血液流动模拟方法对比分析

对现有主要血液流动模拟方法进行了对比研究.以单个直血管为研究对象,分别用牛顿单相流模型、非牛顿单相流模型、液固两相流剪切稀化模型、液固两相流颗粒动力学模型和血液两相流修正模型计算了血液流场,然后对比了五种模型模拟得到的血液动力学参数:血液流速、红细胞体积分数、流体粘度和壁面剪切应力.结果表明:血液组成和粘度方程的选择对血液速度场计算结果有明显影响;流体本构方程和升力公式对壁面剪切应力计算结果均有明显影响;液固两相流颗粒动力学模型计算得到的血液粘度远偏离正常的血液粘度,模型不适用于模拟稳态血液流动;血液两相流修正模型可以较准确模拟红细胞在血管内的径向分布及其影响.研究结果可为今后相关研究中血液模拟方法的选择提供指导.     

宾汉流体稠密两相湍流流动中的二阶矩模型

建立的Bingham流体稠密两相流动的二阶矩-颗粒动力论湍流模型（USM-theta模型）既体现了两相的作用,又体现了屈服应力所引起的附加项,并提出了USM-theta模型下考虑浓度修正值影响的两相湍流流动的算法．利用该模型对圆管内Bingham流体的单相湍流流动、稠密液固两相的湍流流动进行了计算,并和五方程湍流模型进行了比较,结果表明该模型的预测效果更好．利用USM-theta模型对含颗粒的Bingham流体的两相湍流流动进行了模拟,随着屈服应力的增加,Bingham流体相与颗粒相在管道中心附近的主流速度减小．液固两相湍流和Bingham流体两相湍流的计算结果表明屈服应力引起的附加项对流动有很重要的影响．     

多孔介质平板通道发展传热中非局部热平衡时的温度分布特征

研究了多孔介质平板通道中,Darcy流体发展传热强迫对流非局部热平衡下,固相骨架和孔隙流体的温度分布特征．考虑流体流动方向的热传导以及固相和流相相互作用的粘性耗散,根据非局部热平衡的两能量方程模型,得到了常壁温度时多孔介质固相骨架温度和孔隙流体温度的解析解．证明了当两相间的热交换系数趋于无穷大时,两能量方程的温度解趋于局部热平衡时一能量方程的温度解．针对不同的无量纲参数,给出了固相和流相的温度分布状态,通过参数研究,揭示了非局部热平衡强迫对流时温度对无量纲参数的依赖关系．     

固相颗粒在钻井液振动筛筛面上的抛掷运动规律研究

通过δ函数和单位阶跃函数表示平面惯性椭圆振动筛筛面上固相颗粒的受力，建立了微分方程形式的颗粒在筛面上的抛掷运动数学模型。对其解进行分析，给出了颗粒的抛掷周期和抛掷距离对于振动筛或岩屑参数的依赖关系以及这些关系的数值计算分析方法。     

非牛顿流体偏心环空螺旋流的解析解

石油和化工中许多问题需要求解非牛顿流体偏心环空螺旋流。本文全面地研究了幂律流体和宾汉流体在偏心环空中层流螺旋流的流动规律与流动状态的判别。在理论上,根据流体力学原理,运用数学方法,在作者同心环空螺旋流的理论基础上,通过对偏心环空螺旋流流场的无限细分法,给出了该流场的视粘度分布、速度分布、流量和压降方程,进而建立了判别流态的稳定性参数。     

泥石流固液分相流速计算方法研究

泥石流固液分相流速是泥石流对岸坡、防治结构冲击、磨损机理的核心问题．将泥石流体简化为具有相同粒径的固相和具有相同力学性质的液相,基于泥石流体为沿流动方向的一维两相流体,运用两相流理论建立了泥石流固液分相流速控制方程．构建了泥石流平均压力、彻体力及平均表面力的计算方法,尤其通过浆体的Binhanm体流变方程、Bagnold颗粒相互作用试验成果建立了控制体平均表面力计算方法;建立了固液两相流速比例系数,以及理论固相流速与实际流速的比例系数．据此求解控制方程得到了固液分相流速计算方法,该方法既可同时适用于粘性泥石流和稀性泥石流,也可在泥石流爆发以后通过现场采集沉积物分析反求泥石流爆发期间的分相流速．工程实例分析显示,该方法计算结果与实测结果吻合较好．     

液固两相圆柱绕流尾迹内颗粒扩散分布的离散涡数值研究

基于离散涡方法求得的非定常水流场和颗粒的Lagrange运动方程,数值模拟了稀疏液固两相圆柱绕流尾迹内颗粒的扩散分布．获得了流动的涡谱与3种不同St数颗粒（St=0.25,1.0,40）在流场中的分布．通过引入扩散函数来定量表示颗粒在流场中的纵向扩散强度,并计算得到了不同St数颗粒的扩散函数随时间的变化．数值结果揭示出了液固两相圆柱绕流尾迹中的颗粒扩散分布与颗粒的St数和尾涡结构密切相关:1) 中小St数(St=0.25～4.0)颗粒在运动过程中不能进入涡核区,而在旋涡结构的外沿聚集,且颗粒的St数愈大,其越远离涡核区域;2） 在圆柱绕流尾迹区域内,中小St数(St=0.25～4.0)颗粒的纵向扩散强度随其St数的增大而减小．     

粘弹性流体在渐缩毛管中渗流规律研究

驱油用聚合物溶液是粘弹性流体,当其在多孔介质中流动时由于拉伸变形会产生额外耗散,因此拉伸压降是不可忽略的.将Binding等人通过机械能平衡原理和最小能量原理建立的非牛顿流体入口收敛流动理论推广应用于渐缩毛管,并以幂指数关系表征剪切粘度与剪切速率关系、第一法向应力差与剪切速率关系、拉伸粘度与拉伸速率关系,从而建立了适用于描述粘弹性流体流动特性的渗流模型,分析了粘弹性流体在渐缩毛管中的渗流规律,利用建立的模型可以准确反映粘弹流体的渗流特性.     

风沙二相流动的三流体模型

本文来用连续介质观点研究风沙运动，这一工作的关键在于如何正确地模化颗粒相的应力．通过对气－团二相流研究中常用的双流体模型的分析，我们发现此模型在研究风沙运动时有相当的缺陷，即使是研究最简单的风沙流──定常二维充分发展的流场也是如此．基于此，我们提出了将向上、向下运动的颗粒用两种拟流体来表征的三流体模型．相对于双流体模型，三流体模型较好地反映了流场的内部结构及边界状况对流动的影响，而且固相应力的主要部分也可用应变量显式表示．对近似求解相当有利．最后，本文给出了三流体模型的风沙流运动方程组并讨论了相应的边界条件的提法．     

两平行圆盘间或两圆球间存在二阶流体时的挤压流动

为了进行湿颗粒群的离散元模拟,研究两圆球颗粒间二阶流体在挤压流动时的法向粘性力．首先用小参数法对两平行圆盘间二阶流体挤压流动的速度场和正应力分布进行了近似分析,然后用类似的方法,分析任意两圆球间二阶流体的挤压流动,得到了压力分布和法向粘性力的解析解．     

精确计算Bingham流体圆管层流压降及速度分布规律的新方法

Bingham(宾汉)模型情况下,多采用通用公式进行圆管层流压降的解析计算,即将Bingham模型本构方程代入粘性流体圆管层流流动通用公式进行计算,仅能得到压降的解析解.新方法结合Bingham流体本构方程与运动方程,建立有关力学平衡方程,并运用代数方程的根式解理论对圆管层流流动时的非线性方程进行求解,可直接求得Bingham流体圆管层流压降及速度流核区半径的解析解,进一步可求得圆管层流速度解析解;Bingham流体圆管层流速度的直接影响因素为流量、塑性粘度和屈服值,研究发现速度流核宽度与屈服值成正比,与流量及塑性粘度成反比,且流核的宽度越大,流核区的速度越小.     

固液两相流中的K-ε双方程湍流模式*

建立了固液两相流中更一般的K-ε双方程湍流模式。模化了固相和液相的连续方程、动量方程及K方程和ε方程。该湍流模型考虑了固液两相间速度的滑移,颗粒间的作用及相间作用。使用本文所建立的湍流模型,数值预测了一管湍流中的沙水混合流动,其预测结果与实验结果比较一致。     

气固两相流和气液两相流的掺混问题

在工业生产中气固两相流和气液两相流的掺混是一个常见问题.在这个掺混流动过程中,颗粒团将形成,且在颗粒碰撞聚结效应和分裂效应相平衡时,颗粒团将具有稳定半径.本文引入了颗粒团线尺度数密度分布函数n(a,,t),从分子运动论的观点出发,导出了颗粒团线尺度数密度分布函数的控制方程.最后,在气相流速非常缓慢的情况下,得到了颗粒团平均稳定半径的表达式.     

固液两相流中的K－ε双方程湍流模式

建立了固液两相流中更一般的Ｋ－ε双方程湍流模式．模化了固相和液相的连续方程、动量方程及Ｋ方程和ε方程．该湍流模型考虑了固液两相间速度的滑移，颗粒间的作用及相间作用．使用本文所建立的湍流模型，数值预测了一管湍流中的沙水混合流动，其预测结果与实验结果比较一致．     

沉降过程的扩散机理及其数学表达式

本文分析了固液二相流体中的扩散机理，并从水流的紊动出发，指导出固体颗粒在二维水流中分布的理论公式。     

气固两相流动系统基本特征的大规模模拟

运用基于颗粒运动分解思想的硬球模型模拟了气固两相流动系统的基本特征，讨论了操作条件对其的影响，其模拟结果表明：与国际上现有 用型模型相比，基于颗粒运动分解思想的硬球模型具有更为真实的优点，它能够定性而形象地复现气固流化系统的实验特征。     

悬移质与推移质分层管流的阻力特性

本文着重探讨管道中悬移质与推移质分层流动的阻力特性.文中提出,粗颗粒、高浓度的两相流动中,颗粒间的碰撞力对颗粒的悬浮和运动起着重要的作用.在这个理论基础上,导出了阻力系数公式,并得到验证.试验证明,扩散理论不足以描述这类流动.粗颗粒的悬浮运动是否增耗水流的能量,主要取决于碰撞力与紊动力之间的对比消长.在高浓度情况下,粗颗粒悬移质明显地增大了水流的能量损失.推移质的存在将使两相流动的阻力损失显著增大,其增阻率与水流条件及颗粒特性之间存在有一定的函数关系.     

气液两相流动数学模型在同心式泡沫发生器优化中的应用

为了给冲砂洗井泡沫的制备和关键工艺设备研制提供理论基础,应用气液两相流动数学模型对泡沫发生器内部流场进行模拟计算.通过改变出气管顶端的倾角和出气管至入口变径腔距离来分析泡沫发生器内部速度和压力对流场影响,得到更科学合理的泡沫发生器结构参数.     

T型微通道内液滴在幂律流体中运动机理的格子Boltzmann方法研究北大核心CSCD

采用非Newton不可压两相流格子Boltzmann模型研究了T型微通道内Newton液滴在非Newton幂律流体中的运动过程.研究了非Newton流体幂律指数n、主管道毛细数Ca、两相流量比Q、两相黏度比M以及主管道壁面润湿性θ对液滴在T型微通道内的形成尺寸、形成时间和变形参数(DI)的影响.研究结果表明:首先,主管道流体幂律指数n从0.4增加到1.6时,液滴的形成尺寸近似呈线性减小,而液滴的形成时间和变形参数先快速减小,然后缓慢减小;其次,黏度比对液滴形成尺寸、液滴形成以及变形参数的影响与幂律指数的影响基本一致;再者,随着Ca和主管道壁面润湿性的增加,形成液滴的尺寸近似呈线性减小,形成液滴的时间和变形参数先快速减小然后缓慢减小,且减小趋势随幂律指数的增加而减缓;最后,研究结果还表明主管道和子管道的流量比Q越大,液滴形成时间越长,液滴形成尺寸和变形参数越小.     

任意流场中稀疏颗粒运动方程及其性质

通过研究和比较稀疏刚性颗凿相对流体运动时所受到的各种人艇力,并考虑在不同流动条件下各作用修正问题从而得到了任意流场中稀疏颗粒运动方程的一般形式,然后分析了该方程的数学性质,采用积分变换方法对该方程的基本形式进行了理论解析,最后探讨了闰物理性质对其运动规律的影响,以及几种典型流场中稀疏颗粒的运动特性,得到了一些有意义的结论