基于离散元方法的金属粉末铺粉动力学研究

增材制造技术在航空航天、医疗技术及运输和能源中的应用得到快速增长,其常用方式之一是基于粉末加工。该技术主要瓶颈之一往往与铺粉过程形成的粉层质量有关,颗粒动力学机制尚不清楚,且受铺粉装置的类型和颗粒的黏附性影响很大。本工作基于实验测量和表征的单个颗粒的真实物理和力学参数,采用离散元方法对增材制造常用气雾化金属粉末的铺粉过程进行了数值模拟分析,比较了刮刀和辊子两种铺粉装置中粉堆内颗粒速度和轨迹及最终铺粉层的质量,并分析了这些参数对颗粒黏附表面能的敏感程度。结果表明,相比于刮刀铺粉,在辊子铺粉过程中,由于辊子旋转运动的作用,粉堆内部存在多条拱形速度带和颗粒对流,且在形成铺粉层之前,颗粒需要经历爬坡上升和下坡滑落两个过程,运动轨迹更长。另外,两种铺粉装置中铺粉层颗粒总体积均随颗粒表面能的增加而降低,但与刮刀铺粉相比,辊子铺粉中铺粉层颗粒总体积小,且对颗粒表面能更加敏感。铺粉装置类型和颗粒黏附性对铺粉层质量的影响可以归因为铺粉层的形成机制,即颗粒从粉堆中进入铺粉间隙的难易程度及铺粉间隙中刮刀或辊子对颗粒的拖曳作用。     

下行床气粒流动行为的Eulerian-Lagrangian模拟

采用计算流体力学和离散单元方法耦合模型（CFD-DEM）对二维下行床内的气粒流动行为进行了全床数值模拟。模拟结果展示了下行床典型操作条件下特有的气固动态流动结构：沿流动方向存在明显的入口控制区、过渡区和（完全）发展区;颗粒聚团并不是出现在浓度相对较高的入口区,而是在过渡区之后的发展过程中逐渐形成较多的、松散的动态聚团结构。下行床发展段呈现典型的近壁浓环结构,这与实验结果基本一致。考察了颗粒之间以及颗粒与壁面之间的碰撞参数对下行床内气固流动结构的影响,发现完全弹性碰撞颗粒体系在入口区呈现最快速的颗粒分散;而对本文研究的操作条件,颗粒碰撞参数对发展段时均流体力学行为只产生轻微的影响。     

基于CFD⁃DEM的水下切粒装置水室内颗粒流动过程数值模拟

基于CFD?DEM耦合方法,研究了颗粒在水室内的流动状态,分析了不同刀盘转速、粒子水通入量和水室出口角度对造粒过程的影响,发现提高刀盘转速、增加粒子水通入量和水室出口倾斜一定的角度都有利于水室内颗粒的排出。进一步研究了颗粒与碎屑在水室内的流动,发现在水室出口处二者的流动基本呈现出一定的分离角度。     

coarse-grained CFD-DEM方法在不同流态流化床中的模拟验证

传统CFD-DEM方法的计算量随着系统内颗粒数目的增加而显著增加，coarse-grained CFD-DEM（粗颗粒）方法将若干个真实颗粒打包成虚拟颗粒从而显著减小系统计算量。在coarse-grained CFD-DEM方法进行应用之前，对其进行广泛的验证是有必要的。采用coarse-grained CFD-DEM方法模拟得到不同流态流化床的气固流动特征（固含率、压降、颗粒速度等），与传统CFD-DEM和实验测量吻合较好。另外，系统的计算效率随着粗颗粒放大系数的增加显著提升。研究表明，粗颗粒方法能够以较小的计算精度损失而使计算速度大幅提升，能够适用于大尺度稠密气固流动系统的模拟。     

基于GIS的LL-Ⅱ分布式降雨径流模型的结构

主要讨论了LILAN—Ⅱ分布水文模型的结构。该模型结构是为水文过程模拟和预报而设计的，它提出了变动生态产流模式，耦舍了一维坡面流、一维壤中流、一维地下水流、一维河川径流和二维土壤含水量方程组。通过实际检验，该模型能够明显改善模拟预报精度、增强数值计算稳定性、提高参数优选的运行速度和减少存储空间，能够适合不同水文特征地区的产汇流计算，可以提供流域内任意空间网格的水文计算过程。     

The effect of liquid bridge model details on the dynamics of wet fluidized beds

Wet fluidized beds of particles in small periodic domains are simulated using the CFD‐DEM approach. A liquid bridge is formed upon particle‐particle collisions, which then ruptures when the particle separation exceeds a critical distance. The simulations take into account both surface tension and viscous forces due to the liquid bridge. We perform a series of simulations based on different liquid bridge formation models: (1) the static bridge model of Shi and McCarthy, (2) a simple static version of the model of Wu et al., as well as (3) the full dynamic bridge model of Wu et al. We systematically compare the differences caused by different liquid bridge formation models, as well as their sensitivity to system parameters. Finally, we provide recommendations for which systems a dynamic liquid bridge model must be used, and for which application this appears to be less important. © 2017 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 64: 437–456, 2018     

错流萃取分离二乙氧基甲烷与乙醇的模拟及实验研究

设计了二乙氧基甲烷和乙醇水溶液的错流萃取分离工艺,实验确定了以多元醇和水为复合萃取溶剂分离二乙氧基甲烷-乙醇体系适宜的比例.采用相分配系数法对该过程进行了模拟计算及萃取实验.实验及模拟结果表明:当原料与2种溶剂进料体积比为1:1:1时,经过3级错流萃取分离后,萃余相中二乙氧基甲烷质量分数可达99.9%,收率达99.0%...     

基于IDL的地形三维可视化系统的研制

利用IDL语言强大的数据处理与图形显示功能,应用组件编程技术并结合数字摄影测量原理,对立体航空影像对进行数字影像处理,并通过内插计算快速生成数字高程模型。在此基础上运用可视化技术实现三维可视化显示及简单的可视化分析,从而完成了地形三维可视化系统的研制。     

桩承式路堤土拱效应颗粒流分析

土拱效应是桩承式路堤中荷载传递机制中的关键因素。参照前人室内模型试验,采用颗粒流软件PFC2D建立离散元(DEM)数值模型,对桩承式路堤中的接触力分布、主应力偏转、竖向位移和侧向位移等进行深入分析。模拟中,路堤填料和桩间土采用Disk单元模拟,桩和模型箱采用Wall单元模拟,路堤DEM模型采用分层压实法生成;路堤填料细观参数通过建立数值双轴试验进行标定,桩间土细观参数通过建立数值压缩试验进行标定。模拟结果表明:桩承式路堤中土拱由多个不同圆心的半球形拱共同组成,拱的高度约为5(s-a)/6;在该高度内路堤中的主应力发生明显偏转,竖向位移量和侧向位移量较大。     

利用DEM和遥感进行平原地区地表水系的研究

介绍了借助GIS将DEM和遥感应用于平原地区地表水系研究的方法 ,结合遥感图像 ,通过对DEM的夸张表现 ,找出了研究区水系分布与DEM的关系 ,从而对实验区水系成因与演变的过程提供很好的佐证。