周期性通道内非牛顿流体的流动与换热的实验研究

本文用实验方法研究了两种不同浓度的非牛顿流体（ＰＡＭ溶液）在不同温度下的流变曲线及其在周期性通道内的流动与换热规律。实验结果表明,两种ＰＡＭ溶液的稠度系数Ｋ随温度升高而减小,而流变指数ｎ则随温度升高而增加。两种浓度ＰＡＭ溶液在周期性通道内的换热强度和阻力损失均比水高。同时,在Ｒｅ 在１０～５０的范围内,通道内非牛顿流体的流动与换热规律可整理成形如 Ｎｕ＝ Ｃ１Ｒｅ＊ｍ１和 ｆ＝ Ｃ２Ｒｅ＊,ｍ２的形式。     

地层静温预测的非牛顿流体数学模型

根据热力学参数、泥浆参数及井筒结构参数等，先选定一个地层温度梯度进行计算，得出泥浆出口温度.将此计算值与实测温度值比较，按照比较结果再修正所选的地层温度梯度.如此反复，直到得出合理的地层温度梯度.在此基础上，从热力学及流体力学等有关方程出发， 经过推演得到井壁上温度随深度变化以及地层温度分布的数学模型.由于钻井过程中泥浆、 岩石及其温度场间是相互作用、相互影响的，这为研究热 流 固耦合渗流过程的理论与应 用提供了一种新的方法. 关键词： 温度梯度 非牛顿流体 数学模型     

微多孔介质非牛顿流体格子Boltzmann模拟

根据修正Blake-Kozeny方程对Herschel-Bulkley模型的非牛顿流体在微多孔介质中流动的定量描述,通过增加外力项建立了非牛顿流体在宏观多孔介质中的格子Boltzmann模型,并将该模型应用到平板多孔介质中非牛顿流体的电渗驱动流模拟。对多孔介质渗透性参数和非牛顿流体流变性参数的影响进行模拟和分析,获得了各种参数对多孔介质中非牛顿流体流动速度的影响规律。     

方形通道内非牛顿流体的强化传热

对非牛顿流体在小尺寸方形通道内的低雷诺数受迫对流传热进行了实验研究。实验用介质为１５００ｗｐｐｍＣａｒｂｏｐｏｌ－９３４中性水溶液。通道顶壁受到等热流加热。结果表明，流体粘弹性与传热的相互作用取决于雷诺数的大小。当表观雷诺数Ｒｅ＞１１．５时，非牛顿流体开始强化对流传热。Ｒｅ数越高，传热强化的程度越大。流体的阻力系数则几乎不受粘弹性的影响。     

垂直上升管内非牛顿流体流动沸腾的壁温工况和临界热负荷

本文研究了一种非牛顿流体-高聚物水溶液在垂直上升管内强制流动沸腾过程中的壁温沿管长变化及临界热负荷的特点，并考察了高聚物种类、浓度、质量流速等对临界热负荷和壁温工况的影响。     

非牛顿流体沿竖直平板自然对流传热的计算研究

非牛顿幂次流体沿竖直平板层流自然对流为非线性两点边值问题,其速度场与温度场需耦合求解。采用几种数值方法对该问题进行了计算,研究了各种普朗特数(Pr)及不同幂次流体对沿壁面平均努赛尔数(Nu)的影响变化,并与有关文献的结果进行了对比分析。     

非牛顿流体在周期性渐扩渐缩通道内层流流动与换热的实验研究

本文用实验方法研究了浓度为１５００ｗｐｐｍ的聚丙烯酰胺（ＰＡＭ）溶液在周期性渐扩渐缩通道内层流流动与换热问题。研究表明,大约经过８个周期后流动进入充分发展阶段,而换热则要经过大约２０个周期后才能进入充分发展阶段。在充分发展阶段,阻力系数和换热Ｎｕｓｓｅｌｔ数随广义 Ｒｅｙｎｏｌｄｓ数的变化关系式分别为： ｆ＝ １３５ × Ｒｅ＊－０．６３２和 Ｎｕ＝ １０．５ × Ｒｅ＊０．５９８。     

正方形小通道内的非牛顿流体-氮气两相流动流型的实验研究

对水力直径为2.5 mm的正方形小通道内的非牛顿流体-氮气的垂直向上两相流动流型进行了可视化实验,工质分别为:浓度0.2%的聚丙烯酰胺(PAM)和0.2%的黄原胶(XG)水溶液,表观气速0.1～100 m/s,表观液速0.01～6 m/s.观察到的典型流型有:弹状流、搅拌流、弹环状流和环状流,其中弹环状流未见于水-空气上升流动.在PAM-氮气实验中发现了一种新流型-泡状-弹状流.通过流型图对比,发现非牛顿流体的搅拌流区域较牛顿流体窄,弹状-搅拌流转变线也明显右移,非牛顿流体的黏性对流型转变的影响较大.     

非牛顿流体剪切稀化特性的分子动力学模拟

非牛顿流体在微流控系统及生物医学等领域具有广泛应用.采用分子动力学模拟方法,以羧甲基纤维素钠分子和水分子构成的系统为研究对象,模拟了不同剪切速度下羧甲基纤维素钠溶液的构型演变,采用溶质分子的均方位移和近表面水分子层的相对剪切速度表征溶液黏度的变化,着重分析了氢键作用对溶液黏度变化的影响.结果表明:羧甲基纤维素钠溶液中水...     

椭圆柱体在牛顿流体中运动的格子Boltzmann方法模拟

用格子Boltzmann方法建立了椭圆柱体的二维动力学模型，利用所建立的模型，数值模拟了 牛顿流体中不同形状的椭圆柱体在相同初始条件下的运动和同一椭圆柱体在不同初始条件下 的运动，并通过比较相同条件下圆柱体的运动，讨论了椭圆柱体二维运动的特征，得到了一 些有意义的结果. 关键词： 格子Boltzmann方法 椭圆柱体 牛顿流体     

刮膜蒸发器内非牛顿流体流场特性数值模拟

刮膜蒸发器是通过旋转刮板强制成膜,可实现高黏度非牛顿流体类物料平稳蒸发的新型高效蒸发器.蒸发器内流体的流动、分布与传输机制直接决定了蒸发器的蒸发效率与功耗.不同于现有研究主要基于牛顿流体开展,本文针对不同黏度的非牛顿流体,建立蒸发器三维计算流体动力学模型,系统研究了蒸发器内的流场分布特性和成膜机理.结果表明:低黏非牛顿流体的流场分布特性和牛顿流体类似,物料可在壁面形成均匀且连续的液膜;随着黏度的增加,液膜的均匀性和连续性逐渐变差.通过对流场分布与传输形式的研究,结合液膜分布、速度分布、剪应变率分布,以及黏度分布进行对比分析发现,蒸发器内部结构与运行状态形成的剪切场与黏度分布是蒸发器良好成膜的关键.此外,提出对刮板前缘进行弯折可辅助高黏流体液膜铺展,并对最佳弯折角度进行探索.本研究为刮膜蒸发器的设计和应用提供了理论指导与依据.     

刮膜蒸发器内非牛顿流体流场特性数值模拟

刮膜蒸发器是通过旋转刮板强制成膜,可实现高黏度非牛顿流体类物料平稳蒸发的新型高效蒸发器.蒸发器内流体的流动、分布与传输机制直接决定了蒸发器的蒸发效率与功耗.不同于现有研究主要基于牛顿流体开展,本文针对不同黏度的非牛顿流体,建立蒸发器三维计算流体动力学模型,系统研究了蒸发器内的流场分布特性和成膜机理.结果表明:低黏非牛顿流体的流场分布特性和牛顿流体类似,物料可在壁面形成均匀且连续的液膜;随着黏度的增加,液膜的均匀性和连续性逐渐变差.通过对流场分布与传输形式的研究,结合液膜分布、速度分布、剪应变率分布,以及黏度分布进行对比分析发现,蒸发器内部结构与运行状态形成的剪切场与黏度分布是蒸发器良好成膜的关键.此外,提出对刮板前缘进行弯折可辅助高黏流体液膜铺展,并对最佳弯折角度进行探索.本研究为刮膜蒸发器的设计和应用提供了理论指导与依据.     

多相非牛顿流体驱替过程的格子Boltzmann模拟

将非牛顿流体模型引入多相格子Boltzmann方法（LBM）,研究多相非牛顿流体的驱替过程.首先以牛顿流体驱替过程作对照,比较非牛顿流体的驱替特性.然后基于简单结构模型,分析不同界面张力下,非牛顿流体的驱替能力和驱替过程中被驱替相的形态变化规律,揭示界面张力的影响机理.结果表明：界面张力在驱替过程中起阻碍作用,其它参数相同情况下,界面张力越低,流体的驱替能力越强.最后,结合四参数随机生长（QSGS）结构生成方法,模拟不同压差、不同界面张力以及不同润湿性条件下多孔复杂结构内的非牛顿多相驱替过程,分析这些参数对过程的影响.     

非牛顿流体液滴袋状破碎的数值模拟研究

本文利用简化的水平集–流体体积耦合算法(S-CLSVOF)及自适应网格加密技术,对非牛顿流体液滴袋状破碎过程进行三维数值模拟。基于Herschel-Bulkley型非牛顿流体模型,计算分析了在不同韦伯数下液滴袋状破碎的形变程度、气液界面发展过程及曳力系数变化趋势。结果表明:在低奥内佐格数下的液滴袋状破碎过程中,非牛顿流体相较于牛顿流体在破碎后出现了较为明显的液丝。而随着韦伯数增大,非牛顿流体液滴在流向与径向上的形变程度加剧,曳力系数增大,气液界面变化显著。     

b／a＝0．5的椭圆形通道内非牛顿流体的强化传热

对非牛顿流体在小尺寸椭圆形通道内的层流受迫对流传热进行了实验研究。实验介质为１５００Ｗｐｐｍ的Ｃａｒｂｏｐｏｌ－９３４中性水溶液。采用直接通电的方法对管壁四周等热流加热。结果表明，椭圆通道内，非牛顿流体Ｃａｒｂｏｐｏｌ水溶液的换热强于牛顿流体水，约高出水５０％左右，说明粘弹性流体在椭圆形通道内也产生二次流并能强化换热；与同种浓度的Ｃａｒｂｏｐｏｌ水溶液在方形通道内的换热结果相比，椭圆通道内的换热高于方形通道。流体的压力降则不受粘弹性的影响，仍符合幂律流体的阻力系数关系式（ｆ＝１６／Ｒｅ＊）。     

水合物浆体在水平细管中的流动特性研究

TBAB水合物浆体是一种有较好应用前景的蓄冷材料,作为空调的载冷剂,可以大幅度降低输送功耗.本文实验研究了质量分数为0~19.2%的TBAB水合物浆体在内径为2.0 mm和4.5 mm圆直管中的流动特性.通过测量水合物浆体的流量和压降得到其流动曲线,采用幂律模型描述浆体的流动特性,得到浆体的本构方程,实验测得的摩擦系数与关联式有较好的吻合。     

数值模拟二维槽道内Oldroyd—B流体的流动

提出了一种求解Ｏｌｄｒｏｙｄ－Ｂ流体流动的数值方法。该方法采用有限体积离散，在求解连续方程时引进了Ｃｈｏｒｉｎ的人工可压缩性；求解本构方程时考虑了迎风处理的技巧；离散后的方程采用Ｇａｕｓｓ－Ｓｅｉｄｅｌ线松弛迭代求解全流场。     

组合的一种高效非递归实现方法及在多项式展开中的应用

本文给出了一种用非递归方法实现从ｎ个元素中取出ｍ个元素的组合算法描述，Ｃ语言程序，并将此方法用于多项式展开的算法描述Ｃ语言程序。     

一种高能效无线传感器网络MAC协议研究

为了解决无线传感器网络中MAC层空闲侦听、冲突和控制开销所带来的无效功耗等问题,提出了一种高能效无线传感器网络动态非等分时隙MAC新方法;该方法依据网络拓扑和监测类型分析了覆盖率模型,设计了通过选举最低剩余能量节点为休眠节点的动态选举算法,推导得到了非等分配时隙协议的算法公式,同时,采用簇内单向广播的时钟同步算法保证了网络节点拥有相同的时间基准;在无线传感器测试床上进行仿真对比实验,结果表明该方法较好地实现了动态调节工作节点数量和非等分传输时隙的协议功能,MAC层的能量有效性显著提高;该方法可有效使用网络能量,延长网络生命周期,是一种高能效的无线传感器网络MAC协议。     

冰浆流动特性研究进展

冰浆是当前载冷和蓄冷材料领域的研究热点,有着良好的流动和换热性能.综述了冰浆在管道、泵等输配部件内的流动特性;探讨了含冰率、流速、初始溶液浓度等因素对冰浆流动形态、流变特性以及流动压降的影响;在总结冰浆流态转换规律的基础上,分析了冰浆的流变模型和其在不同部件中流动的压降特性.