振动颗粒混合物中的周期性分聚现象与能量耗散

在垂直振动的激励下, 铜和玻璃珠组成的二元颗粒混合样品存在依次出现分界清晰的三明治, 巴西果, 反巴西果三种分聚结构的周期循环变化现象, 其中出现三明治结构的时段最长(大于90%). 循环周期随振动台频率的增加而增大, 随加速度的增加而减小. 对三种分聚结构的样品能量耗散功率的测量显示, 在相同的振动条件下反巴西果结构的能耗功率最大, 巴西果结构的最小. 利用Hong的凝聚和渗透两机理相互竞争的观点, 并结合能耗功率的测量结果, 可定性解释这个周期性分聚现象.     

三维颗粒气体相分离现象

颗粒体系是一类复杂的耗散体系.在颗粒气体中,耗散性质会使其内部形成局部的凝聚,类似于真实气体中亚稳分解形成的液滴,因此被认为是颗粒气液两相分离的过程. 零重力环境下二维颗粒气体相分离现象已有成熟的流体静力学理论解释,将该理论模型推广到三维情形,发现相分离现象依然存在且具有同样的不稳定性根源,通过理论计算给出了三维相分离发生的具体条件. 同时,用分子动力学方法模拟检验了理论结果,并给出了三维颗粒气体相分离的新形貌. 关键词： 颗粒气体 耗散 相分离 分子动力学模拟     

混合通量差分格式的比较

系统研究了几种混合通量差分格式的构造方法和耗散模型,分别对低速平板绕流、二维跨音速喷管流动和高超音速钝头体无粘绕流进行了数值模拟,结合先进的EASM湍流模型对格式的粘性分辨率和激波稳定性进行了细致的比较分析.结果表明混合通量差分格式兼顾了FDS和FVS格式的优点,具有较高的间断分辨率和数值稳定性.     

温室气体通量测量方法及进展

分析了国内外主要的温室气体通量测量方法,包括针对地球生态系统通量的测量方法和针对人为排放通量的测量方法。梳理了地基原位通量测量网络、地基和星载被动遥感技术和以激光雷达为代表的主动遥感技术的研究现状与进展,分析了当前测量技术对人为碳排放的探测能力。结合国内外发展趋势,展望了为满足全球和区域人为碳排放监测的需求,需要同化原位探测与主动遥感探测数据、通过科学的卫星组网提高时空分辨率并建立不同尺度的模型。     

可调谐半导体激光吸收光谱监测农田气体通量特性研究

可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)具有高选择性,高灵敏度等特性,非常适合监测农田痕量气体交换过程。采用开放式光程的可调半导体激光吸收光谱和非分散红外光谱技术,在封丘农田进行了一个月监测试验。选择CO2作为目标气体,用两种不同光谱技术选择不同的通量计算方法,分别获取农田排放通量。根据实验条件,提出了TDLAS的通量印痕模型,对比分析了两种技术的空间代表性特性,同时分析了数据误差来源和不同外界因素对通量测量的影响特性。结果发现在相同的气象条件下,仪器架设高度越高,光学路径越长,开放光路的TDLAS通量贡献区就越大。这些结果对通量监测中仪器安装有很好的指导意义。     

一个磁流体力学中心型数值通量的耗散控制器

提出一种针对磁流体力学模拟中中心型数值通量的耗散控制器.由于磁流体力学方程组较为复杂,中心型数值通量不需要复杂的特征分解,因而中心型数值格式更适合磁流体力学的数值模拟.但是稳定单调的中心型数值通量比迎风型数值通量耗散大,对此,提出一种控制中心型数值通量数值耗散的控制器.将这个耗散控制器应用于以局部Lax-Feiedrichs格式通量为例的中心型数值通量.两个基准解的数值算例证明方法有效.     

气膜冷却温度场预测的标通量模型评估研究

气膜冷却是燃机高温透平叶片的关键冷却技术,准确高效地预测气膜冷却的温度场对于冷却设计具有重要意义。本文针对圆孔射流密度比(DR)为1、速度比(V R)为0.46的工况,基于大涡模拟(LES)的流场数据,单独求解采用不同标通量模型的时均标量输运方程,对比分析了各个模型的预测效果及其参数影响。评估的标通量模型包括梯度扩散模型(GDH)、广义梯度扩散模型(GGDH)和高阶广义梯度扩散模型(HOGGDH)。结果显示,GDH对射流核心的流向扩散预测较弱,对于温度场的分离再附特征也不能准确捕捉。GGDH和HOGGDH模型能够较好地预测下游扩散,对分离再附现象也有较好的反映。本文进一步指出,GGDH和HOGGDH模型引入雷诺应力从而隐含了垂直于标量梯度的输运模式,使其对温度场的预测更为准确。     

等离子体中的颗粒成长模型

研究等离子体环境下的带电微小颗粒的成长过程．在收集离子和颗粒间凝合两种成长机制中,后者起主要作用,使生成的颗粒粒度接近．基于能量均分定理提出一个简化的模型,推导出颗粒粒度分布函数的动力方程．初步的数值模拟结果证实了上述成长机制的设想. 关键词：     

颗粒速度在颗粒流稀疏流-密集流转变中的作用

用实验和计算模拟的方法研究了颗粒流中的颗粒速度与颗粒流特性的关系.实验研究发现当入口流量固定时，在出口上方高速运动的颗粒会使颗粒流由稀疏流向密集流转变的临界出口尺寸变小.当颗粒流转变为密集流后，颗粒速度的作用被出口上方的颗粒堆积区所消耗，最终变得与颗粒速度无关.二维分子动力学模拟计算得到了与实验相同的结论.通过二维分子动力学模拟计算，还给出了不同颗粒速度下体系的密度和速率在空间的分布图.这些分布图显示随着颗粒到达出口上方的瞬间速度的不同，颗粒堆积区的密度和高度均会改变，并最终导致颗粒流流动状态的改变. 关键词： 颗粒流 颗粒气体 分子动力学模拟     

氘通量在钯中引发的异常核现象

以氚产生、氘通量在钯中引发的核嬗变和热流为例介绍凝聚态核科学(冷聚变)研究动态. Tritium production and the nuclear transmutation induced by deuterium flux inside Pd are described in order to illustrate the condensed matter nuclear science.     

Directed segregation in compartmentalized bi-disperse granular gas

A bi-disperse granular gas in an asymmetrical two-compartment system is studied experimentally. The presence of asymmetry within the range of our experimental parameters results in a directed segregated state and a directed clustering state. This deterministic system does not depend on the initial conditions. A modified flux model based on Lohse's flux model for bi-disperse granular gases is derived. The modified flux model explains qualitatively the experimental results.     

Directed segregation in compartmentalized bi-disperse granular gas

A bi-disperse granular gas in an asymmetrical two-compartment system is studied experimentally.The presence of asymmetry within the range of our experimental parameters results in a directed segregated state and a directed clustering state.This deterministic system does not depend on the initial conditions.A modified flux model based on Lohse’s flux model for bi-disperse granular gases is derived.The modified flux model explains qualitatively the experimental results.     

垂直振动激发下颗粒物质的能量耗散

本文对垂直振动激发下的铜和玻璃珠两种密集颗粒样品,通过实时测量样品盒的加速度和振台对它的作用力,研究了样品的平均耗散功率.实验发现该耗散功率在给定振动强度下随振动频率的变化曲线是一个峰值在几十赫兹的宽峰结构,在给定频率下随强度的变化具有幂率规律,其幂值小于简谐受迫振动模型的幂值2.这些结果将有助于研究测定颗粒流体和气体的迁移系数,以及它们在不同运动模式下的能耗差异.     

Temperature oscillations in a compartmentalized bidisperse granular gas

A granular clock is observed in a vertically vibrated compartmentalized granular gas composed of two types of grains with the same size. The dynamics of the clock is studied in terms of an unstable evaporation or condensation model for the granular gas. In this model, the temperatures of the two types of grains are considered to be different, and they are functions of the composition of the gas. Oscillations in the system are driven by the asymmetric collisions properties between the two types of grains. Both our experiments and model show that the transition of the system from a homogeneous state to an oscillatory state is via a Hopf bifurcation.     

通道宽度对二维粗糙边界斜面颗粒流的影响

在此之前已经报道了二维斜面颗粒流在通道中的分布规律以及二维斜面粗糙边界附近的颗粒 流量密度（ξ=ρ·ν）分布.本文则主要研究通道宽度W对边界附近颗粒流量密度(ξ=ρ· ν)分布的影响.结果表明，颗粒流量密度随通道宽度的变化（ξ W）存在一临界通道宽度W c.在本实验条件下临界通道宽度Wc=70d.当通道宽度小于临界宽度Wc时 ，通道中距边界20d—30d区间内的相对颗粒流量密度随斜面倾斜角的变化可描述为ξ∝( sinθ)α，α是与通道宽度W有关的参数，其数值在032至085之间. 关键词： 二维颗粒流 颗粒物质 颗粒流量密度     

准静态颗粒流流动规律的热力学分析

本文分析了颗粒流的介观结构及其特征,提出了颗粒流的双颗粒温度概念Tkin和Tconf,表征颗粒无序运动和构型无序演化的程度;进而作为非平衡变量,与经典非平衡热力学(classical irreversible thermodynamics,CIT)变量共同构成颗粒流的热力学状态变量集,确定了颗粒流的能量转换规律和熵产生率等,发展了颗粒流双颗粒温度(two granular temperate,TGT)模型.以体积恒定的简单剪切准静态颗粒流为例,结合离散元模拟(discrete element method,DEM),确定了双颗粒温度模型所需的材料参数,分析了颗粒流发展段的规律和稳恒段的有效摩擦系数.     

Cooling kinetics of a granular gas of viscoelastic particles

The evolution of a granular gas of viscoelastic particles in the homogeneous cooling state is studied. The velocity distribution function of granular particles and the time dependence of the mean kinetic energy of particles (granular temperature) are found. The noticeable deviation of the distribution function from the Maxwell distribution and its non-monotonous evolution are established. The perturbation theory with respect to the small dispersion parameter is elaborated and the analytical expressions for the asymptotic time dependence of the velocity distribution function and the granular gas temperature are derived.     

DEM simulation of granular segregation in two-compartment system under zero gravity

In this paper,granular segregation in a two-compartment cell in zero gravity is studied numerically by DEM simulation.In the simulation using a virtual window method we find a non-monotonic flux,a function which governs the segregation.A parameter is used to quantify the segregation.The effect of three parameters:the total number of particles N,the excitation strength F,and the position of the window coupling the two compartments,on the segregation and the waiting time%are investigated.It is found that the segregation observed in zero gravity exists and does not depend on the excitation strength F.The waiting time T,however,depends strongly on F:the higher the F,the lower the waiting time V,The simulation results are important in guiding the SJ-10 satellite microgravity experiments.