气固两相混合层二维涡配对的数值研究

采用双向耦合模型中的速度耦合模型,数值模拟了气固两相混合层中涡的配对、合并过程,文中采用拟谱方法对流场进行了直接数值模拟,用Lagrange模型跟踪固粒,结果发现,在双向耦合过程中Stokes数仍然是重要的参数,但不是唯一影响流场的参数,流场的发展还与固粒的体积浓度、固粒的相对密度以及固粒大小等因素有关。固粒抑制流场的发展,阻碍涡的配对、合并,加快了涡量的扩散;小St数的固粒仍然跟随流体运动,大St数的固粒趋向于低涡量区的趋势减弱。     

基于区域辐射一致性的移动阴影检测

为了同时检测本影与半影区域,提出并证明了阴影区域辐射的一致性属性。获取超像素区域轮廓内的点集合,将像素点集合(PCC)分为目标前景区域(目标PCC)和阴影区域(阴影PCC),利用所提出的基于区域生长的完整阴影检测与目标掩码增长算法,通过融合完整的阴影区域、完整的目标前景区域和ViBe掩码这三个部分,实现了前景目标掩码反向增长。在公开数据集中的实验结果表明,所提方法的阴影检测平均精度达到了82.5%,性能显著优于传统方法。目标掩码的平均增长率达到了8.84%,准确率达到了95%以上。     

以油酸为原料的新型生物基支链十七烷基苯磺酸钠的合成及性质

生物基表面活性剂由于其可再生资源和优异的表面/界面性质吸引了越来越多的关注。本文以可再生的油酸为原料,通过四步反应,制备了新型生物基支链表面活性剂,并评价了其表/界面性质、润湿性和生物降解性能。该新型生物基支链表面活性剂为4-（1-十七烷基）苯磺酸钠（9ΦC17S）,依次经过烷基化反应、脱羧反应、磺化反应和中和反应而制得。其化学结构已通过电喷雾质谱、红外光谱和核磁共振波谱得以确认。4-（1-十七烷基）苯磺酸钠展现出良好的表/界面张力,临界胶束浓度（CMC）为317.5 mg·L^-1,CMC处的表面张力为32.54 mN·m^-1,当水溶液中碳酸钠浓度为8.48×10⁴ mg·L^-1、4-（1-十七烷基）苯磺酸钠浓度为8.36×10⁴ mg·L^-1时,油水的界面张力约为10^-2 mN·m^-1。此外,4-（1-十七烷基）苯磺酸钠在生物降解性和润湿性方面也显示出了良好的性能,最终生物降解评分为2.99,0.500 g·L^-1 9ΦC17S溶液的气液固接触角为63.08°。该新型生物基表面活性剂丰富了以可再生资源为原料的生物基表面活性剂的结构多样性。     

非球形颗粒布朗运动的涨落-格子Boltzmann数值研究

采用涨落-格子Boltzmann方法对非球形颗粒(二维)的布朗运动进行直接数值模拟.数值结果包括椭圆形、矩形颗粒的速度均方值及速度自相关函数等.研究发现,对于非球形颗粒,其方向性并没有影响能量均分原理的适用性,每个自由度的能量由其速度或角速度的均方值确定,而且计算的颗粒平动温度和转动温度一致.此外,颗粒的速度自相关函数在相对长的时间内以~ct^-1的规律衰减,其系数c与颗粒的形状无关.     

Brown凝并中两个不同直径纳米颗粒的碰撞系数

对Brown凝并中两个不同直径纳米颗粒的碰撞系数进行了研究,通过求解碰撞方程,获得了在van der Waals力和弹性变形力作用下,直径为100 nm至750 nm的邻苯二甲酸二辛酯纳米颗粒的碰撞系数．发现碰撞系数总体上随着颗粒直径和2个颗粒半径比的增加而减小;当颗粒直径为550 nm时,碰撞系数有一个突然的增加．最后给出了具有不同直径2个纳米颗粒碰撞系数的新表达式．     

充液矩形贮箱弹性箱底板应力与变形分析

基于相容拉格朗日-欧拉法,通过对流场与弹性固体间流固耦合作用的分析,得到了矩形贮箱弹性底板流固耦合系统的自由振动微分方程。将伯努利方程与外加激励条件、速度势函数耦合到自由振动方程中,采用迦辽金积分法,给出了矩形贮箱在流体作用下的应力与变形的解析解。讨论了弹性底板的抗弯刚度、结构尺寸、底板材料参数及流体深度等因素对底板应力与变形的影响。研究结果表明:在液体晃动非线性激励作用下,贮箱底板的应力和变形随着液体深度、板长的增大而增大,随着板厚的减小而增大,且成非线性变化关系;底板的变形及应力与底板的材料常数相关,其中板厚的变化对其变形和应力影响要比板长及液体深度的影响显著得多。本文结果可为工程实际中矩形贮箱的设计提供参考。     

Prediction of nanoparticle transport and deposition in bends

Nanoparticle transport and deposition in bends with circular cross-section are solved for different Reynolds numbers and Schmidt numbers. The perturbation method is used in solving the equations. The results show that the particle transport patterns are similar and independent of the particle size and other parameters when suspended nanoparticles flow in a straight tube. At the outside edge, particle deposition is the most intensive, while deposition at the inside edge is the weakest. In the upper and lower parts of the tube, depositions are approximately the same for different Schmidt numbers. Curvatures of tube, Reynolds number, and Schmidt number have second-order, forth-order, and first-order effects on the relative deposition efficiency, respectively.     

通道中串列旋转圆柱的格子Boltzmann-虚拟区域方法的模拟

通过结合格子Boltzmann方法(LBM)和虚拟区域(Fictitiou sDomain)思想,建立格子Boltzmann-虚拟区域(LB-DF/FD)方法.采用两套网格系统,欧拉网格用于流体,拉格朗日网格用于固体.原有的LBM在计算运动固体的受力方面存在数据振荡,LB-DF/FD方法改进了此缺陷.为验证该方法,模拟圆柱绕流、圆形颗粒在无限长通道中平动及在无限大流场中转动三种情况,结果与其他数值解及理论解符合得很好.利用该方法模拟低雷诺数下通道中串列旋转圆柱周围的流场,分析圆柱间距(g)及雷诺数(Re)对流场结构的影响.给出Re=0.001,0.1和10下,0.2≤g≤8.0的流线结构、圆柱升力、阻力以及力矩等数值结果.结果表明,g对流场的结构及圆柱的受力有显著影响,Re对圆柱阻力及Stokes单元数目的影响较大.     

Research on nucleation and coagulation of nanoparticles in parallel twin jets

The large eddy simulation method has been used to simulate the diffusion of H2SO4 vapor in the parallel twin jets.The distributions of number concentration and size of nanoparticles produced by nucleation and coagulation in sulfuric acid/water system are given.The functions of the sulfur content,relative humidity and jet Reynolds number are evaluated according to the distributions of number concentration and size of nanoparticles.The results show that the nucleation in sulfuric acid/water system produces large number of nanoparticles ,and gas-to-nanoparticle conversion mostly takes place in the middle and interface of the twin jets.The coagulation process of particles reduces the number concentration,while increases the mean particle size.For the case with higher sulfur content,more number and smaller size nanoparticles are produced by nucleation and coagulation.There is also a larger number of nanoparticles for the cases with higher relative humidity and jet Reynolds number.     

带有半埋藏空间裂纹的Cr12构件电磁热止裂分析

对带有半埋藏环形裂纹的Cr12标准拉伸试件进行了电磁热止裂研究.通过ZL-2型放电装置实现了半埋藏空间裂纹的止裂实验,采用微机控制电子万能试验机完成了止裂前后试件拉伸性能测试,同时计算了电磁热止裂前后应力强度因子的变化;建立了超强脉冲电流放电瞬间,环形裂纹尖端附近电流绕流、温度场和热应力场的数值分析模型,通过热-电耦合和热-机械耦合两个过程得到了脉冲放电瞬间拉伸试件中的电流矢量场、温度场和热应力场.研究表明:脉冲电流放电瞬间,围绕裂纹尖端金属熔化,钝化了裂尖,并围绕裂尖形成了热压应力场,得到了超细化的金属组织,止裂后抗拉强度得到了提高,达到了止裂的目的.