Numerical simulation of particle deposition in obstructive human airways

To investigate airflow pattern and its impact on particle deposition, finite-volume based computational fluid dynamics (CFD) simulations were conducted in the diseased triple-bifurcation airways. Computations were carried out for twenty Reynolds numbers ranging from 100 to 2 000 in the step of 100. Particles in the size range of 1–10 μm were conducted. Two particle deposition mechanisms (gravitational sedimentation and inertial impaction) were considered. The results indicate that there are strong relationship between airflow structures and particle deposition patterns. Deposition efficiency is different for different particles in the whole range of the respiratory rates. Particles in different sizes can deposit at different sites. Smaller particles can be uniformly deposited at the inside wall of the considered model. Larger particles can be mainly deposited in the proximal bifurcations. Deposition fraction varies a lot for different inlet Reynolds numbers. For lower Reynolds numbers, deposition fraction is relatively small and varies a little with varying the diameters. For higher Reynolds numbers, there is a most efficient diameter for each Reynolds number to target the aerosols at the specific site.     

入口雷诺数对静压油腔承载性能的影响

基于实验和数值模拟方法,研究了入口雷诺数为840～2 449时静压油腔的承载性能.利用PIV粒子测速系统实验研究了入口雷诺数变化对油腔内部流场结构的影响,与数值模拟结果吻合良好;数值模拟了不同入口雷诺数时油腔上壁面压强和壁面剪应力的变化.结果表明:随着入口雷诺数的增大,涡的位置逐渐靠近封油边,涡的范围逐渐变大;涡心位置与入口雷诺数有函数关系;入口喷射导致油腔上壁面中心处压强出现峰值,峰值之后的压强呈恒定分布;上壁面剪应力在上壁面正对入口边缘处出现峰值会导致油膜破裂.     

关于弯管流量计的几点看法

主要从弯管流量计的下限提出了自己的几点看法.弯管流量计虽然距今已有近百年的历史,但是只是近十多年来在我国才有了较大发展和广泛应用,由于流体受到传感器的束缚,迫使流体按照弯管的曲率在管道中作类似的圆周运动,流体产生的离心力使传感器的内外侧壁产生压力差通过差压变送器检测出来,转换为标准信号输出给上位机或二次仪表.     

新型穿流式搅拌桨研究(Ⅱ)——固液体系轴对称射流的实验研究

以磷矿料浆为介质,分别测量了流体穿过单个孔板和连续穿过两个相距一定距离的相同孔板产生的轴对称射流的长度和宽度.结果表明,存在一临界雷诺数Re0,对同一物系,Re0随喷孔长径比增加而减小.当雷诺数Re小于或等于Re0时,射流长度和宽度随Re增加而增加;当Re大于Re0时,射流长度和宽度几乎不变.根据因次分析结果,采用多元线性拟合得到了射流长度和宽度与喷孔出口流速、孔径、孔长和挡板间距的经验模型.     

直角式智能弯管流量计的实验研究及开发

研究并开发了一种新型的流量测量直角弯头结构,探索其用作差压流量仪表差压发生器的可能性.在实验室模拟条件下,研究了不同参数条件下流量与压差的关系,并拟合了曲线和回归方程,同时研究了雷诺数和流量系数的关系.设计了数据单片机采集和处理系统,实现了流量仪表的智能化,具有工程实用价值.     

基于滑移效应的水煤浆膏体管道输送阻力计算

随着煤化工产业的发展,煤炭如何高效清洁输送成为研究的热点。利用管道水力输送高浓度水煤浆具有投资少、节能环保等明显优势。由于小管径试验操作更加方便,更加节省物料,试验室中常用小管径进行工艺参数试验。试验研究了质量浓度为53%和58%的高浓度水煤浆在管径为50,47,32和29 mm管道中的流动特性。推导了滑移条件下不同流型流体的流变参数计算式,并基于滑移效应分析,得到了水煤浆的阻力系数。通过均质流阻力计算式得到高浓度水煤浆的阻力,计算结果表明,水煤浆的流变模型符合Herschel-Bulkey模型,考虑滑移效应条件下,高浓度水煤浆阻力系数与广义雷诺数存在一定关系,阻力可用均质流公式进行计算。     

非球形风沙粒子的低雷诺数绕流阻力特性研究

采用有限体积法计算了均匀来流条件下圆柱体和正四面体颗粒的低雷诺数三维绕流流场,得到了颗粒在不刚来流方向下的速度分布、压力分布,分析了其阻力特性.结果表明,非球型颗粒的在风场中的绕流阻力大小受来流方向的影响明显,在特定方向阻力最大,这与绕流后的剪切层结构有关.通过比较发现,以往非球型颗粒阻力经验公式给出的只是单一来流方向时的阻力值,而非平均值.根据计算结果给出了新的拟合非球体阻力系数计算公式,可以更准确地估算非球型风沙颗粒各来流方向的平均阻力值.     

水煤浆管内流动的相似准数及其阻力特性

在分析水煤浆“滑移层”内流动的基础上,导出了表征水煤浆流动状态的相似准数——广义雷诺数Re_g。结果表明,它不仅适用于管内存在滑移的具有广义宾汉体和宾汉体性质的水煤浆流动,且同样适用于非牛顿流体中的宾汉体、幂律流体以及牛顿流体的无滑移流动。同时,水煤浆虽为液固两相非牛顿流体,但其层流流动的沿程能量损失系数的计算公式类似于牛顿流体的简单形式,即λ=64/Re_g。该式的计算精度令人满意。     

基于分形理论的岩石裂隙非线性渗流各向异性研究

针对裂隙岩体非达西渗流问题,开展了不同粗糙裂隙非线性渗流特性的研究。将完整的方形岩块采用劈裂法制成裂隙试件,用三维光学扫描系统量测裂隙表面形貌,并采用Kulatilake提出的自仿射分形维度方法计算表面的分形维度来表征粗糙表面的各向异性特征。根据裂隙流的曲折效应,在Forchheimer定律基础上,提出了水文弯曲度和表面分形幂律关系来表征非线性特点,并由此提出了新的粗糙裂隙非线性分形模型。对各组裂隙试件在2个方向（0°,90°）上进行饱和渗流试验,发现流动符合Forchheimer定律且存在各向异性特点,最后由分形模型,提出了区分达西流与Forchheimer流的新判据。