FLOW STRUCTURE FORMATION AND EVOLUTION IN CIRCULATING GAS-FLUIDIZED BEDS

The occurrence of heterogeneous flow structures in gas-particle flows seriously affects the gas-solid contacting and transport processes in high-velocity gas-fluidized beds. Particles do not disperse uniformly in the flow but pass through the bed in a swarm of clusters. The so-called “core-annulus“ structure in the radial direction and “S“ shaped axial distribution of solids concentration characterize the typical flow structure in the system. A computational study, using the discrete particle approach based on molecular dynamics techniques, has been carried out to explore the mechanisms underlying formation of the clusters and the core-annulus structure. Based on energybudget analysis including work done by the drag force, kinetic energy, rotational energy, potential energy, and energy dissipation due to particle-particle and particle-wall collisions, the role of gas-solid interaction and inelastic collisions between the particles are elucidated. It is concluded that the competition between gas-solid interaction and particle-particle interaction determines the pattern formation in high-velocity gas-solid flows: if the gas-solid interaction (under elevated pressure) dominates, most of particle energy obtained by drag from the gas phase is partitioned such that particle potential energy is raised, leading to a uniform flow structure. Otherwise, a heterogeneous pattern exists, which could be induced by both particle -particle collisions and gas-solid interaction. Although both factors could cause the flow instability, the non-linear drag force is demonstrated to be the necessary condition to trigger heterogeneous flow structure formation. As gas velocity increases and goes beyond a critical value, the fluid-particle interaction suppresses particle collisional dissipation, and as a consequence a more homogeneous flow regime is formed.     

基于高阶位移模式的压电层合板动力有限元模型

建立了含压电片层合板的有限元动力学模型。以位于压电层上下表面处的电场强度和层间电压为未知量,给出了三次函数的电势分布模式,采用Reddy的高阶剪切理论描述板的位移场,假设板厚度方向的正应力为零给出了减缩的本构方程,采用有限元方法,基于Hamilton原理导出结构的动力学方程,然后用静态缩聚的方法压缩掉电场自由度和次要的位移自由度。最后用四边形矩形单元求解了一对称铺层和非对称铺层悬臂板的固有频率,并与ANSYS结果对比验证了本文模型的精确性。     

求解转子系统突加不平衡响应方法的研究

本文提出并研究了用传递函数分析法求转子系统的突加不平衡响应,讨论了求这一响应的最佳数值积分方法。用本文提出的理论解方法及三种常用的数值积分法:尤拉后差法,纽马克法,及呼伯特法,对一模型转子算例进行了分析计算,结果表明;尤拉后差法最适用于求转子系统的突加不平衡响应。本文提出的传递函数分析法,可以和试验模态分析方法相结合,以求解复杂转子系统的突加不平衡响应。     

冰排与斜面结构作用时的破断长度分析

研究了冰排与斜面结构的相互作用过程．文中将冰排分为在斜面附近脱离水面部分和较远处漂浮于水面部分两个区域，建立了冰排因弯曲而发生破断的数学模型，根据弯矩分布分析了冰排可能的破断位置，从而得到冰排与斜面结构相互作用时的破断长度解析表达式．结果表明，冰排破断长度既不是冰厚的固定倍数，也不与冰排特征长度直接相关．计算结果与前人实验结果吻合较好，可以为近海冰区抗冰结构的设计提供参考．     

开区注氮采空区自燃温度场的数值模拟研究

为了研究开区注氮采空区遗煤自燃和被抑制的力学过程，用非均质多孔介质中的渗流连续性方程、气体弥散方程和综合传热方程的联立，建立了采空区注氮非定常数值模型．结合实例，用迎风格式有限元方法求解．给出了采空区的漏风流态、氮气流态，描绘了采空区自燃过程中氧、CO浓度和温度分布的变化过程．计算考虑了瓦斯涌出和工作面推进的影响．得到注氮条件下采空区高温区形状变窄；随着注氮量的提高，使自然发火期逐渐变长，直至不自燃．理论计算与实际情况吻合．     

孔底空腔爆炸应力场分布的动光弹试验研究

在保护层开挖中,孔底空腔装药爆破的方法被证明对保护建基面是行之有效的。为了研究炮孔孔底空腔装药结构的爆炸作用机理,运用动光弹试验模拟介质受到爆炸载荷作用下的动态响应,分析了不同装药结构的孔底应力场分布情况及其作用规律;文中介绍了动光弹模型试验设计参数,通过对试验中条纹级数与比例距离曲线的对比分析,得出了合理的孔底空腔能有效地降低爆炸峰值压力和有利于保护建基面的结论。     

圆形刚性夹杂双周期分布的反平面问题

研究含双周期分布的圆形刚性夹杂在无穷远受纵向剪切的弹性平面问题，遵循复合材料中各夹杂相互影响的重要条件。采用复变函数方法。构造相应模型的复应力函数。通过坐标变换，同时满足夹杂边界位移条件，再利用围线积分将求争方程组化为线性代数方程组。导出了圆形刚性夹杂双周期分布的界面应力解析表达式。算例给出了界面应力最大值与夹杂间距的变化规律。求出了刚性夹杂的合理间距问题，本文发展的分析方法为研究夹杂材料的细观机理探索了一条有效的分析途径。     

损伤体有效弹性性质的细观分析和不变性描述—— 一个考虑微缺陷相互作用的一般理论模式

通过引进微缺陷相互作用张量，建立了一个二维情况下考虑微缺陷（微裂纹或微孔洞）间相互作用的损伤固体有效弹性性质的一般理论模式模型中考虑了微缺陷的几何形状、取向分布和空间分布所造成的有效柔度张量的各向异性和材料中微缺陷之间的相互作用所引起的损伤柔度张量的高阶效应针对微椭圆孔、微圆孔和微裂纹问题，求得了相互作用张量的解析形式     

吊车压轨器强度的实验测试

宽厚板厂房的行车轨道在行车运行时承受来自行车水平导向轮的水平推力，该水平推力可能导致压轨器破坏，为确保压轨器的安全设计，采用平面光弹性、三维光弹性进行实验测试，分析在最不利工况下，各种压轨器所承担的水平推力份额，压轨器的变形和应力分布，给出强度分析评估，确定系统中各个压轨器以及固定螺栓的关键部位的应力水平。     

瞬态耦合热弹塑性接触有限元分析方法

在弹性接触问题有限元混合法的基础上,把材料非线性和表面非线性两种迭代过程耦合,在瞬态温度场分析中将伽辽金法和向后差分法结合,并用混合法进行热接触迭代,把瞬态温度场分析和弹塑性接触分析耦合。提出了一种瞬态耦合热弹塑性接触有限元分析方法,并已成功地用于核容器的密封分析。