液滴撞击固体壁面研究进展

液滴撞击固体壁面的动力学行为广泛存在于能源化工、机械冶金、航空航天以及工农业生产各个领域,研究液滴撞击固体壁面动态行为,内部流场以及传热传质机理对化工、冷却、喷墨打印等技术领域有重要意义。文章查阅国内外相关的部分文献,对液滴撞击壁面过程动态行为研究从理论、实验和数值模拟方面进行归纳和总结,分别从撞击后铺展、回缩、反弹等动态行为、以及相关的影响因素,如壁面形态结构、润湿性、液滴物性等进行整理分析,就理论、实验和数值模拟重点研究范围进行论述,指出三种研究方法各自存在优缺点,提出针对具体相关领域液滴撞击壁面进一步研究建议和展望。     

基于SPH方法连续液滴撞击固壁面模拟

 为了研究连续液滴对固壁面的撞击影响, 引入一种纯Lagrange、无网格计算方法, 即光滑粒子流体动力学方法(SPH)。对连续液滴撞击固壁面的扩散、回弹及飞溅进行了数值模拟并与实验测试进行比对。结果表明:连续液滴撞击固壁面时, 液滴的自由表面变化具有许多不确定性, 其中次生液滴的产生和韦伯数的作用是影响液滴撞击扩散的主因。次生液滴的出现使得液滴扩散及飞溅变得更为明显, 韦伯数越大, 连续液滴的无量纲直径变化越快。模拟效果真实反映了液滴撞击过程, 可为类似撞击问题的仿真分析提供借鉴。     

填埋条件下单组分垃圾厌氧降解特性研究

为揭示生活垃圾在填埋场条件下的厌氧降解规律,该文试验研究了生活垃圾中4种常见的有机组分:蛋白质、淀粉、脂肪和纤维素在厌氧填埋条件下的降解特性,并建立了动力学模型.研究揭示了单组分垃圾在填埋场中的降解动力学规律,为模型参数的确定提供了必要的数据.通过混合物料降解试验验证模型的可靠性,结果表明,试验值与模拟值吻合得很好.     

基于格子玻尔兹曼方法的双液滴撞击壁面液膜的热特性演化过程

为了研究并排双液滴撞击覆有液膜的高温壁面过程中壁面热流密度分布特征,基于水热耦合双分布函数格子玻尔兹曼伪势模型,探究了液滴间距、撞击速度和液相黏滞系数在不同时刻对壁面瞬时热流密度分布的影响。结果表明：低温液滴的扩散与下潜导致撞击区和中心射流区的壁面与液膜之间的温度梯度上升,引起撞击区和中心射流区壁面热流密度骤增。撞击区传热形式以对流传热为主,静态区受液冠处速度不连续性影响,其传热形式以扩散传热为主。双液滴撞击速度增大导致液滴下潜和扩展程度加深,液膜内部对流传热增强。双液滴间距增加引起双液滴内侧液冠在液膜内扩展空间增大,造成瞬时壁面高热流密度区域面积增加,利于散热。此外,更大的液相黏滞系数增大了液滴撞击液膜过程中的黏滞耗散,降低低温液滴的下潜程度和撞击区的液膜流场对流强度,导致壁面热流密度峰值减小。     

假塑性流体液滴撞击壁面上的铺展的格子Boltzmann模拟

流体液滴在壁面上的铺展与沉积在工业应用中存在广泛应用,研究非牛顿流体特性对液滴铺展的影响具有重要的实际意义。基于相场法建立了非牛顿幂律流体与牛顿流体的两相流格子Boltzmann模型,引入包括接触角影响的边界条件,模拟了假塑性流体在幂律指数（n）0.5~1.0以及韦伯数（We）5~45时液滴撞击壁面的铺展过程。结果表明：相对于牛顿流体,幂律流体的非牛顿特性会抑制液滴的铺展,且n越小,越有利于液滴沉积。此外,韦伯数越大,液滴越快地达到稳定。     

机载锚杆机关键副的刚柔耦合动力学特性

为研究机载锚杆机在矿井实际工况下的动力学特性.利用多体动力学理论建立机载锚杆机的运动坐标系以及正运动方程,利用Pro/E构建机载锚杆机的三维模型;应用ADMAS构建整机刚柔耦合模型,并对各个关键副进行刚柔耦合动力学仿真分析;将结果与基于多刚体动力学分析方法的结果进行对比,得出了机载锚杆机各个关键副在启动、钻孔阶段都存在不同程度上的受力波动,即机载锚杆机在刚柔耦合仿真分析下的受力情况更加接近实际工况的结论 .验证了刚柔耦合动力学仿真分析方法的正确性、先进性,为提高系统稳定性、优化结构提供了一种更有效可行的、更接近实际工况的分析方法.     

双液滴撞击固壁及液膜问题的三维SPH模拟

通过表面力张量的梯度离散合理引入表面张力效应,并以方形液滴的振荡问题为例,验证了表面张力模型的有效性。基于光滑粒子动力学(SPH)方法,对双液滴相继撞击固壁及液膜问题进行了三维数值模拟,并通过与实验结果的比较验证了方法的有效性,分析了液滴间垂直距离对流动过程的影响,精细地捕捉了液滴产生"皇冠"状水花并发生飞溅、不连续液面的流动过程。数值结果表明:SPH方法能够有效而准确地描述三维双液滴撞击固壁及液膜问题的自由面变化特征,SPH方法对处理自由表面大变形问题具有较好的优势。     

恒定电压下水射流相变及其动力学特性

为了解释水射流等离子体电弧发生的前驱现象,利用FLUENT/MHD软件,在直流电压1.0和1.1 kV下,对同轴圆锥态水射流相变反应器中的水--水蒸气相变过程及其动力学特性加以仿真,揭示了气流通道形成过程中,温度、密度、压力、速度等动力学参数及相互之间的影响.结果表明:水射流气体通道形成之初,内部流速整体趋势随时间增大;温度随时间升高,沿轴线方向温度降低.气流通道形成后,热量向反应器内扩散,通道增宽同时温度下降;通道形成之前,静压强有一段突然增高的现象.     

热风式相变蓄热建筑热特性研究

文中设计、加工了一种热风式相变蓄热板,布置在建筑墙体内侧,应用于建筑采暖系统中。实验测试和分析了基于相变蓄热板的模型房间换热特性,在TRNSYS软件中搭建相变蓄热房间的动态热模型,模拟得到相变蓄热房间热特性的变化规律。结果表明,安装有相变蓄热系统的房间平均温度高出普通房间4~5 ℃,说明该相变蓄热系统可以提高房间温度,改善房间的热舒适性,建立的相变蓄热系统动态热特性模型能较好地预测温度变化过程,为太阳能热风式相变蓄热建筑设计提供了参考。     

深圳市气传致敏花粉调查及其与气候条件相关性研究

应用Burkard采样器于2012年1月1日至2013年12月31日对深圳市气传花粉浓度进行采样调查,并运用统计学方法分析结果数据.深圳全年均有花粉飘散,每年出现2次花粉高峰期,在春季﹙2～4月﹚以木本花粉为主,在秋季﹙9～12月﹚以草本科花粉为主.调查的主要科属花粉种类基本相同,依次为禾本科、松科、木麻黄科、杉科、大戟科、桃金娘科等.气传花粉受气候条件影响很大,每日花粉含量及分布规律与日照时数正相关,而与相对湿度和降雨量负相关.深圳全年都有花粉传播,出现春季和秋季2个花期,且花粉浓度、种类及分布规律与气候条件相关性很大.     

旋流管束在不同支撑结构下的传热及流阻性能

在 4种不同折流板支撑条件下 ,对旋流管式换热器进行了传热与流阻实验研究 ,并根据 Bergles性能评价标准对实验结果进行了评价 ,得出了旋流管管束最佳支撑结构形式     

节能建筑复合墙体的非稳态热工性能

为节约土地资源和降低建筑主体结构工程造价，采用有限差分法、谐波法和反应系数法对节能建筑复合墙体的非稳态热工性能进行全面分析．复合墙体的传热反应系数、衰减倍数、延迟时间、热惰性指标和逐时壁温的计算结果表明，复合墙体对冬季供暖和夏季空调都具有良好的节能效果，其热稳定性和室内舒适性较传统非节能墙体有所提高；尽管外保温复合墙体的热惰性指标有所降低，但其夏季隔热性能却有所提高；外保温墙体的热工性能在冬夏两季均优于内保温墙体。     

结霜工况下空气源热泵动态特性的数值模拟与实验验证

对结霜工况下空气源热泵的动态特性进行了数值模拟，并在室外环境空气温度及相对湿度分别为-15～3℃和50％～90％范围内对一台空气源热泵空调器的动态性能进行了实验研究，测量了不同结霜工况条件下热泵空调器的动态性能参数、室外换热器结霜量及壁面温度分布．在此基础上分析了进风温、湿度对空气源热泵空调器性能的影响．实验结果表明：在室外换热器表面结霜的初始阶段，热泵系统的制热量及性能系数均有所提高，但在结霜的后期，热泵性能迅速衰减，与数值预测结果一致；对于相对湿度不同的进口空气，其温度为0～3℃时室外换热器表面结霜速度最快，在此温度范围内结霜对热泵性能影响最大．     

水在微尺度槽道中单相流动和换热研究

水在微尺度槽道中单相流动和换热的研究,是通过对其流动阻力和换热强度等的实验进行的。研究表明,在微尺度槽道中流体单相流动换热性能明显高于常规尺度槽道,而阻力系数低于常规槽道。并得到了微尺度槽道的尺寸、结构形状和流体流动均匀性对其流动和换热的影响规律。     

析湿工况下亲水层对开缝翅片管换热器空气侧换热压降特性影响分析

对附带亲水层和没有附带亲水层的开缝翅片管换热器在析湿工况下的空气侧特性进行了实验研究,分析了亲水层对空气侧换热和压降特性的影响.实验结果表明:析湿工况下亲水层使翅片管换热器空气侧的换热特性减弱,风速和翅片间距越小时,减弱程度越强;对于相同结构参数没有亲水处理过的翅片,亲水处理过翅片的空气侧换热系数降低的最大值可达到25.4%;亲水层对降低空气侧的压降则有显著作用,降低的最大值可达到51%;附带亲水层与未附带亲水层开缝翅片管换热器析湿工况下,空气侧换热系数比和压降比关联式的平均误差分别为5.6%和8.4%,在±15%误差范围内分别能涵盖93.4%和84.2%实验数据.     

基于导热特性分析的S195柴油机活塞改进设计

为有效减少柴油机活塞的热负荷,延长其使用寿命,分析了其温度场分布特性,将S195柴油机活塞头部由平直形状改进为浅ω型,并应用ANSYS有限元分析软件,采用三维有限元法,计算S195柴油机活塞在热载荷作用下的温度场和换热情况,比较了改进前后两种结构的导热特性.模拟计算结果表明：改进后活塞平直顶面温度最高值均比以前的低（除ω形凹坑的中心凸起处略高30℃左右）,同时环槽区与裙部的温度也比以前低.更为重要的是,改进后的活塞顶部的温度与第一、第二环槽的温差进一步拉大,使得改进后的活塞通过环槽处的散热动力大大提升.     

全行驶状态下虚拟轨道列车的动载及道路友好特性

为分析虚拟轨道列车在站间全行驶状态下（牵引、匀速、制动）的动载特性和道路友好性,基于车辆动力学、轮胎动力学、非线性动力学等理论,构建了随机路面激励下的虚拟轨道列车动力学模型,该模型考虑了车辆之间的耦合作用和轮胎-路面的相互作用,并对该动力学模型进行了验证。通过理论分析和数值计算,对虚拟轨道列车在站间全行驶状态下的动载特性和道路友好性进行了探究,同时分析了运行速度、路面等级和加/减速度的影响。结果表明：全行驶状态下的各轮纵向力趋于稳定值,牵引和制动状态下大小相等,方向相反,匀速状态下趋于零。牵引状态下车辆1前轴垂向动载荷均方根值最大,而制动状态下车辆3后轴最大。相较于牵引和制动状态,匀速状态下的道路友好性更优。垂向动载荷均方根值和道路友好性均与运行速度、加/减速度均呈正相关,与路面等级呈负相关。研究内容能够为虚拟轨道列车的运行模式提供建议以提高运行效率,同时,能够为沥青路面的选型提供指导以减缓道路损坏。     

基于动态限的非周期非稳定工况故障检测模型

针对非周期非稳定工况的多变量系统在特征提取后很难进行有效的故障检测,建立了一个基于动态限的非周期非稳定工况的故障检测模型.该模型首先针对实时检测的需要,将过程数据进行分段处理,用动态限代替T2统计量给出的恒定控制限;然后对检测数据进行横移变换,产生分段横移线,通过判断分段横移线与对应动态限的关系实现故障检测.通过可行性分析,证明了该模型的合理性.实验验证结果表明：在非周期非稳定工况下,当多变量的输出突变导致T2统计量的幅值变化较大时,所建立的模型不仅能够实时准确地检测出故障,而且还能够大大减少系统的误判率和漏判率.
关键词：中图分类号： 文献标志码： A

Abstract：     

新型竹结构建筑传热特性

 竹材具有生长周期短、产量高、强度高、环保及可再生等特点,作为现代建筑材料已经越来越受到人们的重视。本文在自然气候条件下,通过在墙体内各个界面预埋热电阻Pt100,对竹结构实验用房这种新型墙体温度进行实测,结合竹材自身的热物性参数特点和墙体（多孔介质）传热机理,分析其温度分布规律,研究竹结构动态传热特性,以期为现代竹结构建筑传热特性的研究提供一些基本数据,为科学设计、分析竹结构建筑的传热特性提供依据。结果表明,竹结构建筑具有良好的隔热保温性能,对节能具有重要的意义,利用竹材作为现代建筑材料符合可持续发展的要求。