旋风两相流动和燃烧数值模拟理论及流场预报

本文提出一种适用于极强旋流的代数应力湍流模型与连续介质-轨道的有反应颗粒相模型相结合的理论及数值解法,用于模拟旋风炉内两相流动及煤粉燃烧。利用全套程序中流场子程序对旋风流化床炉稀相的强旋流场进行了预报,得到了合理结果,揭示了各向异性湍流的特点。     

四角喷燃炉膛内湍流三维气相燃烧和气固两相流动的数值模拟

目前,已建立的绝大多数炉内三维数值模拟都以颗粒轨道模型为基础。颗粒相连续介质模型已成功地应用于模拟气固两相射流及煤粉燃烧室内的三维气固两相流动。本文将它应用于四角喷燃炉膛内流动的模拟,作为炉内粉煤燃烧全过程数值模拟的第一步。     

湍流两相流动有燃烧颗粒相概率密度函数输运方程理论

由有燃烧的湍流气粒两相流动的瞬态方程和统计力学概率密度函数概念出发,推导了有燃烧颗粒相的质量－动量－能量联合概率密度函数（ＰＤＦ）输运方程,并对方程中条件期望项用梯度模拟概念进行了模拟封闭。封闭后的ＰＤＦ方程可作为建立颗粒拟流体模型方程和封闭二阶矩模型的基础,也可以通过Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ 法求解用以直接计算颗粒雷诺应力和湍流动能,以便和二阶 矩模型的结果相对照,改善二阶矩模型。     

涡旋燃烧炉流动、传热和燃烧特性的研究

本文应用强旋湍流气一固两相流动和煤粉燃烧的数学模型，对新型涡旋燃烧炉内的流动、传热和燃烧过程进行了系统的模拟和分析，得到了与实验相符合的结果。结果表明，涡旋燃烧炉内的湍流空气动力场分布具有强旋、回流和正在发展流的特点。水冷壁总吸热量随燃烧热负荷的增大成比例地增加。煤粉颗粒在炉内的平均停留时间随初始粒径的增大而加长。炉内可实现煤粉的低温、强旋、高效率和高强度燃烧。     

旋流杯燃烧室流场的数值与试验研究

本文在任意曲线坐标系下对旋流杯环形燃烧室冷态和两相燃烧全流程流场进行数值研究。采用RNG k-ε湍流模型,EBU-Arrhenius燃烧模型和六通量辐射模型模拟湍流燃烧过程;采用颗粒轨道模型模拟两相流动。为了验证数学模型与计算方法,本文还采用PIV测量燃烧室火焰筒内冷、热态流场,利用温度耙测量燃烧室出口温度径向分布,所得的计算值与试验数据符合较好,表明所用的各数学模型合理、计算方法可行,所得研究结果可为该类燃烧室的优化设计提供有用的依据。     

k－ε－PDF两相湍流模型和台阶后方气粒两相流动的模拟

本文提出了两相湍流的ｋ－ε－ＰＤＦ模型。ＰＤＦ模型所得的湍流两相流动的统计平均方程，与雷诺时均方程有相似的形式，但ＰＤＦ模型可精确计算出颗粒相各方程的脉动关联项。本文将该模型用于预报台阶后方湍流两相流动，与ｋ－ε－ｋｐ模型相比，它可以更合理地预报出颗粒湍流的各向异性。     

旋流两相流动的DSM—PDF两相湍流模型

本文提出了气相雷诺应力方程模型和颗粒概率密度输运方程模型相结合而构成的ＤＳＭ—ＰＤＦ两相湍流模型,并用该模型和ｋ－ε－Ｋｐ模型模拟了文献中测量的旋流数为０．４７的旋流突扩气粒两相流动．和测量结果的对照表明,两模型都能较好地模拟族流数不高的两相流动平均速度场,但ＤＳＭ—ＰＤＦ模型可以揭示出两相湍流的各向异性,因此有预报强旋两相流动的潜力．     

堵塞和煤粉浓缩器对旋流两相流动影响的研究

旋流煤粉燃烧器加进口堵塞和煤粉浓缩器可以影响湍流,燃烧温度以及煤粉浓度的分布,从而影响NO的生成与排放。本文用三维相位多普勒颗粒测速仪(PDPA)测量和双流体模型数值模拟研究了堵塞和煤粉浓缩器对旋流煤粉燃烧器内两相流动的影响。实验结果和数值模拟结果基本符合。实验和模拟结果都表明,无论是进口堵塞还是煤粉浓缩器都会增加旋流燃烧器的进口湍流度,同时增加进口轴线附近的颗粒浓度,后者将有利于降低NO排放。     

大速差射流预燃室煤粉燃烧的颗粒轨道法数值模拟

本文用颗粒轨道模型对流场复杂的二维大速差射流燃烧室内煤粉燃烧进行了数值模拟,给出了包括热态气相流场、温度场和浓度场等在内的各种气相场分布,同时也给出颗粒轨道及其速度、温度、质量等的变化。模拟结果再次揭示了该燃烧室内流动和燃烧的主要物理特征,并着重指出煤粉颗粒在燃烧室内的行为对火焰稳定的重要影响。     

DSM-LPDF两相湍流模型及旋流两相流动的模拟

本文由流体－颗粒速度的拉氏联合概率密度函数（ＰＤＦ）输运方程出发,用Ｓｉｍｏｎｉｎ建议的Ｌａｎｇｅｖｉｎ模型封闭颗粒所遇到流体瞬时速度的条件期望项,并用Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ方法直接求解 ＰＤＦ输运方程,将其和求解流体雷诺应力方程模型的有限差分方法结合,建立了雷诺应力－拉氏ＰＤＦ（ＤＳＭ－ＬＰＤＦ,简称ＤＬ）两相湍流模型．用此模型模拟了旋流数为０．４７的突扩旋流气粒两相流动,并与文献中ＰＤＰＡ实验和用类似于单相流动湍流模型封闭方法的时平均统一二阶矩（ＵＳＭ）模型的预报进行了对比．     

Subdiffusion-limited A+A reactions

We consider the coagulation dynamics A+A-->A and A+A <==> A and the annihilation dynamics A+A-->0 for particles moving subdiffusively in one dimension. This scenario combines the "anomalous kinetics" and "anomalous diffusion" problems, each of which leads to interesting dynamics separately and to even more interesting dynamics in combination. Our analysis is based on the fractional diffusion equation.     

色度学实验研究

本文通过实验验证了颜色相加、相减的规律及任意复色光与汞灯的色坐标、色调、色饱和度的测量及三原色滤色片的透过滤测定等各项实验内容。并对复色光的研究分别用精确算法与粗略算法进行了分析研究。     

煤粒均相着火规律的研究

煤粒均相着火规律的研究张军，傅维标（清华大学工程力学系北京１０００８４）关键词均相着火，简化模型，预报１前言煤粉颗粒既能发生均相着火，又能发生非均相着火山。对非均相着火，许多学者进行了研究，取得了很多有价值的成果。均相着火由于比较复杂，一直发展缓慢。...     

一个三体问题的解法

应用两次广义坐标变换，将彼此间由弹性力作用的三体问题的拉格朗日函数简化为两个独立的谐振子的拉格朗日函数之和，在理论上提供了解决此三体问题的方法。     

矩形波导与圆柱波导或圆柱谐振腔间的小孔耦合

本文讨论了三种不同系统的小孔耦合的近似解法:矩形波导与圆柱波导的同轴耦合,矩形波导中的TE₁₀型波与圆柱谐振腔中的TM₁₂₀型波间的耦合和矩形波导中的TE₁₀型波与圆柱波导中的TM_mn型波间的耦合。通过这几个问题的解法,我们希望读者可以看到处理复杂微波元件问题时所需的从物理概念出发的灵活应用已有方法的必要性。这里提供的几个公式有着广泛的应用范围而是在现有文献中探讨得不够的。这里介绍的方法可以应用到其他新的微波网络问题中去。     

一个自由界面的磁面方程一维的模型解

近来文献[1]证明:对于准均匀的或趋肤的电流分布,自由界面的磁面方程,化为似线性椭圆型方程后,可以用一简单迭代法求出最大解,并且指出,这一方程或者只有平庸解,或者会有三个以上的解(包括平庸解)。但现有的计算方法,对寻找除最大解以外的其他解还不太有效。但是找出第三个解,并且研究这些解的性质,将是十分重要的。因为特别是对有快磁压缩的环形装置,如带状装置上,原则上不能排除等离子体会平衡在不同的位型上。这样就出现下面的问题:不同的平衡位型中,哪一个才是最稳定的?为此目的,在进行数值计算的同时,我们解析地研究了如下的一维模型。     

裂纹与夹杂物的互作用

本文求解了一个圆形夹杂物对裂纹尖端应力场的影响,计算了反平面切变问题经典的应力场和应力强度因数,进而求得了非局域应力场,得到非奇异的裂纹尖端应力的解析表达式,讨论了解的应用。 关键词：     

宽沟道SI-GaAs衬底上适于光发射机的BH激光器

目前,光发射机中的激光器有采用MOCVD和MBE方法生长的多量子阱激光器,用LPE法生长的BH激光器。我们根据现有的实验条件,为了制作单片集成的光发射机,在沟道SI-GaAs衬底上采用两次液相外延生长BH激光器,实现了表面平面化。在800℃一次外延生长四层。第一层n⁺-GaAs缓冲层,第二层N-GaAlAs下限制层,第三层非掺杂构GaAs有源层,第四层为P-GaAlAs上限制层。采用适当的腐蚀条件刻蚀出有源区最窄的燕尾形隐埋条。在二次外延中,我们仅装一槽GaAlAs源液,在晶片上仅停留一次便生长出两个掩埋层,且层间界面与有源区自对准。上层为N-GaAlAs,载流子浓度为10¹⁶cm^-3,下层为高阻伴随生长层。由于高阻伴随层的存在对电流产生了有有效的侧向限制作用,因此避免了通常的SiO₂膜沉积等一系列工艺,提高了成品率,减化了工艺程序。利用n型掩埋层和隐埋条区P型上限制层之间铝组分及载流子类型、浓度的差异,虽然做一种宽接触电极,但由于隐埋条区上有良好的欧姆接触,而在掩埋层上为非良欧姆接触,所以起到了一定的电流外限制作用。n型电极是从n⁺-GaAs层引出的。 这种沟道SI-GaAs衬底正装GaAlAs/GaAs BH激光器室温连续工作阈值电流为55mA,P-I曲线在100℃仍有良好的线性关系。     

DYNAMIC RESPONSE OF A BEAM WITH A CRACK SUBJECT TO A MOVING MASS

An iterative modal analysis approach is developed to determine the effect of transverse cracks on the dynamic behavior of simply supported undamped Bernoulli-Euler beams subject to a moving mass. The presence of crack results in higher deflections and alters the beam response patterns. In particular, the largest deflection in the beam for a given speed takes longer to build up, and a discontinuity appears in the slope of the beam deflected shape at the crack location. Crack effects become more noticeable as crack depth increases. The effect of the inertia force due to the moving mass is, in general, qualitatively similar and additive to the effect of the crack. The exact effect of crack and mass depends on the speed, time, crack size, crack location, and the moving mass level. Other approximate methods, namely a stationary mass model and a single iteration technique, are also evaluated. The stationary mass approach is useful for light moving masses (<20% of beam mass) and cracks at mid-span. For other cases, the errors can be unacceptably large. The results of the single-iteration approximation are quite close to the iterative modal analysis approach, which indicates that this approximate solution is an excellent tool for the analysis of the moving mass problem.