非饱和成层土一维降雨入渗水力耦合分析

为了有效地分析非饱和成层土的水—力耦合问题,基于非饱和土有效应力原理和渗流理论,考虑降雨过程中双层土孔隙特征及渗透性随应力的动态变化特点,建立了非饱和成层土一维降雨入渗水力耦合模型,利用Flex PDE软件编制计算程序,对一典型双层土降雨入渗模型进行了分析。结果表明,在雨水入渗过程中,上粗—下细型土的分界面处会出现较大的孔隙水压力变化,且耦合、非耦合情况差异明显;上细—下粗型土可不考虑入渗过程中水力的耦合效应;对于上粗—下细型土,短历时强降雨在土层接触带会产生较大的孔隙水压力突变。     

半无限平面内非饱和土降雨入渗的水—力耦合数值分析

降雨入渗是非饱和土中水分迁移的重要因素。通过VG模型、渗流理论和弹性力学理论,推导出二维非饱土水—力耦合控制方程,利用COMSOL Multiphysics有限元软件对非饱和土渗流变形耦合控制方程组进行计算,研究了不同模型尺寸下土体中压力水头随时间的演化及变化规律,采用数值方法探索半无限非饱和土降雨入渗问题。结果表明,半无限渗流问题在一定条件下可作为有限尺寸的渗流问题;降雨入渗过程中水头水平向变化比竖向大;压力水头在非耦合情况下比耦合情况下入渗更快,但两者的压力水头分布无明显差异;降雨初期顶点位移就发生明显的变化。     

水平热壁上泄漏燃料蒸发与着火的数值模拟

建立了成流泄漏燃料在热壁上的蒸发与着火模型,分析了泄漏燃料在热壁上的沸腾模式,得到了蒸气离开液面时初始条件的计算方法．采用大涡模拟计算了不同热壁温度时,热壁上方空气的温度分布,并以正十六烷为例计算分析了蒸气在热壁上方发生着火的条件,得到了泄漏燃油在热壁上发生着火的时间与着火点高度．     

飞行器控制舵疏导式组合结构热防护性能试验与数值分析

为适应飞行器舵/翼在临近空间长航程飞行过程中气动维形的需求,以碱金属为工质,将具有高温热疏导能力的钨、钼固溶强化镍基合金疏导装置嵌套在高导热C/C防热罩和碳基柔性高导热夹层内侧。通过仿形石英灯加热器设计,开展了不同飞行环境条件下的地面性能测试试验。结合试验结果利用数值分析方法对其整体传热能力和各工况下的热防护效果进行了分析。结果表明,疏导装置启动时有效导热系数可由18.42 W/(m.K)提升至1390.00 W/(m.K),稳定状态可降低前缘峰值温度21.70%~23.04%,疏导式组合结构表面最大温差降幅64.80%,极大减小由温度梯度产生的热应力,有效提升高温环境下热结构匹配性和材料可靠性,可多次重复使用。该组合式热防护结构是解决高速飞行器前缘等高气动加热区烧蚀防热变形问题行之有效的技术途径之一,可针对新一代飞行器气动外形和飞行环境开展进一步工程应用研究。     

高温条件下湿石英砂干燥过程试验与分析

高温条件下物料内部的干燥普遍存在于生物质燃烧、垃圾焚烧等领域,计算时常采用面反应模型。为了明确该干燥过程特点及面反应模型计算的准确性,对3种粒径(40~60,80~100,120~140目)、3种含水率(3%,8%,13%)的石英砂床层分别进行了400℃高温条件下的干燥试验。通过分析物料内部温度变化发现,物料内部被干燥前锋分为干区和湿区两部分,湿区的温度梯度比干区小一个数量级。随物料含水率的升高,干燥前锋温度从约70℃逐渐接近100℃,这与多数面反应模型的简单假设(100℃)不同。物料水分蒸发量采用面反应模型的计算值和实验值在含水率低、粒径小的工况下较为接近。     

基于统一强度理论的非饱和土斜坡稳定性分析

基于双剪统一强度理论与非饱和土抗剪强度公式,结合Sarma法的思想,推导考虑中间主应力效应和条间基质吸力的非饱和土斜坡稳定性计算公式,并将其应用于工程实例进行验证。结果表明,非饱和土斜坡稳定性系数与中间主应力参数b和基质吸力成正相关关系,二者均对斜坡的稳定性产生贡献;与传统方法相比,在基质吸力等于50kPa时,同时考虑中间主应力效应和条间基质吸力方法的稳定性计算结果增大27.6%,能够更加经济、合理地评价非饱和土斜坡稳定性。     

MED海水淡化蒸发器布水系统模拟与分析

低温多效海水淡化系统中,液体分布器结构直接影响水平降膜蒸发效率.本文以喷嘴式布液器为研究对象,建立数学模型,采用CFX软件模拟分析分布器内的流动状态,并着重分析了不同结构液体分布器内的流态.结果表明:喷嘴式布液器进水管口处流量不稳定,且非均匀开孔分布器流量分配偏差小于均匀开孔分布器.     

不同形状多扰流柱流场特性的数值分析

湍流凝聚技术可以有效提高常规电除尘器的PM_(2.5)脱除效率,是国内外学者研究和厂家推广的热点技术。扰流柱扰流作用是凝聚器内超细颗粒物凝聚的主要动力源之一,采用数值方法计算不同形状多扰流柱工况的速度分布、湍流强度、湍流粘度、压力损失等参数,结果表明角钢扰流的速度和湍流扰动特性均优于圆柱扰流,但是压力损失也随之增大了很多,在实际工程应用中应在保证扰流效果的前提下尽量减小不必要的压力损失。     

关于喷雾流动蒸发燃烧的数值模拟研究

采用欧拉气相方程和拉格朗日液滴方程,同时耦合化学反应,对喷雾流动、蒸发、燃烧进行模拟,分析了喷雾液滴的分布、液滴贯穿距离、索特平均直径、放热率等。通过与试验结果的对比表明:计算能很好地预测蒸发和非蒸发喷雾的油滴贯穿距离以及燃料蒸气的贯穿距离;高温高压下喷雾的自燃着火,燃烧迅速扩散。对计算结果的分析表明:高温高压下容易产生二次破裂;在火焰前锋附近,局部放热量大,产生了预混燃烧,而喷雾液核区域的燃油燃烧是由湍流扩散控制的。     

Numerical Simulation of One-Dimensional Two-Phase Flow Using a Pressure-Based Algorithm

Two-phase flow is studied numerically one-dimensionally using a two-fluid equation system. A hyperbolic type of governing equation is applied in our simulation. The segregated solution method is promoted and adopted in this article. By establishing mass conservation-based pressure correction, the SIMPLE algorithm is extended to two-phase flow simulations. Numerical results for well-known two-fluid air/water flow benchmark problems are presented and discussed.     

中尺度风资源数值模拟试验分析

应用中尺度数值模式模拟地区的风资源状况是一种比较先进的方法。该模拟成果对大范围区域风能资源的宏观评估和风电场宏观选址具有很好的参考价值。着重介绍了WRF(Weather Research and Forecast)数值模式模拟方法,并采用该模拟方法对近海风电场的风资源进行了模拟。     

土工袋无侧限压缩试验有限元数值模拟

土工袋作为一种袋装新材料的研究主要集中在室内试验方面,而数值模拟研究较少。为此,首先进行土工袋无侧限压缩试验,得到轴向压力—轴向位移关系曲线及对应的极限抗压强度。在此基础上,运用Abaqus有限元软件进行土工袋三维建模,模拟了土工袋无侧限压缩试验,土体采用摩尔库伦本构关系,袋子采用线弹性理想塑性模型,采用动态约束法模拟袋子与土体接触。结果表明,极限抗压强度模拟值与理论、试验值基本一致,袋内土体主要以侧向移动为主,沿边缘向中心袋子应力逐渐增大,土体应力逐渐减小。     

Numerical Simulation of Liquid Film Evaporation in Circular and Square Microcavities

Numerical simulations are performed for liquid film evaporation in circular and square microcavities, which occurs frequently in ink-jet fabrication. The conservation equations of mass, momentum, energy, and mass fraction in the liquid and gas phases are solved using a sharp-interface level-set method, which is modified to include the effects of evaporation and dynamic contact angles. Three-dimensional computations for a square cavity are efficiently carried out in a reduced domain by introducing an effective mass transfer length for the truncated region. The liquid film evaporation pattern is observed to depend strongly on the dynamic contact angles and cavity geometry.