槽道纤维悬浮流稳定性的实验研究

对槽道纤维悬浮流进行染色线流动显示和流场PIV实验测量,实验中选用的是直径为20μm、长径比为20～100的尼龙纤维。PIV2100处理器被用来加工处理采集的实验数据。槽道长度1.5m,横截面为矩形,尺寸为105×19mm。实验结果说明在Reynolds数相同的情况下,纤维悬浮流比对应的牛顿流更不容易失稳,悬浮流中的纤维起着抑制流场失稳的作用,而且随着纤维体积分数和长径比的增大,抑制失稳的程度也提高。扰动衰减率的最小值随纤维体积分数和长径比的增加而增大,这一效果在大Re数时更明显。     

New expression for collision efficiency of spherical nanoparticles in Brownian coagulation

The collision efficiency of dioctyl phthalate nanoparticles in Brownian coag- ulation has been studied. A set of collision equations is solved numerically to find the relationship between the collision efficiency and the particle radius varying in the range of 50 nm to 500 nm in the presence of Stokes resistance, lubrication force, van der Waals force, and elastic deformation force. The calculated results are in agreement with the experimental data qualitatively. The results show that the collision efficiency decreases with the increase of the particle radii from 50 nm to 500 nm. Based on the numerical data, a new expression for collision efficiency is presented.     

混合层中柱状粒子运动的研究

本文在直接数值模拟混合层流场的基础上,求解柱状粒子运动方程而得到粒子运动轨迹,说明粒子在混合层中的不同区域,其运动轨迹也不同,有的呈现波状轨迹,有的呈现环状轨迹,有的是混合轨迹。粒子的混合程度与St数有关。文中结论对工程应用有指导意义。     

高浓度悬浮固粒对射流界面的粘性稳定性影响

该文首次利用双流体模型和扰动速度势理论,推得含高浓度悬浮固粒的射流界面粘性稳定性方程和对应的固气扰动速度比值方程．通过数值计算,得到了不同雷诺数及固粒属性的射流界面粘性稳定性曲线和对应的固气扰动速度比值曲线．在分析和比较所得的粘性稳定性曲线的基础上,得到了流场雷诺数及固粒特性对射流界面粘性稳定性影响的结论．同时,通过分析所得的固气扰动速度比值曲线,得到了流场雷诺数及固粒等效斯托克斯数对固粒跟随气流的扰动 性能的影响的结论．这些结论是首次在计入气流的粘性的条件下得到的,不同于文献［８］和文献［１０］相关的囿于无粘情形的研究,对于两相射流发展的认识和工程实际中实施对两相射流场的人工控制有重要意义．     

悬浮固粒分区存在对射流稳定性的影响

本文利用气固两相耦合模型,理论推导出大雷诺数下悬浮固粒分区存在的射流稳定性方程,通过数值计算得到了固粒存在不同流域时流场扰动放大因子曲线和波速曲线。进而,在分析所得稳定性曲线的基础上,得到了关于固粒充满全流场、存在于射流区及存在于非射流区对流场中扰动增长及扰动传播影响的重要结论。这些结论对气固两相射流场的发展的认识和工程实际中实施对气固两相射流场的人工控制有指导意义。     

EFFECTS OF TENSOR CLOSURE MODELS AND 3-D ORIENTATION ON THE STABILITY OF FIBER SUSPENSIONS IN A CHANNEL FLOW

IntroductionFlowoffibresuspensionshasbeenveryfamiliarinmanyindustrialfields.Fibreadditivesplayanimportantroleindragreductioninmanytypesofflow[1- 3].Inthesuspensions,somebehavioroftheflowmaybealteredbythefibres.Oneoftheimportantexamplesisthehydrodynamicsta…     

纤维悬浮槽流空间模式稳定性分析

采用扰动的空间发展模式而非通常的时间发展模式,对含有悬浮纤维的槽流进行了线性稳定性分析。建立了适用于纤维悬浮流的稳定性方程并针对较大范围的流动Re数及扰动波角频率进行了数值求解。计算结果表明,纤维轴向抗拉伸力与流体惯性力之比H可以反映纤维对流动稳定性的影响。H增大使临界Re数升高,对应的扰动波数减小,扰动空间衰减率增加,扰动速度幅值的峰值降低,不稳定扰动区域缩小,长波扰动所受影响相对较大。纤维的存在抑制了流场的失稳。     

混合层中柱状粒子取向分布函数的研究

数值模拟了平面流固混合层中柱状粒子在平面取向的分布函数，提出了描述流场中某点直粒子取向占优程度的参数Dψ的分析，说明在混合层中心区域粒子的取向排列是有序的，在混合层相邻两个大涡之间的区域，是粒子最可几角占优程度最高的地方，而且最可几取向就是沿流场的拉伸方向，说明流场的拉伸作用及方向对粒子的取向排列具有重要影响。与其它模型相比，粒子取向的分布函数模型能定量反映流场大涡对粒子取向控制的强弱程度。     

Stability analysis in spatial mode for channel flow of fiber suspensions

Different from previous temporal evolution assumption, the spatially growing mode was employed to analyze the linear stability for the channel flow of fiber suspensions. The stability equation applicable to fiber suspensions was established and solutions for a wide range of Reynolds number and angular frequency were given numerically . The results show that, the flow instability is governed by a parameter H which represents a ratio between the axial stretching resistance of fiber and the inertial force of the fluid. An increase of H leads to a raise of the critical Reynolds number, a decrease of corresponding wave number, a slowdown of the decreasing of phase velocity , a growth of the spatial attenuation rate and a diminishment of the peak value of disturbance velocity. Although the unstable region is reduced on the whole, long wave disturbances are susceptible to fibers.     

张量封闭模型与三维取向分布对纤维悬浮槽流稳定性的影响

应用3种不同的纤维方向张量封闭模型,数值模拟了纤维悬浮槽流的流动稳定性问题,从而研究封闭模型和纤维的三维取向分布对稳定性分析的影响．结果发现,采用3种不同封闭模型所得到的流动稳定特性与纤维参数之间的关系是相同的,但采用三维混合封闭模型时,由于纤维的取向与流向的偏差程度较大,所以纤维对流动的不稳定性具有最强的抑制作用．而采用二维混合封闭模型时,由于纤维在平面取向条件下,其轴线整体上趋于呈流向排列,使得对流体的作用削弱,导致纤维对流动不稳定性抑制的作用最弱．