Validation of EMMS-based drag model using lattice Boltzmann simulations on GPUs

Interphase momentum transport in heterogeneous gas–solid systems with multi-scale structure is of great importance in process engineering. In this article, lattice Boltzmann simulations are performed on graphics processing units (GPUs), the computational power of which exceeds that of CPUs by more than one order of magnitude, to investigate incompressible Newtonian flow in idealized multi-scale particle–fluid systems. The structure consists of a periodic array of clusters, each constructed by a bundle of cylinders. Fixed pressure boundary condition is implemented by applying a constant body force to the flow through the medium. The bounce-back scheme is adopted on the fluid–solid interfaces, which ensures the no-slip boundary condition. The structure is studied under a wide range of particle diameters and packing fractions, and the drag coefficient of the structure is found to be a function of voidages and fractions of the clusters, besides the traditional Reynolds number and the solid volume fractions. Parameters reflecting multi-scale characters are, therefore, demonstrated to be necessary in quantifying the drag force of heterogeneous gas–solid system. The numerical results in the range 0.1 ≤ Re ≤ 10 and 0 < ? < 0.25 are compared with Wen and Yu's correlation, Gibilaro equation, EMMS-based drag model, the Beetstra correlation and the Benyahia correlation, and good agreement is found between the simulations and the EMMS-based drag model for heterogeneous systems.     

Fluid approximation and its convergence Rate for GI/G/1 queue with vacations

A GI/G/1 queue with vacations is considered in this paper.We develop an approximating technique on max function of independent and identically distributed(i.i.d.) random variables,that is max{ηi,1 ≤ i ≤ n}.The approximating technique is used to obtain the fluid approximation for the queue length,workload and busy time processes.Furthermore,under uniform topology,if the scaled arrival process and the scaled service process converge to the corresponding fluid processes with an exponential rate,we prove by the...     

平面P波在充满流体的任意形状孔洞上的散射

采用复变函数的保角映射方法和波函数展开法,根据孔洞与内部流体在界面上的应力和位移连续的边界条件,得到了充满流体的任意形状的孔洞对入射平面P波的散射问题的理论解,以椭圆形孔洞为例,着重分析了椭圆的长短轴之比、流体的存在与否以及入射频率对散射幅值的影响,结果表明:(1)圆形孔洞的分波波谱的峰值分布均匀,而椭圆形孔洞则不均匀;(2)散射P波的波谱主要集中于前进方向和背向一侧,而散射S波的波谱主要集中于与传播方向垂直的一侧;(3)入射波与孔洞的作用面积越大,散射P波的波谱也越大,而散射S波的波谱也越小;(4)当孔洞为圆形时,流体对散射P波和S波的波谱影响最小,即此时流体与孔壁的动力相互作用最小.     

流体与结构相互作用问题的FE-SPH耦合模拟

应用有限元(FE)-光滑粒子流体动力学(SPH)耦合法模拟了具有自由表面的不可压流体与结构的相互作用问题.流体和结构分别采用SPH法和有限元法同时求解,两者在交界面处的相互作用通过接触算法进行处理.为了避免隐式计算压力,通过引入人工压缩率,将不可压流体近似为人工可压缩流体.采用FE-SPH耦合法对弹性板在随时间变化的水压作用下的变形以及倒塌水柱冲击弹性结构两个问题进行了模拟.模拟结果与实验结果以及其他已有数值结果符合良好,说明FE-SPH耦合法用于流体与结构相互作用问题的模拟是可行和有效的.     

小小杯咖啡,理含大宇宙

译者点评在人类探求自然本源漫长的过程中,有三种品性令人感动不已:一是佛的悟性,其二是诗人的感性,再者是科学家的理性.佛在绝对地弃绝自我之后,将己体融入万物,然后再拈一朵莲花,轻轻地道出事物的本源:"一花一世界,一叶一菩提......".     

流体中纳米物体的静电俘获

俘获一个物体(无论是单个的原子还是一个宏观的实体)的能力影响到诸如量子光学、软凝聚态物理、生物物理和临床医学等众多学科.人们已研究开发出许多精密的方法来记录溶液中布朗运动的随机效应.但是,稳定地俘获纳米尺度     

胶体铁磁流体的光子特性研究

这篇综述回顾了我们今年来在铁磁流体方面的一些研究工作。铁磁流体是一种纳米磁颗粒或亚铁磁颗粒悬浮在基液（如：水或煤油）中形成的悬浮液。铁磁流体之所以受到广泛关注,是因为它们在许多方面都有着潜在应用,例如在机械工程和生物医学等领域。再次综述中,我们首先介绍了铁磁流体的场感应各向异性结构,然后,介绍了几种铁磁流体基软物质材料的光学性质,即：光学负折射、磁控光子待隙和非线性光学响应。我们采用的研究方法主要是分子动力学模拟,有效煤质近似和有限元模拟.     

二分量玻色-爱因斯坦凝聚中的二超流体模型

4He超流体在一定温度下可用二流体模型描述,包括常规流体和超流体两种成分.用这种二流体模型来描述二分量玻色爱因斯坦凝聚时叫做二超流体模型,是从耦合Gross-Pitaevskii方程出发推导得到的.二超流体模型与4He超流体中的二流体模型非常相近.在特定条件下,二超流体中的两个波模行为非常接近4He超流体中二流体模型中...     

柱状分层固体媒质的声散射

本文评述了各向同性和横向各向同性柱状分层固体声散射理论和实验研究进展 ,介绍了描述圆柱状界面薄层特性的弹簧模型 ,也讨论了该领域中有待进一步研究的一些问题。     

微细管碳纳米管悬浮液强制对流换热实验研究

测量了水平微细圆管内蒸馏水和不同质量浓度的水基多壁碳纳米管纳米流体在低雷诺数下的强制对流换热特性。实验结果表明,与蒸馏水相比,纳米流体的对流换热系数显著提高,且随质量浓度和管内雷诺数的增大而增大;并且研究了流体管内流动阻力特性,得到的泊肃叶数f·Re值随着雷诺数的变化不明显,但纳米流体的f·Re值要明显小于纯水。