三角波脉动流通栓的晶格玻尔兹曼方法模型

血液栓塞作为心血管疾病的一大诱因, 其形成机理及外部因素一直是医学、生物物理等领域专家关心的问题. 血栓的形成及其结构复杂多样, 大大增加了治愈血栓的难度. 脉动对于疏通血液栓塞有良好的作用, 而由于血液的黏滞作用以及红细胞的惯性, 脉动流的波形、振幅和频率都会影响通栓的效果. 本文主要基于晶格玻尔兹曼方法, 在栓塞的锥形管中, 用三角波脉动流进行通栓计算, 探索三角波脉动流的波形、压差、频率对血管通栓效果的影响. 计算发现, 低频低压条件下三角波脉动流通栓效果不明显, 而高频条件下通栓效果良好; 适当增加压差, 可以提高能通栓的三角波脉动流的频率.     

脉动流在分叉管中通栓效果的晶格玻尔兹曼方法研究

血栓引发的各种心血管疾病一直威胁着人们的健康. 在已经产生血栓的血管中, 脉动对于疏通血管有良好的作用. 由于血液的黏滞作用以及红细胞的惯性, 脉动流的频率会影响血管通栓的效果. 在分叉管模型中, 低压差的条件下, 由于另一畅通管子的导通作用减少了回流, 导致通栓效果不理想. 通过增大压差和提高脉动流的振幅, 降低畅通管子导通作用的影响, 研究脉动流在分叉管中的通栓效果. 研究发现, 脉动低频通栓效果好, 但是通栓需要的时间较长; 高频通栓时间短, 但是当频率高于一定值, 则通栓效果不明显. 细胞和管壁的摩察系数对通栓效果也有影响.     

16 keV C–离子在锥形玻璃管中的输运过程

鉴于经锥形玻璃管聚焦的离子束在微纳加工、微区分析以及辐照生物医学等领域具有广阔的应用前景,本文研究了16 keV C^–在不同倾斜角度的锥形玻璃管中输运过程.实验发现当处于0°倾斜角度时,出射粒子由核区和晕区构成,核区是从锥形管后锥孔中直接出射,未与锥形管内壁之间发生电荷交换,主要成分为C^–离子.晕区是C^–与锥形管内壁发生部分电荷交换作用,由C^–和C⁰构成.当倾斜角度为1°时,出射离子由两部分组成:C⁰原子束斑和C^–离子束斑,未出现核区.出射核区的离子方向始终保持在入射粒子方向,与锥形管倾斜角度无关.随着锥形管不断倾斜,相对透射率不断减小, C⁰束斑占比增加, C^–束斑占比减小.锥形管对入射离子有聚焦效应.本实验弥补了低能负离子在锥形管运输过程研究的欠缺,有助于聚焦离子束的后续开发应用.     

沸腾诱导的两相流脉动特征模拟分析

两相流脉动现象广泛存在于有相变过程的换热设备中,对生产工艺流程和运行安全等有着重要影响.本文基于实验观察测试事实构建数值模型,对沸腾诱导的两相流脉动现象和基本特征进行数值模拟分析.一定条件下沸腾两相流系统宏观参数将在时域上出现脉动,包含高频和低频成分.脉动高频成分由核化产生气泡直接引起,而低频成分则是多核化点产生的高频成分的叠加结果.进出口压降、壁面热流密度、核化点数密度等对脉动特征有实质性影响.     

脉动流方柱绕流特性研究

本文数值模拟雷诺数Re=100的条件下,脉动流振幅和频率分别为0.2≤A≤0.8和0≤f_P≤20 Hz时方柱绕流特性.通过数值计算得到方柱绕流的升、阻力系数,涡脱频率及尾涡特性,且稳定流下计算结果与文献结果一致。研究结果表明脉动流是一种有效的主动流动控制方法;在脉动流频率f_P为1.2~2.6自然涡脱频率f_(sn)时,旋涡脱落频率存在"锁定"现象;在锁定范围内,尾涡形成区域变短,时均阻力系数显著增大,且在脉动流频率等于两倍频率时,时均阻力系数达到峰值;随着振幅的增大,频率"锁定"范围增大。     

次声频脉动流横掠圆柱体传热实验研究

为研究次声频脉动流中圆柱体对流换热的特性,搭建了脉动流强化传热实验台架,研究了不同脉动频率(f=6~20 Hz)的脉动流横掠圆柱体的对流换热问题,脉动波的有效压力振幅Prms固定为22 Pa。结果表明:低频小振幅的脉动流横掠热圆柱体时,对流换热相对努塞尔数随着频率的降低线性增大,最大值可达4.0以上;辐射热流率占总热流率的比例随着频率的降低而呈指数下降。     

粒子在锥形管中运动的晶格玻尔兹曼方法研究

运用晶格玻尔兹曼方法对单个悬浮粒子在锥形管中的运动进行了数值计算, 给出了锥形管流体的速度分布和压力分布等. 粒子所受的流体作用力分别用动量交换法、改进的动量交换法和压力张量积分法进行计算. 分析了在不同初始位置释放的粒子的运动轨迹和速度变化情况, 结果表明压力张量积分法和改进的动量交换法的计算结果一致, 而没有改进的动量交换法的计算结果和前两者略有不同. 关键词： 晶格玻尔兹曼方法 锥形管 悬浮粒子 改进的动量交换法     

T型三通水管路噪声特性数值研究

水管路系统工作运行中会产生较大的管路振动和流噪声.作为偶极子声源,充液管路内湍流激发的脉动压力会形成流噪声,且激励管壁产生流激振动噪声.为了揭示水管道系统的流激振动噪声与流噪声特性的区别,基于有限元方法对不同厚度的充液管路声学模态、结构模态以及耦合模态进行计算;基于计算流体力学联合声学边界元的混合计算方法探讨变流速下流...     

微型脉动热管气液两相流动与传热特性实验研究

本文基于MEMS工艺研制了硅基微型脉动热管实验芯片,并搭建了热管流动与传热性能实验测试平台,高速可视化观测了热管内气液两相脉动行为特性与流型演化规律,并探索了工质脉动运行状态与热管传热性能间的内在联系。实验结果表明:微型脉动热管内部工质脉动运行主要包括三类要素:小幅脉动、大幅脉动与停滞,且这三种运行模式既可单独出现,也可间歇性共存;随着热负荷的升高,脉动热管内工质运行状态出现由停滞向大幅脉动的转变,导致热管传热性能大幅提升;微型脉动热管内的主要流型有泡状流、塞状流与环状流等,而由通道尺度效应引起的特征性喷射流现象诱发了通道内环状流向塞状流的演化.     

稳定振荡条件下高性能脉动热管工作特性研究

电子设备小型化与高性能化的趋势给现有的热管理系统带来了巨大的挑战。脉动热管作为热管理系统具有性能优越,高自由度的优势。本文研究了将稳定振荡运行的脉动热管作为核心部件用于电子设备热管理领域的微观作用机理和性能变化。研究发现,脉动热管在稳定振荡阶段运行可以有效避免停滞现象从而实现最佳的热性能。通过对稳定振荡条件下脉动热管的工作特性进行可视化研究发现,该阶段的支配流型为柱塞流或弹状流。作为主要特征的泰勒气泡其位移趋向于正弦运动,而速度分布主要为往复流特征,平均速度接近于0,在高热流密度条件下,速度分布的往复流特征被打破并出现脉动流特征,冷却效率小幅提高。     

脉动热管的结构改进及其传热特性的实验研究

通过观察脉动热管的运行过程,并分析其存在的缺点,提出对脉动热管的结构进行改进,合理匹配各通道内的 流动阻力,实现工质在热管里的稳定单向流动,以改善加热段的供液情况,提高脉动热管传热性能。并对充灌率、倾角和 通道大小对改进型脉动热管的传热性能的影响进行了实验研究。     

A study on generation of noise by high-speed pulsating jets

This paper describes the noise generation in an exhaust system of a reciprocating engine and focuses on the noise generated by shock/vortex interaction. The pulsating flow through the exhaust pipe consists of the compression and expansion wave, shock wave being generated by the non-linearity of the compression wave at its head. The jet noise is produced when the pulsating flow is discharged from the pipe end into atmosphere. The numerical simulation based on a finite difference method and experiment were made, the result of both of them being compared. First, the flow field in the pipe was obtained to easily discuss the characteristic of the pulsating jet in terms of the pressure history in the pipe. The jet structure was visualized by using schlieren and shadowgraph techniques. Sound pressure measurements at various locations were made in order to survey the directivity of the noise. The comparison between the result of numerical calculation and experiment showed a good agreement. A noise source related to shock/vortex interaction was confirmed by the numerical study clearly.     

铜/水振荡热管传热特性的实验研究

本文所研究的振荡热管为垂直放置的蛇形弯曲封闭循环铜/水热管,由10个直段组成,铜管内径为2 mm,外径4.2 mm,总长1.6 m。蒸发段由电加热块加热,冷凝段为风冷。本文测定了该振荡热管在不同充注率,不同加热功率下的热阻。根据实验现象及对热阻的比较,分析了不同情况下振荡热管不同的传热机理,给出了振荡热管的工作特性,为开发、设计和使用振荡热管提供了参考。     

Ferrofluidic Open Loop Pulsating Heat Pipes: Efficient Candidates for Thermal Management Of Electronics

Thermal management of electronic devices is presently a serious concern. This article investigates the thermal performance of a five-turn open-loop pulsating heat pipe in both start-up and steady thermal conditions. The effects of working fluid, namely water and ferrofluid, heat input, charging ratio, ferrofluid concentration, orientation, as well as application of magnetic field, are explored. Experimental results show that using ferrofluid enhances the thermal performance in comparison with the case of distilled water under certain conditions. In addition, applying a magnetic field on the open-loop pulsating heat pipe charged with ferrofluid improves its thermal performance. Charging ratios that lead to lower thermal are mentioned. Optimum concentration of ferrofluid in steady-state performance is 2.5 g/L. This study helps to design electronic cooling devices more efficiently.     

狭窄程度对锥缩血管中脉动流的影响

建立了一个轴对称的狭窄锥缩刚性动脉模型.利用不可压缩的N-S方程作为计算的理论基础,采用有限差分方案进行数值分析.提供了3种狭窄程度下的管壁切应力分布曲线并进行了分析和比较,同时给出了模型M3(h/R₀=1/3)在一个流动周期内的流线图.结果显示狭窄附近的流场受到了干扰,特别是狭窄的喉部及其下游区域的流场,并且狭窄程度越严重,狭窄对流场的影响就越大.     

尺度效应对脉动热管启动和运行的影响

建立了脉动热管启动和运行的物理和数学模型,关联了新汽泡的产生条件和毛细管内已有汽泡之问的关系,从而发现了尺度效应如何影响脉动热管启动和运行的规律.已有汽泡的形状强烈影响脉动热管的启动和运行,小汽泡更利于新汽泡的产生.脉动热管的优化设计可以通过对壁面粗糙度的加工、形成的汽泡尺度的控制和工质的匹配选择等来实现.结果对于脉动热管的设计具有重要参考价值.     

The pulsating laminar flow in a rectangular channel

The finite difference method is used to solve the task of the developed pulsating laminar flow in a rectangular channel. The optimum of the difference scheme parameters was determined. Data on the amplitude and phase of the longitudinal velocity oscillations, the hydraulic and friction drag coefficients, the shear stress on the wall have been obtained. Using the dimensionless value of the frequency pulsations two characteristic regimes — the quasisteady-state regime and the high-frequency regime have been identified. In the quasi-steady-state regime, the values of all hydrodynamic quantities at each instant of time correspond to the velocity value averaged over the cross section at a given moment of time. It is shown that in the high-frequency regime, the dependences on the dimensionless oscillation frequency of oscillating components of hydrodynamic quantities are identical for rectilinear channels with a different cross-sectional form (round pipe, flat and a rectangular channels). The effect of the aspect ratio of the rectangular channel sides channel on the pulsating flow dynamics has been analyzed.     

气体/表面活性剂水溶液两相流流型的断层测量

应用电导断层测量技术研究表面活性剂添加对水平管内气液两相流流型的影响,实验工质为空气/水、空气/100mg/kg十二烷基硫酸钠(SDS)水溶液。结果表明,表面活性剂的添加明显影响波状分层流向环状流型的转换;同时光滑分层流型也拓展到较高的气体流速范围;研究中没有观察到表面性剂对塞状流与弹状流转换的影响。     

脉动热管的工质流动和传热特性实验研究

建立了半可视化环路型脉动热管的实验台并进行了实验。结果表明,加热功率较小时管内工质的流型是间歇振动,加热功率较大时管内工质的流型是单向脉动流动。随着蒸发器加热功率的增大,热阻减小。随着脉动热管倾角的增加,热阻是先降后增,60°的实验台倾角会使热阻达到最小。蒸发器的加热位置改变后的影响效果并不显著。不凝性气体的含量对蒸发器和冷凝器运行的温度水平和热阻的影响较大。有些结果是首次发现,对改进脉动热管的物理模型有重要参考价值。