爆炸驱动颗粒多相材料形成射流的实验研究

为研究近场过程中射流结构的发端和成长,通过高速摄影技术记录干燥及未饱和沙壳在爆炸流场中的动态破碎过程,得到了沙壳破碎发端的临界条件,不同饱和度的沙壳形成射流的数目和平均质量,以及射流体质量的累积分布. 研究结果表明,少量的间隙液体,即使质量分数仅为3.22%,也足以明显推迟未饱和沙壳破碎的发生,使得所形成的射流结构明显增密,这种增密效应一直延续到液体的饱和度达到64.8%. 同时随着饱和度的增加,射流的质量分布也明显收窄,趋向于其特征质量. 炸药的类型对爆炸驱动形成的射流结构也有明显的影响,高爆速的8701驱动的颗粒射流结构明显比TNT驱动的射流结构更细密,且分布更均匀.     

射流冲击冷却过程的数值研究

由于冲击射流流场较为复杂,为准确描述其流动和换热过程,需要选择合适的湍流模型和壁面函数.分别采用κ-ε模型(Standard,RNG和Realizable)、κ-ω模型(Standard和SST)和低雷诺数模型(AB,AKN,CHC,YS,LB,LS和YS)进行对比计算.对于壁面区域,考察了标准壁面函数、尺度化壁面函数、非平衡壁面函数和增强型壁面函数的影响.探讨了速度场和湍动能场的分布规律,获得了与实验一致的结果,为今后活塞底部喷油冷却的数值模拟提供基础.     

空泡溃灭冲击波对流场携带颗粒的作用

讨论了无限大小域中考察液体压缩性影响下空泡溃灭冲击波对固体颗粒的作用，求得了固体颗粒所获得的最大速度，当满足一定条件时，固体颗粒运动速度值之高足以打坏现有水工建筑物所用的混凝土，引起固壁的大面积剥落，形成空蚀，冲击和磨蚀的恶性循环。     

多孔材料中冲击波衰减特性的实验研究

通过脉冲网络法对不同初始孔隙度折多孔铁中冲击波速度的测量，结合多孔材料完全压实区冲击Ｈｕｇｏｎｉｏｔ方程，就初始孔隙度对冲击波在多孔铁中衰减特性的影响进行了研究。     

冲击波诱导甲烷热分解的化学与热力学非平衡流计算

为了研究冲击波诱导下甲烷气体的化学和热力学非平衡过程，首先利用冲击波间断关系和理想气体状态方程，计算了甲烷的冻结冲击波参数，然后以波后的压力和温度作为初始条件，作定压反应计算，由此获得波后非平衡区的温度和化学成分随时间变化的模拟结果。计算表明，当冲击波马赫数较大时，波后冲击波温度能较快地趋于平衡，甲烷热分解的比例迅速增大，产物中C2H2，H2，C2H4等稳定产物的含量显著增加，这一结果与甲烷冲击压缩实验中观察到的结果符合较好。     

液氮磨料射流流场特性及颗粒加速效果研究

采用计算流体力学方法,在考虑液氮物性变化以及液氮与磨料颗粒相互作用的基础上,模拟液氮磨料射流流场,并分析液氮射流对磨料颗粒的加速效果。结果表明:在相同喷嘴压降下,液氮磨料射流不仅具有比磨料水射流更高的射流速度和颗粒速度,而且能够在壁面上产生与水射流相当的射流冲击效果;液氮射流能够对颗粒产生较好的加速效果,最大颗粒速度随着喷嘴压降和喷嘴直径的增加而增大,随着颗粒直径的增加而降低;围压和颗粒初始速度对最大颗粒速度影响极小,在工程应用中可以忽略不计。     

脉冲水气射流的实验研究

提出了一种可以产生振荡脉冲水气射流的新型脉冲射流装置,并用它对抗压强度为30MPa的白砂砖进行了冲蚀试验。为了便于比较,绘制了脉冲水气射流、振荡脉冲射流和常规射流的冲蚀效应随靶距变化的曲线,同时分析了脉冲水气射流冲蚀效应优于其他两种射流的原因。     

旋转射流降尘的实验研究

介绍了矿用防尘射流主要参数的最佳值并在不同压力下对旋转射流，脉冲射流及普通射流的降尘参数进行了实验分析。     

固体颗粒和空泡的Lagrangian模型

建立了固体颗粒和宛泡在不可压缩流体任意流场中运动的Ｌａｇｒａｎｇｉａｎ模型，考虑了浓度等因素对固体颗粒和空泡运动的影响，给出了计算固体颗粒和空泡的数值方法，并模拟了一水泵叶轮中的固体颗粒和空泡运动，得到了水泵叶轮流场中固体颗粒的空泡的运动特性，为分析水力机械的磨损提供了可行的数值模拟方法。     

等离子体射流中陶瓷颗粒的运动与加热

以格子Boltzmann等离子体射流模型和颗粒运动随机算法为基础,采用气态非平衡热传导方程计算颗粒表面和内部温度变化,对等离子体射流中陶瓷颗粒的热运动进行了数值模拟．模拟结果表明,陶瓷颗粒在等离子体射流中加热时颗粒内部可能出现相当大的温差,此温差取决于所经过的等离子体温度,陶瓷颗粒表面温度可以高于也可以低于中心温度。离喷枪出口越近,沿射流横截面颗粒群平均速度和平均温度波动越大,波动较小的高速区滞后于波动较小的高温区,     

用粒子系统显示三维旋动射流

粒子系统提供了一种从相当简捷的抽象描述中产生复杂结构的方法,可以产生传统的由面构成的物体难以产生的动态和“模糊”效果．笔者借助于粒子系统的这一特性,动态地显示旋动射流复杂的过程,将有助于更加深入地理解旋动射流的特性．结果表明粒子系统是显示三维旋动射流的一种较为有效的手段．     

气固并流上行流动中颗粒均匀分布的稳定性

对气固并流上行流动中颗粒均匀分布的稳定性进行了分析.以颗粒运动学理论为基础,推导了偏离颗粒均匀分布状态的小扰动方程,并给出在扰动波长和颗粒体积分数为参数的空间上系统稳定的范围.由此发现,在颗粒浓度不太高的情况下,系统对于短波扰动是稳定的,对于长波扰动则是不稳定的.在表观气速较高的情况下,颗粒均匀分布状态几乎对所有扰动波都是不稳定的.当颗粒浓度很低时,只有波长很大的扰动才会使系统失稳,颗粒在某种程度上能保持均匀分布状态.当颗粒粒径小于某一临界值时,随颗粒粒径的增大,颗粒能保持均匀分布的浓度范围将减小;当颗粒粒径大于某一临界值时,随颗粒粒径的增大,颗粒能保持均匀分布的浓度范围将增大.物质密度较低的颗粒能在较大的颗粒浓度范围内保持均匀分布状态.     

岩质颗粒破碎试验研究进展

颗粒材料是土木、水利、交通等大型工程中广泛应用的一种建筑材料,在较大外力作用下会产生颗粒破碎现象,影响到工程的强度和变形要求。天然岩质颗粒材料由于其属性及加载方式等因素的影响,其破碎强度和破坏方式具有离散性和多样性的特征。在近百年曲折发展历程中,可将颗粒破碎问题研究划分为三个阶段:初步探索阶段、破碎现象描述阶段和广泛研究阶段。试验研究作为颗粒破碎问题研究的一种重要方法,可归纳为天然材料试验和人工材料模拟试验两类。通过整理两类研究方式的研究重点,讨论了现有方法存在的局限性,提出了基于颗粒破碎问题可能的研究方向。     

交通荷载作用下砂土力学性质的颗粒流模拟

采用二维颗粒流方法,建立隧道下卧层砂土的离散元数值试样．通过与室内试验的对比,标定了试样的细观参数,模拟了固结排水条件下砂土在循环等应力荷载作用下的剪切试验,分析了固结方式、平均应力、动应力水平等因素对其动力特性的影响,并从配位数和颗粒间接触力的空间分布和变化规律上对加载过程中的宏观动力特性做出了解释．模拟结果表明：应力-应变关系的非线性以及累积塑性应变与动应力水平正相关;动应力水平越高,剪胀效应越明显而高围压下剪胀效应则不明显;动应力幅值越大,砂土密实度越高,而平均应力越大,则密实度越低．     

滚筒内颗粒混合过程的实验研究

通过自行设计搭建的滚筒实验平台,以玻璃珠为颗粒材料,探究了不同尺寸颗粒的混合/分离过程,并测量不同操作参数下的滚筒功率消耗.实验结果表明:高填充比时颗粒分离现象更明显,呈现典型的小颗粒被大颗粒包围的现象.在低填充比时,对于尺寸接近的颗粒不同转速下的颗粒分离现象不明显.颗粒粒径差距越大,颗粒分离现象越明显.随着滚筒转速和填充比的逐渐增大,功率消耗逐渐增大,而相比之下功率消耗对粒径比的敏感性比较低.     

雾化过程中粒子形貌控制的模型研究

分析了喷雾过程中雾化对粒子形貌变化影响的机理,用合理的假设简化过程,在Ｗｅｂｅｒ数、充填临界值和粒子干燥动力学的基础上,建立了新的模型用以预测不同条件下颗粒的形貌。模型计算结果表明,雾化过程中,高温、高流速、低表面张力和高气液比容易产生变形粒子。     

湍流分离流动中的颗粒弥散机制

为了揭示颗粒在湍流分离流动中的弥散机制,采用大涡模拟方法和颗粒轨道模型,对二维后台阶分离流动中颗粒弥散进行了数值模拟研究。研究给出了不同St数的颗粒在流场中的分布以及瞬时大涡与颗粒相互作用规律,表明大尺度涡对颗粒弥散的影响依赖于颗粒的尺寸等参数。不同St数下颗粒瞬时弥散机制不同,共有3种模式:随着颗粒St数的增大顺序表现为大涡作用模式;大涡与离心力作用模式;惯性力作用模式。进一步分析得到了颗粒进入回流区是大涡与颗粒的相互作用以及壁面的存在共同导致的结果。     

黏性颗粒失流态化过程的实验研究

采用低温黏结的聚乙烯颗粒,在二维半热态内循环流化床实验台上模拟黏性颗粒高温失流态化过程,并对失流态化过程进行了规律性总结,对其床压信号进行了时域分析与频域分析.实验结果表明:从颗粒正常流化到失流态化可分为熔融、分层、成核、成团和死床5个阶段.时域分析中,压力变化可反映出床内失流态化发生的大致时间,标准偏差的变化先于均值的变化;频域分析中,频谱图上主频的变化明显于均值的变化,为防止床内出现失流态化提供了可能;通过对比不同测点的频谱图,可反映出床内最早出现失流态化的位置.     

新型高聚合度聚氯乙烯树脂的颗粒形态研究

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二维自由表面流动的光滑粒子动力学方法数值模拟

在流体微可压缩的假定下,运用光滑粒子动力学(SPH)方法模拟了二维自由表面流动问题.选用正则化五次样条函数作为SPH核函数,由状态方程求得压力,采用显式三步法进行时间积分,利用链表法作为粒子搜索策略,并引入动态粒子模拟边界条件,提出了多项修正措施以弥补SPH方法的缺点.研究表明,文中计算结果与实验数据吻合,计算精度理想,且消除了流体粒子附着在边界上的不合理现象.