粗糙颗粒动理学及稠密气固两相流动的数值模拟

考虑颗粒碰撞过程中摩擦作用, 给出了粗糙颗粒碰撞动力学. 引入颗粒相拟总温来表征颗粒平动和转动脉动能量的特征. 基于气体分子运动论, 建立颗粒碰撞中平动和旋转共同作用的粗糙颗粒动理学, 给出了颗粒相压力和黏度等输运参数计算模型. 运用基于颗粒动理学的欧拉-欧拉气固两相流模型, 数值模拟了流化床内气体颗粒两相流动特性, 分析了颗粒旋转流动对颗粒碰撞能量交换和耗散的影响. 模拟得到的流化床内径向颗粒浓度和提升管内颗粒轴向速度与他人实验结果相吻合. 模拟结果表明随着颗粒浓度的增加, 颗粒相压力和能量耗散逐渐增加, 而颗粒拟总温先增加后下降. 随着颗粒粗糙度系数的增加, 床内平均颗粒相拟总温和能量耗散增加, 表明颗粒旋转产生的摩擦将导致颗粒旋转脉动能量的改变, 影响床内气体-颗粒两相宏观流动特性.     

基于滑移速度壁模型的复杂边界湍流大涡模拟

采用滑移速度壁模型实现了浸入边界方法与壁模型相结合的大涡模拟.本文首先分别采用平衡层模型和非平衡壁模型对周期山状流进行数值模拟,以考查在壁模型中考虑切向压力梯度的作用.数值结果表明,流场的压力对本文所采用的壁模型形式并不敏感,但是考虑切向压力梯度可以显著改进壁面摩擦力的计算结果,并且能够准确的预测强压力梯度区以及分离区内的流动平均统计特性.不考虑压力梯度效应的平衡层模型显著低估了壁面摩擦力的分布,同时无法准确预测分离区内的平均速度剖面.非平衡模型的修正项正比于切向压力梯度和壁面法向距离,因此在强压力梯度区或者网格较粗时,计算得到的平均压力和摩擦力分布以及流动的低阶统计量均与参考的实验和计算结果吻合.在此基础上,通过回转体绕流的大涡模拟考查了该方法用于模拟高雷诺数壁湍流的适用性,非平衡壁模型可以准确地捕捉流动的物理结构并较准确地预测其水动力学特性.结果表明,将浸入边界方法与非平衡滑移速度壁模型相结合的大涡模拟,有望成为数值模拟复杂边界高雷诺数壁湍流的工具.      

基于滑移速度壁模型的复杂边界湍流大涡模拟

采用滑移速度壁模型实现了浸入边界方法与壁模型相结合的大涡模拟.本文首先分别采用平衡层模型和非平衡壁模型对周期山状流进行数值模拟,以考查在壁模型中考虑切向压力梯度的作用.数值结果表明,流场的压力对本文所采用的壁模型形式并不敏感,但是考虑切向压力梯度可以显著改进壁面摩擦力的计算结果,并且能够准确的预测强压力梯度区以及分离区内的流动平均统计特性.不考虑压力梯度效应的平衡层模型显著低估了壁面摩擦力的分布,同时无法准确预测分离区内的平均速度剖面.非平衡模型的修正项正比于切向压力梯度和壁面法向距离,因此在强压力梯度区或者网格较粗时,计算得到的平均压力和摩擦力分布以及流动的低阶统计量均与参考的实验和计算结果吻合.在此基础上,通过回转体绕流的大涡模拟考查了该方法用于模拟高雷诺数壁湍流的适用性,非平衡壁模型可以准确地捕捉流动的物理结构并较准确地预测其水动力学特性.结果表明,将浸入边界方法与非平衡滑移速度壁模型相结合的大涡模拟,有望成为数值模拟复杂边界高雷诺数壁湍流的工具.     

基于DEM方法的不同密度颗粒材料砂堆形成过程的数值研究

颗粒堆积是地质工程中较为普遍的现象,而其堆积稳定后的安息角可以在一定程度上反映颗粒堆积的基本特征.用DEM方法研究不同密度分布的颗粒堆积过程及堆积结果,有助于我们在细观层面研究颗粒密度对颗粒堆积结果的影响和验证DEM方法分析颗粒堆积的合理性.本研究用圆形颗粒简化模拟散体颗粒:第一步,用EDEM软件建立相关模型,在模型内生成简化的颗粒,模拟颗粒在重力作用下自由下落和堆积稳定的过程;第二步,模型中生成颗粒下落堆积稳定后,保留模型底部边界,数值模拟研究移除模型上部边界后颗粒散落堆积稳定的过程并测定堆积体的安息角;第三步,对应数值模型,做相关的实验进行对比验证.研究结果表明:在只考虑堆积颗粒密度而忽略其他参数影响的条件下,堆积颗粒材料的密度越小,其堆积稳定后的安息角越大.     

圆柱空腔内涡破裂的LDA三维流动测量

针对旋转圆柱空腔内旋转流场泡状涡破裂现象,设计了实验装置,分析了实验系统中光路设置、折射率补偿、示踪粒子选择等关键问题的处理方法,采用激光多谱勒速度测量技术ＬＤＡ（ＬａｓｅｒＤｏｐｐｌｅｒＡｎｅｍｏｍ ｅｔｒｙ）进行测量,给出了圆柱空腔内子午面上二维速度全场和涡破裂区域的内部三维流动测量结果． 同时给出的数值计算模拟结果和实验测量结果非常吻合．     

基于DPM模型的除杂机输送带段流场研究

为掌握烟草除杂机输送带段的流动特征,基于FLUENT16.0对其内部流场特性进行了研究;并针对气流流动紊乱、出口处粒子滞留、粒子冲蚀等现象,提出在除杂设备输送带前、后背增设均风板、托风板,采用高耐磨性的材料等措施。文章采用k-ε紊流模型和壁面函数法模拟气相流动,应用DPM模型追踪颗粒运动轨迹。结果表明:加入固体颗粒之后对连续相流场有一定影响,但影响不明显;固体颗粒在输送带区域内运动平稳,没有发生翻滚及跳动等影响剔除杂物效率的现象,对进风口冲蚀作用最大。     

稠密气固两相流各向异性颗粒相矩方法

基于气体分子动力学和颗粒动理学方法,考虑颗粒速度脉动各向异性,建立颗粒相二阶矩模型.应用初等输运理论,对三阶关联项进行模化和封闭.考虑颗粒与壁面之间的能量传递和交换,建立颗粒相边界条件模型.采用Koch等计算方法模拟气固脉动速度关联矩.考虑气体-颗粒间相互作用,建立稠密气体-颗粒流动模型.数值模拟提升管内气固两相流动特性,模拟结果表明提升管内颗粒相湍流脉动具有明显的各向异性.预测颗粒速度、浓度和颗粒脉动速度二阶矩与Tartan等实测结果相吻合.模拟结果表明轴向颗粒速度脉动强度约为平均颗粒相脉动强度的1.5倍,轴向颗粒脉动能大约是径向颗粒脉动能3.0倍.     

基于离散单元法和人工神经网络的近壁颗粒动力学特征研究

颗粒与壁面的相互作用往往对颗粒流动具有显著影响. 为研究颗粒与壁面作用机理, 对滚筒内颗粒流动过程进行离散单元法(DEM)数值模拟. 基于模拟结果统计分析靠近壁面处颗粒的运动特征, 结果表明, 小摩擦系数时颗粒平动和旋转速度均近似满足正态分布, 但由于壁面影响, 摩擦系数增大时颗粒沿滚筒轴向的旋转速度偏离正态分布, 颗粒动力学理论推导壁面边界条件时应考虑速度正态分布的修正及速度脉动的各向异性. 采用人工神经网络(ANN)构建了颗粒无因次旋转温度、滑移速度和平动温度之间的函数模型, 进而可以在常规双流模型壁面边界条件中考虑颗粒旋转的影响. 基于DEM模拟及结果分析可以为壁面边界条件的理论构造和半经验修正提供基础数据和封闭模型.      

快速颗粒流动

<正> 1 引言 颗粒材料是大量离散固体粒子的聚集.一般地说,粒子间的间隙充满着诸如空气或水之类的流体,因此技术上,颗粒流动是多相过程.然而,如果粒子是密堆积的,或者如果它们比间隙流体稠密得多,则在材料内部的动量输运中粒子将单独地(而不是流体的作用或流体-粒子间相互作用)起最大的作用,在这种情况下,在描述流动行为时可以忽略间隙流体.颗粒材料的流动通常归入这种极端情况的范畴,这样就可把它看成是弥散的单相流动而不是     

具有壁面射流激励的圆管内气相流动大涡模拟

采用大涡模拟方法和单方程亚格子模式对小尺度量进行模拟。研究了不同强度壁面射流激励对圆管内气相流动的影响,模拟结果给出了射流对瞬态拟序结构发展、时平均流向速度分布的影响。随着射流强度的增加,射流入口附近流体的回流现象增强。射流强度足够大时可以减小管壁处的切应力值,同时会减小壁面附近流动速度,这种速度分布会导致气体夹带颗粒的能力下降,从而在实际两相流动中容易造成壁面附近的气粒返混现象。     

说说"量纲"和"量纲一"

不久前,王振东给朱照宣写信说道: "我那本<诗情画意谈力学>在出版时,曾对‘无量纲数'一事与出版社有过讨论.""我指出:某页某行,将‘无量纲化'、‘无量纲的'错为‘量纲一化'、‘量纲一的'.这已经是概念性错误了."回函称: "根据现在的‘物理量和单位'的标准,凡是‘无量纲'的说法现在都改为‘量纲为1,这种说法了,就是说无量纲的量并不是没有量纲,而是它的量纲是单位1.这是现在法制推行的国家标准,遇到时必须要改."     

漫谈热胀冷缩的``功''与``过''

 热胀冷缩现象在我们周围随处可见，只有更好地掌握它的规律，才能避免或减小它的危害， 利用它为人类造福.     

《应用力学评论》收录《力学进展》英文摘要

近期接到《应用力学评论（ＡｐｐｌｉｅｄＭｅｃｈａｎｉｃｓＲｅｖｉｅｗｓ）》主编ＡｒｔｈｕｒＷ．Ｌｅｉｓｓａ的来信,决定将《力学进展》综述文章的英文摘要收入其刊物,并授权我刊可选译刊登《应用力学评论》的综述论文．另据中国科技信息所信息分析中心的统计分析,《力学进展》在其所收录的１２００多种期刊中各项指标分别为：总被引次数２２１,影响因子０．６４８,即年指标０.１３３,自引总引比０．１１;地区分布数１３,基金和资助论文比例０．６９．其中影响因子列物理力学类期刊第３名．指标综合加权评分为７５.３３.《应…     

从"野渡无人舟自横"到"香蕉球"技术

 借助流体力学的伯努利原理揭示了``野渡无人舟自横'的力学实质, 并把这一理 论用于足球``香蕉球'的计算, 从而给出了``香蕉球'水平方向偏离距离的定量结 果.     

我与《力学与实践》

《力学与实践》是1979年2月创刊的．1978年我收到了中国力学学会筹备杂志创刊的约稿信，就以当时所进行的胶片涂布科研工作为背景，用我1977年底在厦门召开的一次全国会议上的报告稿为基础，写了一篇综述文章“具有物理．化学反应的薄膜流体力学”寄给《力学与实践》．1978年10月正在上海无线电13厂接收、检验DJS-21电子计     

对《光弹性矩阵理论》的讨论

Theocaris 和 Gdoutos 所著《Matrix Theory of Photoelasticity》是采用矩阵理论讲述光弹性基本原理的一本著作.本文拟对该书某些不足之处进行讨论,这里包括:Poincare'球操纵的普遍情况,等效定理,三维光弹性基本方程,椭园偏振光的测定以及对该书某些错误的改正.希望通过补充讨论使光弹性矩阵理论更加完善.     

克服“高超声障''的途径”

在高超声速飞行条件下, 流入冲压发动机燃烧室并降至低速的空气温度, 随着飞行马赫数增 加升得愈来愈高. 燃料与高温空气混合燃烧释放的化学能将部分转化为解离能. 这些解离能 在长度受限的尾喷管中难以充分复合形成推力, 使冲压发动机性能随飞行马赫数增大而急剧 下降. 导致冲压发动机不适应高超声速飞行器的推进要求. 将此定名为``高超声障'. 半个 世纪以来, 广泛采用``超声速燃烧'降低流入燃烧室的空气温度来克服这种障碍. 虽已取得 不少进展, 然而关键性难点仍需继续攻克. 为了多途径促进吸气推进高超声速飞行的实现, 提出克服``高超声障'的另一种思路：保持现有冲压发动机吸气与燃烧方式, 通过催化促进 燃气解离组分在尾喷管膨胀过程中的复合, 增大冲压发动机的推力, 达到满足高超声速飞行 器的推进要求.     

应力集中的“善”与“恶”——————漫谈应力集中的利用和防治

 在日常生活中,应力集中的应用给生活带来了方便. 在工 程结构中,应力集中的存在,给结构带来了危害. 扬应力集中 之“善”,抑应力集中之“恶”,是人们的追求.