高压射流冲击破碎岩石的有限元计算

高压射流冲击破岩是一个复杂的非线性问题。通过MSC．Marc建立模型，分别使用动态接触作为非线性冲击载荷模拟高压水射流冲击岩石。通过动力计算分析，根据岩石内部应力的变化使用Hoffman失效准则研究了岩石的破碎过程。分析表明，增加射流冲击速度可以提高射流破碎岩石的效率，当射流速度迭到某一临界值时，射流水锤作用使得岩石发生大块破碎。     

微/纳米流体控制用冰阀器件执行过程的数值模拟

冰阀是一种利用微/纳米流道内流体自身的冻结/融化相变过程来实现关断或开启作用的新型流体元件.由于无运动部件、无泄漏、不会引起流体污染且易于实现电控等优点,该器件在微/纳米流体系统的控制中具有重要的应用前景.针对冰阀的工作原理,基于相应的流体力学及传热学数学模型,从数值计算角度对微流道冰阀器件的执行过程进行了模拟,并开展了相应的参数化研究,在此基础上可对冰阀的工作状态及控制过程更好地加以理解和剖析.     

基于AIBN材料的微流体驱动用微型正压源

针对本课题组早些时候研制的用于微量组织液透皮抽取的微流控芯片,研究了一种基于偶氮双异丁腈(azobi-sisobutyronitrile,AIBN)热分解产生气体的微型正压源,用于为微流控芯片中微量组织液的收集和输运提供驱动力。将AIBN固定到微型加热器上,微型加热器加热AIBN至70℃即可产生一定的正压力。实验结果表明,设计的微型正压源压力可控、易于制造、体积小,8.7mg的AIBN在900mA加热电流下可产生182kPa的压力,满足对微流控芯片中组织液透皮抽取所需的驱动力。     

脉冲射流破岩规律的数值试验

利用非线性动力有限元方法和岩石的动态损伤模型,系统研究了脉冲射流的速度、长度、频率以及脉冲的数量等参数对破岩效果的影响,并用试验进行了验证。研究结果表明,脉冲射流的速度、长度和脉冲数量增大时,岩石的破碎效率迅速增大;射流的破岩效果随脉冲频率的增大,呈现先增大后减小的趋势,存在一个最优频率范围。在此基础上分析了脉冲射流的破岩机理,所得结论为脉冲射流的设计提供了依据。     

内倾式侧喷嘴钻头井底射流流场初探

提出了柱座标下三维紊流流场控制方程，并用有限差分法进行数值模拟。探讨了强化井底漫流的措施，认为内倾式侧喷嘴可以较大幅度地提高井底漫流强度。吐哈油田深井钻井实践表明，３１１．１ｍｍ三牙轮钻头采用新型内倾式侧喷嘴后，机械钻速平均提高４３．９９％。     

微纳米分子系统研究领域的最新进展——IEEE NEMS 2011国际会议综述

2011年2月20日至23日,第6届IEEE国际纳米/微米工程及分子系统大会（IEEE-NEMS 2011）在台湾高雄市召开,来自世界各地的300多位专家、学者齐聚一堂,分享其在微纳米科技领域的最新研究成果。本文选取微流体技术与芯片实验室、生物医学MEMS器件、纳米新材料奇妙特性及其应用、新型传感器执行器及其系统等4个角度,详细介绍了微纳米科技领域的研究现状,并对其发展趋势进行了分析。     

Self oscillation phenomena of turbulent jets in a channel

A new method based on the Coanda effect for self oscillation of a circular jet bounded by rectangular enclosure is suggested. The experiments in both air and water reveal regions of stable oscillation wherein relationships are obtained between the Strouhal number and the shape factor of the channel. This oscillation method can also be used to mix different liquids in a vessel. For such applications, an improvement of mixing by oscillation is shown by means of a residual concentration diagram for a salt solution.     

Scale effect on flow and thermal boundaries in micro‐/nano‐channel flow using molecular dynamics–continuum hybrid simulation method

The molecular dynamics (MD)–continuum hybrid simulation method has been developed in two aspects in the present work: (1) The energy equation has been combined into the coupling method in order to obtain the hybrid temperature profile and (2) the coupling method has been improved by the local linearization to obtain a smoother parametric profile. The developed method is primarily validated by analytical solutions and full MD results. Then, it is employed to study the scale effect on the flow and thermal boundaries in micro‐/nano‐channel flow. The hybrid velocity and temperature profiles are obtained with the channel height (H) ranging from 60σ to 2014σ and the solid–liquid coupling (β) ranging from 0.1 to 50. Scale effect has shown strong influence on the boundaries. Obvious slip characteristics can be found in the profiles, i.e. velocity slip and temperature jump, when H is small and β is large. However, the results also show that the profiles can be well predicted to converge to the macroscale non‐slip/non‐jump analytical solutions when H is large enough, where the effect of β can be omitted and the slip characteristics disappear. Correlations of relative slip length, relative temperature jump and pressure gradient with H are fitted from the simulation results. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

引射器基本工作原理及其应用

本文通过介绍引射器的基本工作原理及其特性 ,归纳了人们对于引射器建立模型的分析方法 ,指出虽然对引射流场已有较精细的分析 ,但由于流动的复杂 ,目前仍是以一元均匀流为主。本文从三个方面介绍了工程中人们感兴趣的几个重要理论研究、工程应用及现状。     

利用PIV技术对淹没冲击水射流动力学特性的研究

根据二维PIV技术的要求。建立了淹没射流流场研究的实验台架,并对井眼中流动的淹没射流的动力学流动进行了系统的测量。在射流瞬时流场中,射流边界处由于受速度梯度引起的涡运动的影响,流体速度表现出波动性,射流的时均流场比较均匀。实验证明了先进的PIV流场测量技术用于淹没射流的动力学流场特点和速度结构研究的可行性。