三相混合器内部流场的数值模拟

采用欧拉模型与群体平衡模型相结合的方法对三相混合器流场进行数值模拟,对比了未充气与充气条件下混合器速度场分布规律,分析了充气条件下流场中气泡分布特征。模拟结果表明:充气后对流场的强化提高了微气泡与粒子之间的碰撞聚并粘附效率。充气后流场中微气泡粒径大量分布于100~200 μm之间,并且出口气携率达到19.77%。较于传统的气浮技术,微气泡与粒子间碰撞几率更大、气泡直径小数量大、分布范围窄、粘附效果更好,因此气浮性能更佳。     

矩形通道内气泡脱离点数值模拟和实验研究

关于过冷流动沸腾气泡脱离点(或称充分发展沸腾起始点,FDB)的研究大多局限在实验研究,缺少预测气泡脱离点的数值模拟模型和方法.建立了数值模拟过冷流动沸腾气泡脱离点的数学模型,利用Fluent实现了对气泡脱离点的数值模拟,并且对矩形通道内的气泡脱离点进行了实验研究.为了验证数值模拟结果的准确性,分别对比了圆管、矩形通道内数值模拟结果和经典模型计算结果,并将双面加热矩形通道内数值模拟结果与实验结果进行对比.分析表明:根据本文模型,可以实现对过冷流动沸腾气泡脱离点位置的数值模拟,而且具有较高的准确度.源于圆管实验的Saha-Zuber模型和Bowring模型适用于双面加热矩形通道.     

发射筒口燃气压力波数值模拟及实验验证

文章利用气泡脉动理论对筒口燃气脉动规律进行了分析,采用VOF多相流模型和k-ε湍流模型,对导弹水下发射时筒口燃气脉动压力波进行了数值模拟,并利用实验数据进行了验证.结果表明,数值模型与实验数据比较接近,在一定程度上反映了筒口压力波的变化规律,为水下发射环境研究探索了一种新的方法.     

超声空化气泡运动的数值模拟

依据热力学和动力学分析,建立了声场作用下液体中一个气泡的运动模型．通过对运动方程的数值模拟,研究了液体中声压幅值、超声频率、空化核半径以及液体的密度、表面张力、动力粘度等因素对气泡运动的影响.     

RTM充模过程的气泡形成研究

气泡是树脂传递模型成型工艺(RTM)中重要的缺陷之一，研究气泡形成机理与影响因素对提高RTM制品质量具有重要意义。以多层方格布为对象，在理论分析的基础上，通过可视化试验对多层方格布断面气泡形成进行了研究。采用控制体／有限元法编制的数值模拟程序对气泡尺寸的影响因素进行了分析。试验和数值模拟结果表明，气泡在横向纤维束末端形成，横向纤维束宽度与纤维束间通道宽度比值是影响气泡尺寸的重要因素。这为复合材料纤维预制件的优化设计以及工艺过程中各种参数的选择提供了指导作用。     

交流电场作用下附着在壁面上气泡的动力学研究

为了研究交流电场对附壁气泡动力学行为的影响,采用基于FLUENT 软件的VOF+LS+SPP方法对余弦交流电场作用下CCl4 液体中附着在水平板上的气泡的动力学行为特性进行了模拟研究。利用VOF+LS+SPP方法数值模拟了直流电场作用下附壁气泡的形变过程,并与文献中实验结果对比,验证了该方法适用于附壁气泡的动态特性研究;对比了直流电场和余弦交流电场作用下气泡的脱离时间,研究表明,直流电场作用下,电压需要接近40kV气泡才能脱离壁面;而在余弦交流电场作用下电压为20kV 时气泡就可脱离壁面;分析了在余弦交流电场作用下,不同角频率和电压对附壁气泡动态特性的影响规律,结果表明,电压一定时,气泡的脱离时间随着角频率ω的增大而减小,但当角频率ω超过最优角频率时,气泡的脱离时间将增大;当角频率保持不变时,电压越大,气泡脱离时间越短。     

气液搅拌槽内气泡尺寸与局部气含率的CFD模拟

采用在欧拉-欧拉双流体模型的基础上耦合气泡数密度（BND）函数模型,引入气泡破碎和聚并函数,对双层组合桨气液搅拌槽内的气泡尺寸和局部气含率进行了计算流体力学（CFD）模拟,同时采用双电导电极探针法对搅拌槽内局部气液分散特性进行了实验测量,并和CFD模拟结果进行了对比.结果表明：较高通气量条件下搅拌槽内气泡尺寸和局部气含率分布很不均匀,气泡尺寸在叶轮排出流区较小,且沿着排出流方向逐渐增大;在两桨间区域和上层桨以上区域气泡以聚并为主;局部气含率在循环涡涡心、叶轮和挡板后部较高,叶片后部存在明显气穴.     

基于元胞自动机的固液吸附动力学模型研究

根据固液吸附机理和元胞自动机的特征,建立生物质吸附动力学的元胞自动机模型,以数字矩阵为表现形式,以matlab为开发工具实现模型的可视化编程,并进行了仿真实验.结果表明,该模型能够形象地描述固-液吸附的演化行为,实现了生物质吸附剂对亚甲基蓝吸附过程的动态可视化模拟,演化动力学符合拟二级动力学方程.通过对所建模型的应用分析,为固液吸附系统建模、仿真提供了新思路.     

正丁醇和表观气速对外环流反应器内气泡特征的影响

用双探针电导探头测量了外环流反应器内空气-水和空气-正丁醇水溶液体系中气含率、气泡平均（Sauter）直径、气泡上升速度、气泡尺寸分布以及气液相界面积．考察正丁醇浓度和气速对流型和气泡特征的影响规律,用流体动力学理论和聚并机理对其进行分析．得到实验条件下正丁醇水溶液浓度影响气含率的临界浓度Ccrit.     

平板微气泡减阻数值模拟及影响因素分析

为了进一步揭示微气泡减阻机理,并探讨其实用化进程的影响因素,采用混合物多相流模型对平板微气泡减阻(BDR)问题进行了二维数值模拟,讨论了重力及底部和顶部2种通气方式的影响,对微气泡减阻机理进行了分析。利用相群平衡模型(population balance model)三维数值模拟了平板底部通气和侧壁通气,对平板三维效应进行了研究。结果表明:重力对大气泡影响较大;对于顶部通气方式,重力使气泡停留在边界层,从而使减阻效果得到改善;减阻率与气层厚度之间存在一定的关系。侧壁通气的减阻效果不佳,三维效应也降低减阻效果。     

铁路救援起重机模拟器视景仿真系统的研究

为了提高铁路救援人员培训效率,实现高效、节能、安全的培训救援人员,对铁路救援起重机驾驶模拟器视景系统的开发技术展开了相关研究。利用闭合前向运动学和基于约束的前向动力学的方法构建起重机的动力学模型,建立三维虚拟救援工作场景,通过脚本程序驱动系统动力学计算和图形渲染,最终实现了救援起重机工作过程的可视化模拟。仿真结果表明,本文所开发的视景仿真系统具有较高的逼真度,能够满足铁路救援起重机驾驶模拟器的要求。     

基于等值面(Level Set)函数方法的复杂装药燃面算法研究

通过使用等值面（Level Set）函数界面追踪方法，将固体火箭发动机燃面看作不同物质界面，建立了新的燃面算法，通过追踪固体装药燃烧界面计算出燃面变化规律。采用高精度Weighted—ENO和TVD Runge—Kutta进行数值求解，该方法可以计算复杂几何构形的发动机装药、含缺陷装药和变燃速装药的构型变化和燃烧面积，具有良好的通用性和准确性。新的燃面算法具有了界面追踪的能力，为固体火箭发动机内弹道计算以及装药燃烧与发动机内流场数值模拟耦合计算提供了良好的接口条件。     

3-RRRT并联机器人动力学建模及其正向求解

研究一种3-RRRT新型高速搬运机器人动力学建模及正向动力学求解方法,以多体系统理论和Kane方法建立了该并联机器人的运动学与动力学模型,运用违约修正约束稳定法对动力学模型进行求解,并利用Matlab软件平台进行了动力学正向求解数值仿真,结果表明此数值积分方法速度快、精度高,适合于3-RRRT并联机器人动力学正向求解.     

The Algorithm of Intelligent Compensation in Flexible Material Processing

1 Introduction Single-needle quiltingis a typical flexible material process which makes large ,strong third-di mension andcolorful patterns .It also has some process like suturing followthe track of prearranged purfle . Because of thematerial distortion,the practical track always offsets presetted onein highspeed quilting.All theseissues affectthe products’quality.Althoughthe compensatory algorithmis carried out for distortion and processingspeed,itstill can’t meet the requirement of high q…     

融合轨道动力学的小行星探测器自主视觉定位

针对小行星探测器高精度自主视觉定位问题,提出了一种融合轨道动力学的深空探测器自主视觉定位方法,能修正视觉视觉定位与地图构建算法(simultaneous localization and mapping, SLAM)的定位误差。该方法通过融合轨道动力学的轨道改进技术,能够在缺乏表面先验信息、无人工手动标记的场景下,实现探测器的高精度视觉导航,并建立小行星表面稠密三维模型。首先,基于视觉同时定位和建图方法(VSLAM)提取小行星表面特征,通过因子图优化算法估计探测器位姿,设计回环检测提高定位精度;其次,重构行星表面三维模型,实现基于多面体法的行星不规则引力场建模;最后,提出了一种基于轨道动力学的伪相对运动轨道优化算法,将其作为物理约束修正视觉定位累积误差,分析反演视觉初始定轨误差在轨道动力学中的传播过程,实现修正视觉定位累积误差,改善初始定位结果。仿真实验结果表明,融合轨道动力学可以有效提升小行星探测视觉定位的精度,从而实现高精度导航,为深空探测技术的未来发展提供参考借鉴。     

基于阈值区间的水平集算法在耳蜗分割中的应

为了获取独立的三维耳蜗模型，提出了一种交互式、半自动、由粗到细、结合三维显示反馈的耳蜗分割方法.浏览二维切片,调节图像强度区间并选取感兴趣区域,从颞骨螺旋CT(computed tomography)图像中对耳蜗进行粗分割;采用基于阈值区间的三维水平集（level set）分割算法对耳蜗进行细分割.应用可视化技术,对分割结果进行实时显示,显示结果作为用户进行参数调节的参考依据,经过多次人机交互,直至获得满意的分割结果.利用临床颞骨螺旋CT图像进行耳蜗分割实验,结果表明该方法适合于分割结构复杂且表面光滑的目标.     

基于切削仿真的刀具-工件的参数化三维建模

针对金属斜角切削过程的数值模拟分析,为方便和快捷地对刀具-工件系统进行三维建模,介绍了刀具-工件的参数化几何建模的关键技术及其过程。通过建立刀具、工件的参数化模型并分别选用了合适的造型方式,应用数据库技术,采用C Builder软件完成了接口设计;在给定刀具的结构尺寸、几何角度和工件的几何尺寸以及刀具与工件的相对位置后,即可生成三维建模的过程文件,并在Marc软件环境中完成刀具-工件的三维几何建模。这样,为进一步斜角切削过程的数值模拟创造了条件。     

基于MicroCT多孔材料图像的3D特征分析("研究生论坛"稿件)

多孔材料的微观孔隙结构是影响其宏观物性的关键因素,对其孔隙空间结构特征进行分析具有重要研究意义,然而传统方法却难以对其三维孔隙结构进行定量表征。为了探讨有效、准确、客观的表征孔隙空间结构特征的方法,在本研究中,采用MicroCT在不破坏样品的前提下获取多孔材料二维断层序列图。将Chan-Vese(C-V)水平集方法拓展到3D空间实现3D图像分割获取多孔材料三维分析模型,在此基础上提取多孔材料3D孔隙参数,如孔体积、孔表面积、孔径、孔隙率、连通率等空间孔隙结构参数。三维孔隙参数能客观准确地描述多孔材料的孔隙结构,为表征多孔材料孔隙结构提供了新的方法。     

可视化技术在龙滩工程混凝土浇筑仿真中的应用

利用当今最新的计算机可视化与三维图形技术,以AUTOCAD2000、3DSMAX4.0、Director8.0为主要技术平台,介绍了在仿真模拟中可视化技术应用面对的主要问题与制作流程.完成了龙滩大坝混凝土浇筑的实时模拟,建立了反映各时段和控制高程浇筑面貌的三维图形以及浇筑全过程动画,图像逼真、生动.     

Three-phase flow of submarine gas hydrate pipe transport

In the hydraulic transporting process of cutter-suction mining natural gas hydrate, when the temperature-pressure equilibrium of gas hydrate is broken, gas hydrates dissociate into gas. As a result, solid-liquid two-phase flow(hydrate and water) transforms into gas-solid-liquid three-phase flow(methane, hydrate and water) inside the pipeline. The Euler model and CFD-PBM model were used to simulate gas-solid-liquid three-phase flow. Numerical simulation results show that the gas and solid phase gradually accumulate to the center of the pipe. Flow velocity decreases from center to boundary of the pipe along the radial direction. Comparison of numerical simulation results of two models reveals that the flow state simulated by CFD-PBM model is more uniform than that simulated by Euler model, and the main behavior of the bubble is small bubbles coalescence to large one. Comparison of numerical simulation and experimental investigation shows that the values of flow velocity and gas fraction in CFD-PBM model agree with experimental data better than those in Euler model. The proposed PBM model provides a more accurate and effective way to estimate three-phase flow state of transporting gas hydrate within the submarine pipeline.