率模型,该模型把气泡-颗粒碰撞行为分为气泡作为捕集体和颗粒作为捕集体两种不同类型,分别给出相应碰撞效率表达式.新模型中,首次提出浮升效应是气泡-颗粒碰撞过程的主要碰撞机制之一.此外,结合计算机程序计算结果对上述两类碰撞过程的主要碰撞机制进行分析.     

双股射流碰撞雾化特征实验

为改善双股射流碰撞雾化器的雾化性能,基于自行搭建的射流碰撞雾化实验台,采用CCD拍摄技术,研究射流速度、碰撞角度、喷嘴出口内径和黏度对雾化特征的影响.结果表明:随着射流韦伯数和碰撞角度的增大,喷雾角增大,液滴的索太尔平均直径(SMD)减小,且液滴分布更加均匀;喷嘴内径较小时形成的液膜厚度较薄,稳定性差,喷雾角较小,在所研究的范围内,液滴的平均直径不受喷嘴内径的影响;液体黏度越大,液膜越稳定不易破碎,液膜尺寸越大,喷雾角越小,液滴的平均粒径越大;在韦伯数较小时,差异明显,而在较高的韦伯数条件下,差距较小.在进行40%浓度甘油溶液雾化实验时,观察到了液膜翻转现象,从碰撞点往下出现连续多个相互垂直的液膜.因此,增大射流速度、碰撞角度,减小液体黏度,有助于改善雾化性能.     

基于高速动态显微测试的气泡矿化研究

研究使用改性后具有疏水性表面的玻璃微珠模拟矿物颗粒,利用高速动态摄像系统测量了颗粒与气泡间的碰撞、黏附,以及气泡液膜破裂,形成气-液-固三相体的微观过程.对颗粒滑动速度的分析表明:颗粒在接触气泡表面之前,速度逐渐增加直至达到沉降末速;当颗粒接触到气泡表面时,颗粒在两者间的液膜中滑动,表现为逐渐变慢;滑动过程中气泡液膜发生破裂,气-液-固三相接触,视觉上表现为颗粒突然陷入气泡表层,数值上表现为滑动速度出现一个跳跃点,即速度突然增大后再立即恢复到一定数值,随后在三相界面中继续滑动直至滞止在气泡底端.本文还探讨了不同药剂体系中颗粒在气泡表面的滑动行为.     

内旋流流化床中气泡运动规律研究

利用摄相机研究了内旋流流化床团相流场及气泡特性,结果表明：非均匀布风是形成内旋流的关键,最佳高风区、低风区流化倍率为初始流化速度的６倍和１．５倍：随着气泡的上升,其体积不断增大;体积越大,上升速度越快：上升速度随流化倍率的增加而迅速增大：气泡运动及大、小气泡的汇合促进了固体颗粒的上升运动。实验结果表明气泡是产生内旋的一个重要因素。     

静流场中赤铁矿絮凝体-气泡碰撞概率影响因素研究

为了探究赤铁矿絮凝体-气泡的碰撞过程,基于统计平均和颗粒自由沉降的思想,通过自行搭建的颗粒-气泡碰撞观测系统对不同絮凝体颗粒尺寸与气泡直径、絮凝体密度和分形维数之间的碰撞概率变化进行研究.结果表明:在气泡直径小于1.17mm范围内,絮凝体碰撞概率线性增强趋势明显,且随着絮凝体粒度的增大这种趋势有所放缓,絮凝体密度、分形维数则在气泡直径一定条件下,碰撞概率呈线性正相关关系.结合赤铁矿絮凝体-气泡碰撞概率变化规律和低雷诺数区的中间流流线方程,建立了基于静流场中絮凝体-气泡碰撞概率模型,减小气泡直径、增大絮凝体密度和分形维数对于提高碰撞概率具有重要促进作用.     

大型失控车辆与隧道衬砌的动态相互作用与损伤分析

基于动力有限元法模拟不同碰撞条件下隧道衬砌与大型车辆的动态相互作用,研究车辆与隧道结构在撞击作用下的动态响应。结果表明:在碰撞角度相同的情况下,隧道衬砌拉伸损伤值随车速的增大而增大;在失控车速相同的条件下,拉伸损伤值随碰撞角度的增大而增大;碰撞速度与角度越大,则车内人员受到的加速度越大,损伤越严重。对我国京沪高速公路上的蟠龙隧道碰撞事故(2009年)进行了数值模拟,对比分析发现数值模拟结果与蟠龙隧道碰撞事故后衬砌的表观信息及超声波探测结果有很好的一致性,碰撞后损伤区域的混凝土渗透系数明显增大,表明碰撞后衬砌发生漏水的几率明显增大。     

鼓泡流化床流动特性的直接颗粒模拟

为了考察流化床中颗粒和气泡运动的基本规律，对两维鼓泡流化床进行了数值模拟.在假设气相为无黏不可压的条件下，求解了体积平均后的欧拉方程，并利用离散单元法（DEM）模拟了颗粒间的碰撞及颗粒与壁面间的碰撞过程.模拟中跟踪了约90 000个颗粒，统计了不同床高截面上颗粒及气体纵向平均速度的分布，并对不同表观空气风速和床高下床内压降以及压力波动进行了研究.结果表明，DEM方法能很好地模拟鼓泡床内的流动特性.在床内较低截面上，颗粒及气体的平均速度沿水平方向呈现两个峰，而在较高截面上合并为一个峰.且表观风速越大，气泡运动速度越高.     

新型汽车后防护装置的碰撞仿真研究

利用CATIA实体建模功能,创建了壁障模型、汽车后防护装置的实体模型和小车的实体模型,并应用有限元的思想对所有模型进行材料定义、网格划分等前处理。运用ANSYS／LS—DYNA对壁障与其后防护装置的动态碰撞试验进行仿真以及对皮卡与其后防护装置进行追尾碰撞仿真,根据仿真结果,评价了该防护装置的防护性能。同时,对在发生偏置碰撞时防护装置的防护性能进行了研究。在仿真分析结果的基础上设计了一种新型吸能式的汽车后防护装置结构,并通过理论研究和整车追尾碰撞仿真验证了新型汽车后防护装置的可行性与优越性。     

桥梁抗船撞还是防船撞观点探讨

主要分析了我国西部地区桥梁防船撞研究工作的现状及存在的问题,提出桥梁防船撞研究及设计中,在保护桥梁安全的同时,应使船舶也得到有效保护。推荐的按河道流场横向分布计算船撞速度以及新型的柔性耗能防撞装置,在防撞理念和船桥防护效果方面具有较大创新。     

射线算法在碰撞检测中的应用

介绍了用射线算法进行碰撞检测和确定碰撞位置,并将该算法应用到碰撞响应的实现．这种算法不仅用于检测两个物体之间的碰撞,也适用于具有大量物体的虚拟环境中的碰撞检测,还能够用于在虚拟环境中进行物体的拾取等．     

不同碰撞模式的汽车正面结构抗撞性设计

讨论了全宽正面碰撞、斜角碰撞和偏置碰撞三种碰撞模式的特点。以某微型客车为例,基于模拟计算的方法分别按FMVSS208和ECER95法规要求考察了该微型客车(已满足全宽碰撞要求)30°斜角碰撞和40%偏置碰撞的结构抗撞性。对比原全宽碰撞数值模拟结果提出并验证了全面提高该车正面抗撞性的结构措施和评价指标。     

在轨航天器轨道规避体系研究

针对在轨航天器主动防护的问题,文章综合考虑了未来航天器规避原则和规避过程中可能出现的因素,提出了在轨航天器轨道规避体系的构造思路。根据规避对象为空间碎片和航天器时的情况,建立了相应的规避基础框架;并利用事例对其中一个基础框架进行了分析和验证。分析结果表明,在轨航天器规避框架的研究对于降低航天器潜在威胁、增强航天器在轨运行安全具有积极的作用。     

桥梁撞击问题2020年度研究进展

桥梁撞击是既有以及在建桥梁长期面临的一个关键问题,撞击与防护问题研究符合发展需求,学者们近年来对其的关注度也不断增多。继《桥梁撞击问题2019年研究进展》,对2020年桥梁船撞、落石冲击和车撞桥梁等3方面的进展进行归纳总结。其中,对于桥梁船撞问题,新规范明确提出了公路桥梁主体结构宜采用基于性能的抗撞设计方法。2020年也发生了采砂船撞击桥梁事故、雅西高速桥梁被落石砸断等,以及多起车桥碰撞事件,对这些桥梁撞击事件进行了梳理,并根据个人理解对近一年的相关成果进行分析,提出了在未来研究中需要进一步考虑的问题。     

基于电控液压制动装置的车辆主动报警/避撞系统

为预防道路尾随相撞事故,开发了一种基于电控液压制动装置的车辆前向报警/避撞系统。该系统根据前方车辆和自车的运动状态,基于碰撞时间实时判断尾随相撞危险度。在危险情况下,系统通过视听觉报警为驾驶员提供警示,并以电控液压制动的方式实现车辆的主动避撞。利用电控液压制动装置搭建了实验平台,对制动压力控制效果进行了验证。将系统安装于试验样车,实车试验结果表明,该系统能为驾驶员提供分级碰撞报警警示和制动辅助,以提高行车安全性。     

船舶—桥梁碰撞计算方法探讨

随着交通业的迅速发展,船舶碰撞桥梁的事故日益增多,船舶与桥梁的碰撞是一个典型的多学科交叉的复杂问题,涉及桥梁工程、船舶工程、交通工程、碰撞力学等学科。文章探讨了船舶-桥梁碰撞问题的常用工程计算方法。     

桥梁撞击问题2019年度研究进展

桥梁撞击是影响桥梁建设和运营的一个关键问题,学者们对此进行了大量工作,并取得了积极的进展。为进一步促进桥梁撞击与防护方面的研究,回顾了2019年桥梁撞击事件及科学研究现状,主要从船撞、落石撞击、车撞等3方面对目前研究热点进行简要归纳总结,并从已有研究的拓展、新材料、新型结构、新的理论方法等方面展望桥梁撞击灾变和防控的研究趋势。近场动力学研究方法的引入将有助于加深对碰撞本质的认识,也将为桥梁撞击问题分析突破传统思维瓶颈提供新的路径。     

运动物体仿真中的碰撞检测研究

针对运动物体仿真中碰撞检测的实际需要,对运动物体与地面的碰撞检测和运动物体与地面上其他物体的碰撞检测进行了研究,对方向包围盒（OBB）碰撞检测算法进行了设计,使VegaPrime中的碰撞检测由单一的线段变成了完整的三维物体。试验结果表明,通过对比例参数的控制,能产生具有预警机制或碰撞容忍度的碰撞检测包围盒。