附着滴在粗糙多孔介质表面铺展渗透的数值研究

为了探究附着滴在粗糙多孔介质表面的动力学行为,课题组通过ANSYS FLUENT对液滴在多孔介质上的铺展渗透进行了研究。首先用凹凸槽来代替表面粗糙度的方法,然后使用VOF模型追踪液滴形态变化,最后利用PISO算法进行数值模拟计算。定量分析了邦德数、平衡接触角、达西数和多孔介质表面粗糙度对液滴铺展半径和渗透深度的影响。结果表明:随着液滴邦德数的增大,液滴更易变形,铺展和渗透深度增加;随着平衡接触角的增大,液滴越难铺展和渗透,但液滴后期阶段渗透深度增加;随着达西数增大,多孔介质的渗透率增大,所以渗透深度增加,而铺展半径相对减小;随着多孔介质表面粗糙度的增大,铺展半径减小,渗透深度增大。该研究的成果有利于提高生产质量和减少环境污染。     

双液滴同时撞击粗糙多孔介质表面的数值模拟

为了探究双液滴同时撞击粗糙多孔介质表面的动态行为,课题组通过使用凹凸槽来代替表面粗糙度的方法,并用VOF模型追踪液滴形态变化,最后再利用PISO算法进行数值模拟计算.课题组分析了液滴特性和多孔介质特性对液滴铺展长度的影响,以及2液滴碰撞后对射流高度的影响.研究结果表明:随着韦伯数We的增加,液滴射流高度和铺展长度都增加...     

小麦淀粉颗粒大小和糊化特性的相关性研究

本文探讨了小麦淀粉颗粒A型和B型直径的大小及颗粒形态对其糊化特性的影响.结果表明品种间A型淀粉颗粒直径越大,B型淀粉颗粒直径则越小;A型淀粉颗粒直径越大,淀粉则越难糊化;B型淀粉颗粒直径越大,淀粉则越易糊化;热力学参数顶点温度与热焓值间存在较大的正相关性.     

基于分形理论的火龙果冻干过程数值模拟

目的:分析火龙果冻干过程的干燥特性。方法:基于分形理论和多孔介质传热传质理论,使用COMSOL软件对厚度为8,10,12,14 mm,半径为40 mm的红心火龙果片进行数值模拟,模拟火龙果升华干燥阶段火龙果内部多孔介质内的传热传质过程,获取冰升华过程中冰界面的实时位移,预测升华周期,并进行实验验证。结果:模拟数据与试验数据相吻合,误差较小,脱水速率最大相对误差为12.6%,绝对误差为0.18 g/h;含水率最大绝对误差为5.4%。相同初始速冻温度下,随着厚度的增加,升华干燥阶段时间呈非线性增加;火龙果内部孔隙直径越大,有效扩散系数越大,干燥速度越快,产品品质随之下降。结论:基于分形理论能够实现良好的火龙果冻干过程的数值模拟,综合考虑冻干产品制造周期和品质,10 mm为红心火龙果的最佳厚度。     

淀粉浆液表面能对浆纱粘附力的影响

探讨变性淀粉表面能对浆纱粘附力的影响。通过对几种变性淀粉浆液表面张力和浆液液滴在纱片上接触角的测试,分析评价它们对纯棉、涤棉粗纱的粘附性能,进而探讨浆液表面能与浆纱粘附力之间的关系。试验结果表明：表面张力越小,接触角越小,亦即表面能越低,粘附力越大;表面张力越大,接触角越大,亦即表面能越高,粘附力越小;降低表面张力,可提高变性淀粉浆液对纯棉品种、涤棉品种的适应性。     

小麦淀粉颗粒的微观结构研究

利用差示扫描量热仪和扫描电子显微镜并结合SPSS软件探讨了小麦中A型和B型淀粉颗粒直径的大小及颗粒形态对其糊化特性的影响,定性地分析了小麦淀粉颗粒形态特征对其热力学行为的影响,并在此基础上研究了小麦淀粉结合蛋白含量与淀粉颗粒大小的相关性。结果表明：品种间A型淀粉颗粒直径越大,B型淀粉颗粒直径则越小;A型淀粉颗粒直径越大,淀粉则越难糊化;B型淀粉颗粒直径越大,淀粉则越易糊化;热力学参数顶点温度与热焓值间存在着显著的正相关性;淀粉结合蛋白的含量与B型淀粉直径大小的呈显著的负相关性,而与A型淀粉直径大小呈相关系数较小的负相关。     

壳聚糖溶液水力空化泡动力学的数值模拟

本文基于Gilmore空泡动力学模型,采用四阶Rung-Kutta法,对孔板空化器中壳聚糖溶液水力空化泡的动力学特性进行了数值模拟。考察了壳聚糖溶液浓度、溶液温度、孔板下游管道直径、孔板喉部直径、孔板入口压力、出口压力及空化泡初始半径对壳聚糖溶液中空化泡运动的影响。模拟结果显示,对单个空泡而言,壳聚糖溶液浓度越高,空化产生的空化效应强度越弱,当浓度达到1%时,Rmax/R0只有8;溶液的温度越高,空化的强度越大,当温度达到60℃时,Rmax/R0达到215;孔板下游管道直径越长,产生空化效应越强,当下游管道直径为100 mm时,Rmax/R0达到335;孔板喉部直径越小,空化效应越显著,当喉部直径为2 mm时,Rmax/R0为290;孔板压力范围为0.1~0.5 MPa之间,入口压力高,出口压力越低,空化效应越好;初始半径较小的空化泡对空化作用的贡献更大,当初始半径为5μm时,Rmax/R0为275。     

基材表面粗糙度对油墨润湿性的影响

为了分析导电油墨与承印基材的接触性能,提高油墨的导电性,本文根据润湿理论建立了计算不同粗糙度固体表面的接触角和接触半径的经验公式,分析了油墨在不同粗糙度PET表面的接触角和接触半径变化规律。通过接触角测试实验,得出不同粗糙表面的油墨的接触角和接触半径计算。结果表明：经验公式可以准确描述不同粗糙表面接触角和接触半径,可以将未打磨的PET基材看作理想光滑的表面。基材表面越粗糙,油墨的润湿性越好,墨滴的高度越小。基材的表面粗糙度大于3.5μm时,接触角和接触半径变化迅速,液滴高度变化迅速,对印刷质量影响较大。     

马铃薯淀粉颗粒的粒度与酶解特性相关性研究

淀粉颗粒分级目前主要通过机械粉碎的方法实现,由于粉碎导致淀粉颗粒破损,在酶解过程中很难科学阐述淀粉的完整颗粒结构与酶解特性关系。基于此,通过自主构建颗粒沉降系统,在不破坏淀粉颗粒结构的前提下分级得到不同粒度的马铃薯淀粉颗粒,其平均等效粒径分别为17.39,25.81,38.77,56.53μm;采用酶解动力学等方法,研究发现淀粉颗粒越小,其比表面积越大,酶解效率越高;淀粉颗粒的消化速率系数与其尺寸大小呈负相关。综上可知,小颗粒马铃薯淀粉可作为多孔淀粉的制备原料,大颗粒马铃薯淀粉可作为抗性淀粉的制备原料。     

纺粘非织造聚合物拉伸模型初探

为探究纺粘非织造工艺中工艺参数对纤维最终直径的影响,文章基于纺粘非织造聚合物拉伸过程,构建了纺粘非织造聚合物拉伸理论模型,并应用MATLAB对模型进行数值计算。同时,选取纺粘工艺参数中的气流初始速度、聚合物初始温度、聚合物质量流量3个因素,通过控制变量法比较观察不同方案下经过数值求解后得到的纤维直径,得出3个因素分别对纤维最终直径的影响。结果表明,气流初始速度越大,聚合物初始温度越高,聚合物质量流量越小,最终形成的纤维直径越细。     

液滴撞击热多孔介质表面的数值模拟

为了探究液滴撞击热多孔介质表面的热流耦合问题,笔者建立了三角锯齿模型来表征多孔材料的表面粗糙度,运用二维轴对称模型来简化三维问题的计算.运用流体体积法(volume of fluid,VOF)来追踪液滴变形过程中两相界面的变化,运用RNG k-epsilon模型来计算湍流的影响.研究结果表明:液滴的We数越大,润湿能力...     

小桐子油及其生物柴油在旋流喷嘴中雾化特性数值模拟

为了掌握入射压力对生物质燃油在旋流喷嘴中雾化特性的影响规律,在不同入射压力条件下,采用Fluent数值模拟的方法对小桐子油和小桐子生物柴油进行雾化过程模拟仿真研究。结果表明:使用的旋流雾化喷嘴比普通喷嘴对索特平均直径(D32)有更好的优化效果,内螺旋结构增强了雾化的湍流强度,使得气液两相混合及对雾化液滴的破碎效果更好;在等温条件下,不同入射压力对D32、雾化总表面积、雾化速度、雾化贯穿距影响较大。入射压力越大,D32越小;入射压力越大,雾化总表面积、雾化速度、雾化贯穿距越大。入射压力对D32的影响存在临界值,即小桐子油雾化入射压力达到0.8 MPa、小桐子生物柴油雾化入射压力达到0.7 MPa后,D32趋于稳定,不会随入射压力的增大继续减小;通过曲线拟合及雾滴粒径数量密度分析,得到了不同入射压力距离喷嘴不同位置处轴向D32变化的拟合方程及雾化液滴不同粒径数量密度分布情况。     

微液滴撞击固体表面的铺展行为研究进展

微液滴撞击固体表面的铺展行为是指液滴从空中落下撞击固体表面后的变化过程,研究液滴撞击固体表面铺展行为对印刷业、工农业生产以及军事等领域具有重要作用。从理论研究、数值模拟、实验研究三个方面系统介绍了国内外对液滴撞击固体表面铺展行为的研究现状,分析了各种研究方式的优缺点,指出了微液滴撞击固体表面液固耦合行为的未来研究方向及应用前景。     

基于Pielou指数的油茶籽平板烘干机干燥过程中含水率均匀性优化

为改善油茶籽平板烘干机烘干效率低、烘干不均匀等问题,在计算流体力学的理论基础上,建立了多孔介质内部热湿耦合模型,编写UDF程序,利用FLUENT软件模拟并试验验证了该模型的可靠性。引入传统含水率均匀性指数(M_u),与基于Pielou指数的含水率均匀性指数(J_sw)相互对照验证。通过仿真计算研究了烘干机结构、进风角度及运行参数对干燥后油茶籽含水率及其均匀性的影响。结果表明：M_u与J_sw都可作为含湿多孔介质材料含水率均匀性评价指标;中部进风两侧出风结构的烘干机相较于原结构烘干机平均含水率下降,含水率均匀性大大提高;当进风角度向下偏转30°、热风风速为5 m/s、热风温度为80℃、加热平板温度为85℃时,油茶籽含水率相较于原结构烘干机从7.94%降至4.76%,J_sw由25.5%提高至83.2%。通过基于Pielou指数的油茶籽平板烘干机干燥过程中含水率均匀性优化,烘干效率和烘干均匀性均明显提高。     

基于多孔介质热/质传递理论的流体—颗粒食品热处理数值模拟研究进展

概述了基于多孔介质热/质传递理论构建数学模型的原理与发展,从蒸发描述、参数测定及定解条件设定等方面分析了多孔介质数学模型开发与应用的关键问题及其研究进展,总结了多孔介质数学模型应用于流体—颗粒食品热处理的优势、挑战与发展前景。     

油墨等效电阻率理想随机数学物理模型

为了实现对特定要求导电油墨配制的配前指导,建立了油墨等效电阻率与颜料颗粒半径、颗粒间距、颗粒与溶剂（连结料）电阻率等参数之间关系的理想随机数学物理模型。采用该模型对两种导电油墨进行了实验验证,模型预测结果与实验结果基本吻合。运用该模型研究了油墨颜料颗粒的精细程度及颜基比对导电油墨导电性能的影响,结果表明,颜料颗粒越精细、颜基比越小,等效电阻率越大。     

纤维直径对玻璃棉纤维纸结构和性能的影响

在测量玻璃棉纤维直径的基础上,利用扫描电子显微镜、压汞仪和热线法通用导热系数仪,研究了纤维直径对玻璃棉纤维纸微观结构和宏观性能的影响。结果表明,玻璃棉纤维直径的变化会影响纸张的孔隙结构,直径越小,纤维间的孔隙尺寸越小,孔隙间相互连通程度越低;随着玻璃棉纤维平均直径的降低,孔隙率成明显增大的趋势;相同定量的手抄片,纤维平均直径越小,纸张的厚度越大,透气度越小;玻璃棉纤维纸的导热系数随纤维直径的减小,有明显降低的趋势,当玻璃棉纤维平均直径小于1μm时,导热系数随直径的变化较明显,且直径越小,导热系数减小得越快。     

聚丙烯PP纺粘法非织造布工艺参数对纤维直径的影响

通过建立聚丙烯PP纺粘聚合物的气流牵伸数学模型,讨论了纺粘工艺参数对纤维直径的影响,对不同的工艺参数进行了实验,发现聚合物挤出量越小,聚合物熔体温度越大,气流初始温度越高,吸风速度越大,越有利于聚合物熔体的气流牵伸,纤维直径越小;纤维直径随着文丘里间隙的增加而先减小,然后再增加,文丘里间隙大小对纤维直径有很大的影响。     

液滴通过圆形表面的格子Boltzmann模拟

为了探究液滴在通过圆形表面的运动过程中固体表面的润湿性对液滴运动的影响,基于S-C伪势模型的介观格子Boltzmann方法(LBM),课题组对重力场下液滴的运动过程进行了二维数值模拟,并考虑了气-液、液-固间的相互作用力与重力的影响。同时采用MATLAB软件图像处理中的边缘检测技术来提取液滴轮廓线,然后以多项式拟合的方法来获得液滴的接触角。计算结果表明:液滴的整体运动速度会随着接触角的增大而增大,而且都会经历一个相同的速度变化过程,同时在液滴下落的过程中存在一个临界接触角。该研究表明润湿性对液滴运动有显著的影响,其模拟结果对液滴动力学的仿真有一定的参考价值。     

多孔介质干燥分区域模型的孔道网络理论分析

针对多孔介质干燥分区域模型内在机理不清等问题,运用孔道网络干燥理论,基于砂床恒温缓慢干燥过程,建立其孔道网络干燥模型。模拟与试验结果表明:多孔介质孔隙大小分布是影响分区域模型中湿分相分布状态的主要因素,孔隙服从高斯分布的多孔介质适合采用双区域模型;而孔隙服从对数正态分布的多孔介质则适合采用三区域模型。