基于热烧蚀效应的激光清洗仿真模型研究(特邀)

为研究在基于热烧蚀效应的激光清洗中激光参数对清洗效果的影响,根据热烧蚀效应原理、傅里叶热传导方程以及能量守恒定理,使用有限元分析软件建立了热烧蚀动态能量守恒的二维激光清洗仿真模型。在该模型中使用了虚拟第三类边界条件,将薄层-基底系统中的激光烧蚀热功率密度与被烧蚀污渍层边界的法向移动速度进行关联,实现了污渍层烧蚀潜热消耗量与激光烧蚀能量之间的动态能量守恒,明确了质量损失与能量消耗的数学关系,使所建立的模型更加理论自恰和精确可靠。利用该模型理论分析了光斑吸收功率、光斑直径、扫描速度以及扫描能量密度对清洗效果的影响,结果表明：污渍平均残留厚度随光斑吸收功率和扫描能量密度增大而减小,且减小的速率会逐渐变慢,当激光功率过大时,基材会出现损伤;污渍平均残留厚度随光斑直径和扫描速度的增大而变大,但减小光斑直径和扫描速度会降低清洗效率。提出了根据污渍层物性参数与扫描能量密度的对应关系优化激光参数的方法,并对非平整表面污渍层进行了多次不间断扫描的仿真分析,得到了清洗效果随扫描次数的变化规律。该研究结果对激光清洗设备的方案设计、优化改进和使用选型具有一定的指导意义。     

飞机辅助冷却系统的仿真研究

飞机辅助冷却系统采用冲压空气冷却,主要用于满足电子设备冷却和大功率电子设备等的冷却需求。论文基于飞机辅助冷却系统的工作原理,从各部件物理特性出发,给出关键部件的建模方法,对整个系统进行了仿真研究。仿真实验结果表明:所建立的仿真模型是正确的,对辅助冷却系统的理论和工程应用具有一定的实际意义。     

气井井下节流器压降模型的建立

井下节流器在天然气生产中有着重要作用,在气田尤其是苏里格气田有着大规模应用.节流器可以减少水合物生成,避免生产管线堵塞,降低井底压力激动,能有效提高气流携液能力并简化地面设备.与其他水合物预防方法相比,井下节流器成本较低,具有很好的经济效益.但同时也给生产带来一些不便,比如无法将压力计下到节流器以下,导致获得压力数据与实际井底流压相比存在节流压差,影响生产动态分析和试井解释的结果,导致解释结果有误差甚至错误,从而影响决策的正确性.以能量守恒为基础,假设气体通过节流器为等熵绝热过程,采用Peng-Robinson状态方程描述天然气节流的相平衡过程状态方程,结合其他经验公式建立井下节流器压降计算模型,并通过编程实现,化计算压差,经过实际案例验证,结果精确度较高.     

新型连铸结晶器流场、温度场与液位波动仿真系统

基于κ—ε三维紊流模型及能量守恒方程，开发了连铸结晶器流场、温度场和液面波动的模拟仿真系统Visual Cast。流场模拟结果和水模拟实验结果一致，仿真系统能够为连铸生产工艺参数制定和优化提供理论依据和指导。     

Modeling and Analysis of Internal Heat Integrated Distillation Columns

A generalized steady-state model is being developed for an internal heat integrated distillation column (IHIDiC). A procedure incorporating the Newton-Rapheon method is devised for solving the model equations. Separation of an ethanol-water binary mixture is simulated and analyzed with the model, Two pinch points are found within the process, making the separation ex-tremely difllcult and expensive. Two sharp fronts in the temp-erature and the composition profiles are being observed. With the introduction of heat integration, satisfactory separation may be obtained in a limited number of stages with lower reflux ratios. Increasing the pressure difference between the rectifylng and the strlpping sectlons, however, would bring about a reduced relative volatility between the two components involved, creating adverse separation performances. It is obvious that optimigation of the IHIDiC is of prime importance.     

基于能量原理的静动力排水固结法有效加固深度研究

对静动力排水固结法加固软土地基,目前主要通过研究冲击作用下超软土的孔压、土压以及沉降、强度的变化,以探求其响应规律及加固机理,对于软土地基的有效加固深度,目前仍没有一个非常精确的公式。基于动量守恒和能量守恒原理,将夯锤与土体接触后运动简化为匀减速直线运动,并结合广州南沙现场的物理力学参数,得到一个能够较准确地计算有效加固深度的公式。通过与现场原位监测数据对比,表明该公式是可行的。为类似软土地基处理工程有效加固深度值提供一定的借鉴和指导意义。     

蠕变寿命外推的能量模型

根据熵守恒定律和能量守恒定律,推导出一种新的蠕变寿命预测能量模型.单位体积外载荷所作机械功Wc=σε与时间t的幂函数之积为常数,即WcTp=B(p和B为常数).对现有2.25Cr-1Mo钢和1Cr-0.5Mo钢的试验数据分析、研究,发现能很好满足该模型.为由短期蠕变数据预测长期蠕变寿命提供一种新方法.     

基于能量原理的木质素固化粉土剪切特性研究

 为研究木质素固化粉土剪切过程中的应力–应变特征,基于能量守恒原理,通过对剪切过程不同阶段土体所需能量进行分析,建立用以描述固化土剪切特性的理论模型,分析模型中所含参数的意义和确定方法,根据室内试验结果验证模型的有效性,并探讨模型的适用性。研究结果表明,具有胶结特性的固化土发生剪切所需能量主要由破坏土颗粒间胶结的能量、颗粒滚动的能量和颗粒滑动的能量3个部分组成;模型考虑胶结作用、颗粒形状和土体剪切破坏形式等因素;木质素固化粉土的直剪试验结果验证了模型对其剪切特性的准确描述。所提模型可为固化土强度特性的研究提供新的途径。     

螺旋槽液膜密封热流体动力润滑性能分析

基于热流体动力润滑理论,建立了基于质量守恒和能量守恒的螺旋槽机械密封准三维热流体动力模型,采用有限单元法同时求解跨膜平均能量方程和动静环热传导方程,并迭代求解广义雷诺方程和温度方程获得了液膜压力、温度和密封环的温度分布。对比分析了不同螺旋槽参数下密封热流体动力润滑(THD)和流体动力润滑(HD)的密封特性。结果表明：高黏度下润滑液膜的热效应不可忽略。与THD模型相比,HD模型过高估计了开启力和摩擦系数,但低估了密封泄漏率。以开启力为目标,THD模型下的最优槽深小于HD模型下的值;大的槽坝比和螺旋槽个数均会增加密封泄漏率;螺旋槽结构对摩擦系数的影响规律与开启力趋势相反;大槽深和大槽坝比有助于降低液膜和密封环的温度。