用PSM模型模拟聚合物熔体轴对称收缩流动

采用模拟黏弹流体挤出胀大的方法，计算了IUPAC-LDPE熔体经过4：1轴对称收缩流道的流动．计算的相对涡强度、入口校正和献中的结果基本一致，给出的流场也显示出计算结果是合理的．表明该方法能够适用于用积分型PSM模型表征的黏弹流体在收缩流道内的流动模拟．     

振动挤出过程中毛细管内聚合物熔体的剪切速率分析

借助自行研制的恒速型毛细管动态流变实验研究装置,对平行叠加振动条件下聚合物熔体经毛细管的挤出过程进行了分析;不依赖现有的任何本构关系,在考虑惯性项影响的前提下,建立了振动力场下毛细管壁处聚合物熔体剪切速率的计算公式;实验测量一定振动频率和振幅下毛细管瞬时入口压力、瞬时体积流量以及体积流量与入口压力波形的相位差,通过上述公式即可求得聚合物熔体在毛细管壁处的剪切速率。     

聚合物熔体的非仿射网络结构模型及其数值解

假设聚合物熔体的缠结网络形变是非仿射的，运用瞬态网络结构原理。并利用Liu提出的动态速率方程以及上随体Maxwell本构方程来建立一个适合于振动剪切作用下的聚合物熔全非仿射网络结构模型。利用这一模型来研究振动剪切作用下LDPE和HDPE熔体的流变行为。研究表明，在一种合理的初始简化条件下可以获得模型的数值解。将理论预测值与实验值进行比较后得知二者具有良好的吻合性，从而简化了模型的计算过程。同时，通过比较得知所建立的非仿射网络结构本构方程比仿射网络结构本构方程的精确度要高，而且在振动力场作用下。具有长支链的LDPE熔体有少量的非仿射网络形变，而没有长支链的HDPE熔体则有较多的非仿射网络形变。因此在建立振动力场作用下聚烯烃熔体本构方程时应充分考虑聚合物熔体网络的非仿射形变。     

基于格子Boltzmann方法的挤出胀大的数值模拟

将单相格子Boltzmann方法(lattice Boltzmann method, LBM)引入到粘弹流体的瞬态挤出胀大的数值模拟中,建立了基于双分布函数的自由面粘弹性流动格子Boltzmann模型．分析得到的流道中流动速度分布和构型张量结果与理论解十分吻合．对粘弹流体瞬态挤出胀大过程进行了模拟,并分析了运动粘度比和剪切速率对挤出胀大率的影响,得到的胀大率结果与理论分析和其它模拟结果基本一致．表明给出的LBM可以捕捉挤出胀大的瞬态效应．     

应变率及温度对FGH95粉末高温合金塑性变形性能影响的实验研究

在420℃～650℃的温度范围内,实验研究了FGH95粉末高温合金在应变率0．0001s^-1～0．01S^-1范围内的拉伸一断裂性能,分析了温度和应变率对该合金流动应力的影响,结果表明,应变率对杨氏模量、拉伸屈服强度和塑性模量的影响不是很大,随着应变速率的增大和温度的升高,合金的塑性流动应力有所提高,断裂强度和断裂韧性增强。并通过流动应力与应变、应变率和温度之间的函数关系,分别讨论了硬化指数咒、应变速率敏感系数m及应力相关系数K与温度ε和应变率;的函数关系。SEM断口分析表明FGH95合金是微缺陷敏感材料,在高温（420℃-650℃）应变率范围为10^-4s^-1～10^-1s^-1时的拉伸断裂都是韧性断裂。     

用简化Acierno模型预测LDPE熔体的触变环实验

考察了简化Acierno型本构方程的预测能力．用简化Acierno方程预测了LDPE(Q200)熔体的触变环实验,比较了该方程和变型Huang方程在拟合和预测触变环实验方面的差异．虽然简化Acierno方程只能拟合LDPE熔体的部分触变环实验,但该方程预测的触变环与实验值的偏差较小,而同样的计算条件下,变型Huang方程的预测结果与实验值相差较大．简化Acierno方程的构造比变型Huang方程的构造更为合理．     

长江三峡巴东县城区三道沟滑坡成因研究

构造了三维混合层流场用离散涡丝描述的计算模型并进行了数值模拟．给出了流场的涡结构以及不同剪切率、不同扰劝强度下涡结构的特征，得到了流场中的平均速度、动量厚度．由计算被动粒子显示了流场螺旋涡结构的图像．做了相应的流动显示实验研究，所得结果与计算结果非常相近．本研究为了解该流场并由此进行流场控制提供了依据．     

柔性梁斜碰撞问题的非线性动力学建模和实验研究

本文研究柔性梁点面斜碰撞问题。用Hertz接触模型处理法向撞击力,分别用Hertz切向接触模型和Coulomb摩擦力模型处理粘滞状态和滑动状态的摩擦力。从精确的应变与位移的关系出发,用绝对节点坐标法建立了柔性梁的动力学方程。为了准确地处理斜碰撞切向运动的复杂状态,提出滑动-粘滞切换的准则,在此基础上,设计了斜碰撞实验,数值对比了法向撞击力和法向速度的时间历程的仿真计算结果与实验结果,验证了Hertz理论在斜碰撞情况下的正确性。另一方面切向速度的实验与理论的结果对照表明滑动-粘滞切换准则的有效性。     

纳米压痕过程的三维有限元数值试验研究

采用有限元方法模拟了纳米压痕仪的加、卸载过程，三维有限元模型考虑了纳米压痕仪的标准Berkovich压头．介绍了有限元模型的几何参数、边界条件、材料特性与加载方式，讨论了摩擦、滑动机制、试件模型的大小对计算结果的影响，进行了计算结果与标准试样实验结果的比较，证实了模拟的可靠性．在此基础上，重点研究了压头尖端曲率半径对纳米压痕实验数据的影响．对比分析了尖端曲率半径r＝0与r＝100nm两种压头的材料压痕载荷—位移曲线．结果表明，当压头尖端曲率半径r≠0时，基于经典的均匀连续介质力学本构理论、传统的实验手段与数据处理方法，压痕硬度值会随着压痕深度的减小而升高．     

基于应力波动的修正非局部流变模型

基于Pouliquen 提出的非局部流变模型,考虑颗粒流中某个位置重新排列引起的自激发过程,详细分析颗粒介质中应力波动幅值的概率密度分布形式以及剪切速率与体积分数的耦合作用,提出一种修正的非局部流变模型. 采用此修正非局部流变模型对斜面剪切颗粒流的流动特性进行了预测,颗粒流动的临界厚度、平均流动速度及剪切速率廓线的预测结果与实验结果定量吻合. 此修正模型的提出为复杂的密集颗粒流的描述和表征提供了一种新的研究思路.      

流体流动的边界滑移问题研究进展

最近十几年来,随着现代微/纳米测试以及分子动力学模拟技术的出现和发展,流体流动的边界滑移问题研究获得了突 飞猛进的发展.边界滑移相关研究大体可分为3个方面: 实验、分子动力学模拟和理论数值分析,前两者主要以发现边界滑移现象、探索边界滑移的产生机理以及各因素对边 界滑移的影响规律为主要研究目的,而后者主要研究边界滑移的物理模型、相关问题的计算方法以及边界滑移对流体系 统流体动力学行为的影响.本文首先简要回顾了液体流动的边界滑移及其相关问题的早期研究历史,随后对边界滑移问题 的研究现状进行了综述,最后展望了该领域今后的研究重点及其应用前景.     

同轴圆柱间滑移旋转流动问题的同伦解析解

从理论上研究了具有延伸柱面的同轴圆柱间滑移流动问题.通过引入适当的相似变换将控制方程组转化为一类非线性边值问题, 利用同伦分析方法首次获得问题的近似解析解, 分析讨论滑移参数、雷诺数和内外筒半径比对流动的影响.结果表明: 滑移边界参数对剪切应力有较大的影响, 滑移边界小的流体对壁面和边界层内流场施加了更大的剪切力; 增大雷诺数Re, 能增大内筒的壁面剪切力和扭矩; 内外筒半径比对流动结构也有较大的影响, 内筒半径固定, 增大外筒半径能够减少内筒的纵向剪切力.      

Navier-Stokes方程二阶速度滑移边界条件的检验

对微尺度气体流动,Navier-Stokes方程和一阶速度滑移边界条件的结果与实验数据相比,在滑移区相互符合,在过渡领域则显著偏离.为改善Navier-Stokes方程在过渡领域的表现,有些研究者尝试引入二阶速度滑移边界条件,如Cercignani模型,Deissler模型和Beskok-Karniadakis模型.以微槽道气体流动为例,将Navier-Stokes方程在不同的二阶速度滑移模型下的结果与动理论的直接模拟Monte Carlo(DSMC)方法和信息保存(IP)方法以及实验数据进行比较.在所考察的3种具有代表性的二阶速度滑移模型中,Cercignani模型表现最好,其所给出的质量流率在Knudsen数为0.4时仍与DSMC和IP结果相符;然而,细致比较表明,Cercignani模型给出的物面滑移速度及其附近的速度分布在滑流区和过渡领域的分界处(Kn=0.1)已明显偏离DSMC和IP的结果.     

粘塑性流体的界面滑移对润滑性能的影响研究

首先指出经典润滑理论中的边界无滑移条件已不再适用于具有极限剪应力的粘塑性流体润滑．而后,通过确定最大剪应力位置和加入剪应力边界条件,建立了界面滑移后的润滑方程．在联立求解不同区域的润滑方程基础上,对界面滑移的开始位置及扩展方式进行了分析．最后,讨论了不同膜厚比下滑移对润滑性能的影响．     

阿尔金断裂东段断层滑动方式的研究

采用宏观、微观相结合的方法 ,对阿尔金断裂东段断层滑动方式进行研究 ,结果表明 :(1)阿尔金断裂东段由多条羽列状次级断层所组成 ,相邻两次级断层间的夹角 :A段 <15°,B段 <12°,C段 <5°;(2 )断层物质具明显的组构现象 ,眼球状流动构造 ,较小的剪切破裂角等是阿尔金断裂东段断层蠕动的结果 ;(3)断层泥石英碎砾 SEM特征显示阿尔金断裂东段 Q3以来主要是蠕滑 ,但不同区段稍有不同。综上所述 ,阿尔金断裂东段断层活动主要是蠕滑 ,愈向东其蠕滑程度愈高。     

FM法锻造的模拟研究

本文利用激光云纹技术[1]模拟了砧宽比（2W/H0）为0.4、0.6、0.8时的平面FM法锻造过程，采用按云纹图修正理论滑移线场的方法[2]，提出了更接近实际的FM法滑移线场，从修正的滑移线场和云绀方图分别得到了变形区静水压应力和等效应变分布，并与普通锻造法的结果进行了比较，结果表明，两种锻造方法在锻件心部产生的最大等效应变相差不大，但EM法产生较大的静水压应力，对消除锻件内部孔洞型缺陷有利。     

单晶易滑移阶段位错结构形成的动力学分析

提出了偶极子的保守攀移机制，并建立了一个新的单滑移位错动力学模型，应用该模型揭示了单晶硬化Ⅰ阶段（易滑移阶段）一种平面列阵结构———地毯（ｃａｒｐｅｔｓ）结构的形成，与实验吻合．该模型的特点是计及了偶极子的滑移和攀移机制；正、负可动位错的滑移、攀移、交滑移引起的位错线的三维运动以及位错的增殖和反应．线性稳定性分析和非线性分叉分析表明：位错花样（ｐａｔ ｔｅｒｎ）的形成是初始统计均匀分布位错系统在外力驱使下远离平衡态后产生动力学失稳形成的一种稳定结构．研究还揭示了地毯结构形成导致宏观硬化减少，易滑移阶段出现的本质．     

上随体流体驻点附近滑移流动的同伦解析解

从理论上研究了上随体Maxwell流体在滑移流区的动量传输问题.通过一系列相似变换把控制方程组转化为常微分方程组,利用同伦分析法首次求得了问题的近似解析解. 获得的同伦解析解与文献中的数值解吻合较好. 利用同伦解分析讨论了滑移参数、磁场强度、速度比例参数、吸入喷住参数和流体黏弹性参数对流动的影响.      

疏液壁面上亲液杂质对滑移特性的影响

纳米流动系统具有高效、经济等优势,在众多领域具有广泛的应用前景.因该类系统具有极高的表面积体积比,致使界面滑移效应对流动具有显著影响.论文采用非平衡分子动力学模拟方法,研究了疏液壁面表层混入少量亲液原子时纳米通道内液体的滑移特性,并基于分子动理论解释了其影响机制.研究发现,亲液杂质(均布或集中)对液体法向密度振荡程度影响较弱,但会显著改变壁面附近类固体层的分布和液体滑移规律;随亲液杂质占比增加,液体类固体现象更趋明显,壁面处液体接触密度也线性增大,但通道内液体平均速度逐渐降低,滑移长度也迅速减小;相比于集中的亲液杂质,均匀分布亲液杂质对滑移的弱化效应更强.如当亲液杂质占比为28%时,其滑移长度比单纯疏液表面的降低率从50%扩大至56%.基于分子动理论的分析发现,亲液杂质会导致杂质原子附近第一液体层内的原子发生跃迁的能垒加大,即弱化了液体原子的流向跃迁行为,从而降低了滑移量;相比于集中杂质,均匀分布的杂质还会降低固液间的非公度性,致使滑移特性破坏更严重.     

两平行刚性圆盘挤压理想刚塑性介质时压力规律研究

两平行刚性圆盘挤压理想刚塑性介质时,通常考虑圆盘与介质的界面之间存在部分滑移,对库仑摩擦条件下的压力规律做了进一步的研究,同时,引入更合理的速度场,假设圆盘边缘处滑移速度一定,介质的滑移速度随着半径线性变化,得到了压力分布规律,对不同的摩擦条件及用不同方法计算得到的结果进行了对比。