低雷诺数气液交叉流装置研究（I）——孔流液柱流动特性数值模拟

针对低雷诺数的气液交叉流气体净化过程,提出有效避免二次雾沫夹带的液柱流体力学条件。数值模拟结果表明,液柱表面随着离开孔口的距离而变化,采用公式Lb／d=2．84We^0.694能有效预测液柱的断裂行为。     

新型柱浮选泡沫输送装置及固液两相流动特性

针对高含气率、高黏性柱浮选泡沫输送的需要,设计了一种新型柱浮选泡沫输送装置,并进行了固液两相流动特性模拟.结果表明,漩涡多靠近叶片工作面,其方向与叶轮旋转方向相反;叶轮内各流道压力分布较为均匀,叶轮中心区域为低压力区;颗粒直径越大,叶片工作面和轮缘处分布的颗粒越多,磨损程度越重;颗粒浓度越大,流体的全速度越高,叶轮出口附近处颗粒速度梯度越大,叶轮受局部磨损程度越重.基于数值模拟的优化设计结果表明,采用后倾叶片、扩大出料管径和增加出料管数量,有利于改善输送效果.     

基于积分法的热非平衡效应下剪切液膜流的表面波演化模型

当液膜表面同时存在热非平衡效应和切应力作用时,引发液膜流动不稳定的扰动及其影响将更为复杂。基于边界层理论,通过建立气液界面受热非平衡效应和切应力耦合作用的液膜流动的理论模型,采用包含弱非线性项的积分法,推导出热非平衡效应下剪切液膜流的表面波积分演化模型,模型中包括了相变强度、切应力、雷诺数和倾斜角度等不同参数的影响,为分析复杂边界条件下的液膜流的演化特征和稳定性提供了一种可借鉴的理论模型。     

非均质变截面柱纵向自由振动

本文用传播矩阵法，研究了非均质变截面柱纵向自由振动问题．数例表明方法可行且简单。     

热非平衡和切应力作用下液膜流的扰动传播特性

基于完整边界条件,采用参数摄动法,推导并求解了沿倾斜壁面下降的蒸发或冷凝状态下适用的二维剪切液膜流动的Orr-Sommerfeld方程,得到扰动传播速度的表达式,分析了相变和切应力的影响。研究表明:扰动传播速度受蒸发状态影响而增大,受冷凝影响而减小;正向切应力促使扰动传播速度增大,反向切应力使其减小;在小雷诺数下内,雷诺数对扰动传播速度影响较大,随雷诺数增长,其影响逐渐减弱。     

进气方式对液柱喷射试验塔内部流场的数值模拟

以新型液柱塔的实验装置为研究对象,利用计算流体力学通用软件对其内部气体流场进行模拟,气流湍流由k-ε模型描述,预测了不同进气方式下的气相湍流流场分布及沿塔高方向不同截面上的气速分布。模拟结果表明,不同的进气口形式对气速分布影响很大,可通过改进进气口结构对塔内气流分布进行优化。模拟得到了最佳进气口形式:开口窄边弦径比d1/D=0.3,宽边弦径比d2/D=1。     

非平衡固/液界面的稳定性判据

本文根据固液界面溶质非平衡分配的实验现象[1-5],首次分析了溶质非平衡分配对凝固理论中最简单而又具有特别重要意义的成分过冷理论的影响。提出固液界面偏离平衡的程度可以由界面过冷度△T=△T_k+△T_n来表示,其中△T_k是动力学过冷度,△T_n是溶质非平衡分配造成的附加界面过冷度。三十多年来冶金学界和物理学界广泛接受的一个重要概念,即平界面失去稳定性是界面前液相中存在成分过冷区的结果,本文已指出其错误,并指出凝固驱动力沿界面前进方向增大是平界面形态不稳定性的真正原因。从这个原理出发,完全不需要界面局域平衡假定,导出了与传统的成分过冷理论关于平界面稳定性的判据在形式上完全相同的新判据G/V≥mC_0(k—1)/kD其中仅仅是用实际溶质分配系数k取代了平衡溶质分配系数k_0。这个新判据得到了Al-C_u合金实验[1]的支持。     

基于非连续裂隙介质网络流的线素法模型研究

为了准确描述出基岩裂隙网络流的流场状态,基于非连续裂隙介质渗流理论,以流体力学为基础,把裂隙的交叉点作为节点,节点之间的裂隙作为线元,各线元流向共同节点的流量等于贮存的变化量。依次建立各节点的渗流方程式,构建地下水裂隙介质网络流的渗流模型。利用该方法对模拟区域进行计算并与经典数值解法的计算结果进行对比,结果表明线素法模型能够准确的表征出裂隙含水介质的构造特征,并能够准确反映出地下水的实际流动方向。     

基于SPH方法的自由表面流动模拟

分析了光滑粒子流体动力学(SPH——Smoothed particle hydrodynamics)方法的理论基础及边界条件的处理,并给出了该方法自由表面运动的算例,与商业CFD(Com-putational Fluid Dynamics)软件的VOF(Volume of Fluid)模型的计算结果进行了比较。结果表明,SPH方法模拟复杂自由表面流动具有较好的效果。     

汽液固三相蒸发管内防除垢的数值模拟

假设汽液固三相循环流化床蒸发管内均匀覆盖一定厚度的硫酸钙结晶垢层,考虑垢层与流体间的耦合换热、管内流体泡核沸腾传热、汽液两相流体对垢层的剥蚀以及颗粒对垢层的碰撞磨损作用,初步建立了汽液固三相流系统防除垢的模型,并应用STAR-CCM+软件对其进行了数值模拟.结果表明,垢层表面温度和汽含率、污垢剥蚀速率以及颗粒对垢层的磨损速率都是影响汽液固三相蒸发管内防除垢的重要因素;增加表观流速和固体颗粒体积分数,可以降低垢层表面温度和汽含率、提高污垢剥蚀速率和磨损速率,进而可以强化蒸发管内的防除垢效果.     

垂直自由降膜流表面波的非线性演化

借助自行研制并经改进的多点电导传感器和微机化实时在线测量系统,对垂直管外自由降膜流表面波的演化进行实时在线测量。结果表明,表面波的演化具有显著的非线性特性,其波形不仅与纵向距离和时间有关,而且还与液膜雷诺数有极大关系;此外,表面波的形态及其演化还对初始扰动比较敏感。根据测量结果估算了与数值模拟有关的波速。     

液体表面张力与比表面自由能的热力学分析

对液体的表面张力和比表面自由能进行了热力学分析和比较，探讨了液体的表面张力和比表面自由能两个概念的各自内涵和在分子水平上的产生机理，分析了在两者在不同领域的应用和相互之间的联系。研究表明液体的表面张力是从力的角度来分析液体表面现象，是微观分子作用力的宏观表现；比表面自由能是从能量的角度来研究液体表面现象。从微观结构分析可以得出液体的表面张力是液体表面空穴作用的结果，比表面自由能量液体分子作用力作功的结果，两者都与液体分子间的作用力有关。     

工件以圆柱面定位的不定度研究

通过对工件以圆柱面定位的不定度的测试和分析,建立了确定不定度参数的计算公式。     

Numerical Simulation Study on the Surface Deflection of Cylindrical Shallow Shell

The increasing applications of new materials such as high strength low alloy (HSAL) steels and aluminum alloy sheets have lead to greater focus on the surface deflections of auto body panels in the automobile industry in recent years.The finite element models of cylindrical shallow shell that can represent auto body panels are established.Numerical simulations of forming and unloading of cylindrical shallow shell are carried out.And a measurement and evaluation method of the surface deflection is introduced.The simulations of surface deflections with various blank homing forces (BHF) show great agreement with the experi- mental results.The influence laws of sheet thickness and material properties such as yield strengthσs,strain-hardening exponent n,anisotropy parameter r and strength coefficient k on the surface deflection are achieved by simulations,which give a basic refer- ence for controlling surface deflections.     

圆柱分度凸轮廓面的三坐标机测量

采用 三坐标机测量了圆 柱分度上现轮廓面的螺旋线误差和齿形误差。实践证明,该方法是可行有效的。     

波束模拟法用于粗糙面散射问题的有效性分析

波束模拟方法可用于数值计算宽波束入射，或略入射的粗糙面散射问题，减少所需计算机内存。通过引入能量守恒测度系数和矩量法，以平面理想导体和随机粗糙面为例详细地研究了波束模拟方法在数值计算散射问题时，其计算的精度与入射波束的极化状态、子波束参数和散射面粗糙度之间关系。