分层流与环状流中聚合物减阻效应研究

对天然气管道在多相流状态下的管道效率与减阻率的关系进行了理论分析,以水-空气混合流体模拟天然气管道中的分层流与环状流,在65 mm的水平管中对聚合物的多相流减阻进行了试验研究。理论计算与试验结果都表明,聚合物对多相流的减阻率随表观气速的增大而略有降低;对液体有62％减阻率的聚合物,对环状流的减阻率可达到40％左右,对分层流的减阻率可达到26％左右,使多相流的管道效率明显提高。     

撞击流内相间传热传质理论模型研究

将直接模拟蒙特卡洛(DSMC)方法与传热传质理论相结合,建立了考虑颗粒碰撞与热质传递过程的气固两相撞击流理论模型。应用所建理论模型计算分析了撞击流内的热质传递过程,以及颗粒预热温度对传递过程的影响。结果表明:利用所建模型对撞击流干燥过程的计算结果合理、正确,该模型能够有效地用于撞击流内传热传质过程的理论分析;撞击流内传递过程的有效体积位于两喷嘴之间区域,且在撞击区内的传递过程得到强化;提高颗粒的预热温度可以有效提高干燥装置的干燥强度。     

尾迹流中大尺度涡的三维理论模型

根据流动稳定性理论,在边界层外区大尺度涡理论模型的基础上提出了一种解释尾迹流中大尺度涡产生机理的三维理论模型。采用该模型对NACA0012翼型尾缘后0．1到0．3倍弦长区域的流动进行计算,得出的流场结构及大尺度量的等值线等与实验符合一致,说明该理论模型能够很好地捕捉到尾迹流中大尺度结构的主要特征。该模型的提出为开展尾迹型流动的实验和数值模拟研究提供理论支持,同时为研究尾迹对流动的影响,特别是叶轮机内部的流动前一级叶栅尾迹对下一级叶片边界层的干扰提供了很大的简化。     

撞击流中颗粒碰撞传热理论模型研究

建立了考虑颗粒接触面导热的颗粒碰撞传热模型,相应完善了气固两相撞击流理论模型,并对不同条件的撞击流干燥过程进行了模拟。计算结果与实验结果非常吻合,从而验证了所建模型的正确性。本文还分析了颗粒碰撞传热、加料方式以及喷嘴间距对撞击流干燥性能的影响规律。结果表明:在本文所涉及的撞击流干燥过程中,颗粒碰撞传热对干燥性能的影响并不明显;单边加料时颗粒物料的降水幅度及撞击流装置的干燥强度都明显大于双边加料的工况;喷嘴间距较大时,物料的降水幅度及装置的干燥强度均较大。     

新型三通分配器中环状流相分离预测

实验三通型分配器主管侧壁均匀分布8个直径为3.5 mm小孔,主管中的气液混合物不是直接进入侧支管,而是通过安装在主管外壁上的环室进入侧支管.在水平管空气一水实验台上进行了实验,发现与传统三通型分配器分配特性不同,液相会优先进入侧支管,从而侧支管干度小于主管.建立了相分离预测模型,认为对于环状流,液相主要来自于穿过小孔上方的液膜,而气相根据小孔两侧阻力进行分配.模型预测值与实验结果吻合得很好,最大误差为7.24%.     

环形管环状流临界热负荷解析模型

根据环形管内流动与传热的特点,重新定义了环形管的水力直径和热周直径,基于圆管环状流CHF解析模型,得到了环形管内环状流临界热负荷解析模型。该模型可以预测环形管内沸腾两相流环状流时在不同加热方式下发生的临界热负荷,加热方式包括有内侧加热、外侧加热、两侧同时加热等。数值预测结果与文献数据比较表明本文的解析模型在P=0.57-15.01.MPa,G=198-3789.5 kgm-2s-1,xc=0.068-0.855,L/Dhe=19.3-539.5范围内预测良好。     

柔性管内油水环状流流动结构数值模拟

海洋中柔性管道受到外界猛烈撞击,撞击物的不同会导致管道内流道结构发生不同的改变.为探寻流道结构变化对环状流动结构的影响规律,采用N-S方程和湍流模型描述流体运动,用VoF模型与CSF模型追踪油水界面,建立数值方程与分析模型,分析流道不同形式的结构变形、不同程度变形和不同流速下油水环状流在管内的湍动能和漩涡结构演变,及环状流流型的演变和压力场的演变.分析结果表明:凹陷变形程度越大,漩涡的强度及面积越大,V形变形影响远大于○形变形影响,环状流的流型发生改变时仍然保持着水相包裹油相的稳定状态,最大压缩区域的油水界面压强也随之增大,且增速变大.所得结论对研究油水环状流在柔性管道运输中的稳定性具有一定指导意义.      

导流式气泡泵理论模型与实验研究

应用两相流分相模型理论,建立了导流式气泡泵在绝热弹状流工况下工作特性的理论模型。并以饱和水为工质,对该气泡泵的稳态工作过程进行了实验研究,实验结果与理论分析结果相一致。结果表明,随着气体流量或沉浸比的增加,提升管中两相流流型将发生改变,从而使实验结果与理论分析曲线逐渐偏离;流型改变使液体提升量随气体流量增加的增速减缓,对液体提升量并无抑制作用;系统的总压降中,影响最大的是提升管中两相流的摩擦阻力。     

激光散斑漂移现象的理论模型与成像实验

基于傅里叶光学原理,建立了数值计算客观及主观激光散斑图样的方法.利用几何光学成像原理,推导了主观散斑现象中散斑及光斑漂移速率的表达式.搭建了成像实验装置,观察主客观散斑及其漂移现象.结合相关函数、快速傅里叶变换算法以及卷积定理,建立了基于图像处理定量计算散斑及光斑漂移量的方法.实验结果、数值计算结果、几何光学理论均互相符合,表明了数值方法与几何光学理论的正确性,为激光散斑漂移现象提供了系统性的研究方法和直观的理解.     

序加实验理论模型误差修正的研究

针对序进应力加速实验理论模型中数学算法的误差,提出一种新的计算模型,新模型利用计算机编程辅助计算,显著地减小了模型误差.利用新、旧模型算法对理论数据进行计算,表明原模型算法存在13%以上的激活能计算误差以及150%以上的寿命计算误差（Q≤10　eV）,而新模型算法可以将激活能误差控制在1%以内,寿命计算误差控制在-41%以内.     

序加实验理论模型误差修正的研究

针对序进应力加速实验理论模型中数学算法的误差,提出一种新的计算模型,新模型利用计算机编程辅助计算,显著地减小了模型误差.利用新、旧模型算法对理论数据进行计算,表明原模型算法存在13%以上的激活能计算误差以及150%以上的寿命计算误差（Q≤10　eV）,而新模型算法可以将激活能误差控制在1%以内,寿命计算误差控制在-41%以内. 关键词： 加速实验 序进应力 理论模型 误差修正     

水平微肋管内基于气液环状流流型的沸腾传热理论模型

本文提出了基于气液环状流的水平螺旋微肋管内沸腾传热理论预测模型.在模型建立过程中,假设环状流液膜是由基底液膜和叠加扰动波液膜单元组成,将无量纲准则数Fr0=G/[gdeρv(ρl-ρv)]0.5作为汽液两相流环状流理论模型的判据建立的模型理论预测值与已由的四种不同结构的微肋管、三种有机工质下得到的实验数据进行了比较,结果表明,在Fr0＞4.0时,提出的环状流预测值理论值或者和预测值符合得较好,或者大幅度改善了原有分层流模型的预测效果,充分说明了提出的环状流理论模型的合理性.     

等离子体流注入实验

本文叙述简单磁镜中,等离子体流注入的实验结果。被磁镜场捕获的等离子体驱动了m=1的交换不稳定性,等离子体发生破裂的临界β值约5％,导电壁的线结效应对交换模有稳定作用。     

远距离环状干涉条纹形成的初步实验

针对远距离激光干涉成像中条纹的形成进行了研究。分析了成像所需条纹的特点,表明干涉条纹成像系统的带宽决定于条纹的空间带宽。讨论了传统的迈克尔逊干涉仪结构在激光干涉成像中应用的不足之处,并在迈克尔逊干涉仪的基础上,提出一种变形的光路结构,用于在远距离上形成圆对称环状干涉条纹,同时报道了利用该变形结构在约50m的距离上观察到的条纹,表明了该光路结构的可行性。     

环状干涉条纹成像技术的实验研究

从傅里叶分析的角度来讨论环状干涉条纹成像的处理过程,并报道二维连续散射目标的成像实验。激光干涉条纹成像是利用激光源在空域形成的干涉条纹同目标间的相对运动来提取目标的图像信息。对利用环状干涉条纹的激光干涉成像,其机理常用全息理论来解释。     

远距离环状干涉条纹形成的初步实验

 针对远距离激光干涉成像中条纹的形成进行了研究。分析了成像所需条纹的特点，表明干涉条纹成像系统的带宽决定于条纹的空间带宽。讨论了传统的迈克尔逊干涉仪结构在激光干涉成像中应用的不足之处，并在迈克尔逊干涉仪的基础上，提出一种变形的光路结构，用于在远距离上形成圆对称环状干涉条纹，同时报道了利用该变形结构在约50m的距离上观察到的条纹，表明了该光路结构的可行性。     

环状干涉条纹成像技术的实验研究

 从傅里叶分析的角度来讨论环状干涉条纹成像的处理过程，并报道二维连续散射目标的成像实验。激光干涉条纹成像是利用激光源在空域形成的干涉条纹同目标间的相对运动来提取目标的图像信息。对利用环状干涉条纹的激光干涉成像，其机理常用全息理论来解释。     

拖曳体激发内波时空特性实验及其理论模型

在具有密度跃层的分层流体中,采用沿水槽中纵剖面对称布置电导率探头阵列的方法,对1个球体和2个不同长径比细长体在拖曳运动下激发内波的时空特性进行了系列实验.结果表明:存在一个与长径比近似为线性关系的临界Froude数Frc,当FrFr_c时,内波相关速度均与物体运动速度一致,体积效应内波为主控内波,内波波高均随拖曳速度增大而先增大后减小,Lee波峰值对应速度随长径比增大而增大;当FrFr_c时,内波相关速度均小于物体运动速度,其相关速度Froude数Fr_(iw)均在0.43—1.18之间的一个条带内变化,尾迹效应内波为主控内波,内波波高均随拖曳速度增大而近似线性增大.此外,从波形结构上看,体积效应内波关于水槽中纵剖面是对称的,而尾迹效应内波关于水槽中纵剖面是不对称的.结合上述实验结果,在已有针对拖曳球产生内波的等效源理论模型基础上,针对体积效应内波,提出了不同长径比模型的等效源移动速度和体积的设置方法;针对尾迹效应内波正对称和反对称这一特性,提出了正对称组合源和反对称组合源理论模型及其参数设置方法.所得计算结果在波高、波形结构和波系分布上与实验结果符合良好,表明了所提出的理论模型及其参数设置方法的合理性和有效性.     

红外激光心肌打孔的理论模型和实验验证

根据激光与心肌组织的作用规律和热力学理论建立了红外激光心肌打孔的理论模型,推导出红外激光心肌打孔的深度和打孔时间之间的定量关系.并用100 W连续输出的CO2激光在猪的心脏上进行了激光心肌打孔实验,实验结果和理论推导结果在一定范围内能够较好地吻合.     

镁金属孪晶变形的实验和理论模型研究进展

孪晶变形作为密排六方(HCP)镁金属的重要变形机制,对镁金属的塑性硬化、破坏和织构演变等具有重要影响。影响孪晶变形的因素较多,有取向织构、晶粒尺寸、应变率、温度、晶界和应力状态等。首先重点介绍了前3种因素对镁金属孪晶变形的影响,孪晶的启动不再单一地考虑与取向相关的Schmid定律,需结合与临近晶粒间的应变兼容,晶粒尺寸对孪晶的影响同样可以采用Hall-Petch关系描述,只是关系式的斜率比滑移更大,提高应变率对孪晶成核和成长都有一定的促进作用;然后分析了现有常见的孪晶理论模型,最后展望了孪晶变形在实验和理论模型方面的发展方向。