拐角空间中悬浮铝粉尘爆轰后效的三维数值模拟

建立三维的铝粉-空气两相爆轰计算模型,采用时-空守恒元解元（CE/SE）方法求解,并开发了悬浮铝粉尘爆轰的三维数值模拟程序.基于消息传递接口（MPI）技术实现了程序的并行化设计.通过对激波管问题以及爆轰管中铝粉-空气两相爆轰实验的模拟验证程序的可靠性.对拐角空间中左侧浓度为368 g·m^-3的铝粉-空气混合物两相爆轰及其在拐角空间右侧和下方空气域内形成的冲击波和温压效应开展数值模拟,获得复杂空间内爆轰波或冲击波的传播、反射以及绕射过程.结果表明：两相爆轰在离铝粉尘区域2 m远的空气域内产生的后效冲击波能达到2.66 MPa的固壁反射压力,火球燃烧范围会超出初始铝粉尘区域约0.8 m,并且造成初始铝粉尘区域附近1.5 m范围内空气的温度高达1 600 K.模拟程序可用于铝粉尘爆轰的后效研究,对工业安全及其防护具有指导意义.     

悬浮RDX炸药粉尘爆轰的数值模拟

用两相流模型对悬浮RDX炸药粉尘爆轰波进行了数值模拟。RDX炸药颗粒在爆轰波阵面后的高温高速气流中加速并升温,颗粒表面发生熔化。参考液滴在高速气流作用下剥离的效应,假设炸药熔化部分在高速气流的作用下发生剥离,破碎成极小的颗粒,瞬时发生分解反应,释放出能量支持爆轰波传播。数值模拟了在不同粒径和浓度的悬浮RDX炸药粉尘中爆轰波的发展与传播过程,得到了爆轰波流场中气-固两相的物理量分布,并确定了爆轰波参数。在较低的RDX粉尘浓度条件下,爆轰波阵面压力的峰值曲线出现振荡。当RDX粉尘浓度在80~150 g/m3时,数值模拟得到的爆轰波阵面压力峰值曲线的振荡是规则的;当RDX粉尘浓度为70 g/m3时,爆轰波阵面压力峰值曲线出现不规则振荡。     

气液爆轰波及冲击波传播的数值研究

采用高分辨率ＴＶＤ格式、ＭａｃＣｏｒｍａｃｋ格式和二维轴对称气液两相方程组数值模拟了气液爆轰的发展过程及冲击波误减规律,计算结果与国内外研究结果符合良好。     

CE/SE方法数值模拟炸药粉尘爆轰

采用CE/SE方法数值模拟悬浮在空气中的RDX炸药粉尘的两相爆轰过程.炸药颗粒在爆轰波阵面后的高温高速气流中加速并升温,释放能量支持爆轰波传播.数值模拟爆轰波管中的粉尘爆轰,得到爆轰波流场中的物理量分布,确定爆轰参数,数值结果与文献符合较好.数值模拟复杂通道中的炸药粉尘爆轰,预测了爆轰波的发展和传播过程以及爆轰波后的流场演化.数值结果表明CE/SE方法能成功模拟气体-固体两相爆轰,为粉尘爆轰的研究提供了新的数值预测手段.     

气相爆轰波数值模拟中化学反应模型研究

 基于改进的时 空守恒元解元算法对气相爆轰波数值模拟中3种常用化学反应模型(二步模型,基元反应模型和Sichel的二步模型)进行了考察。对平面爆轰波和具有胞格结构的爆轰波进行了数值模拟,并对数值结果进行了比较和讨论。结果表明3种化学反应模型得到的爆轰参数准确性有所差异,但得到的胞格结构均能和实验结果较好吻合。3种化学反应模型在爆轰波数值模拟中各有优缺点,应视具体问题决定使用哪种化学反应模型。     

一维爆轰波在扰动来流中传播的数值研究

爆轰波在静止气体或定常来流中的传播得到了广泛研究, 然而在扰动来流中的传播研究较少。这方面的研究不仅是爆轰传播机制的重要组成部分, 还可为爆轰发动机的应用提供参考。文章基于两步诱导-放热总包反应模型, 开展了一维爆轰波在正弦密度扰动来流中的传播数值模拟。通过对数值结果分析, 获得了放热反应控制参数与爆轰波内在不稳定性的关系, 并在此基础上研究了扰动波长和幅值对一维爆轰波动力学过程的影响。研究发现, 在波前施加连续扰动会诱导爆轰波表现出更复杂的动力学行为, 且影响过程与爆轰波的内在不稳定性相关。对于稳定爆轰波, 扰动只在特定波长范围内引起前导激波后的压力振荡。对于不稳定爆轰波, 扰动会进一步强化其内在不稳定性。扰动幅值越大, 对爆轰波动力学过程的影响越显著。      

一维过驱动爆轰波形成的数值研究

利用有限速率的基元反应模型对一维过驱动爆轰波的形成过程进行数值模拟.研究表明,在上游高温、高压、高速来流作用下首先会形成一道强激波,其波面方存在诱导区和放热区,然后诱导区和放热区界面会在来流扰动的作用下发生失稳,经过复杂的波系运动过程形成过驱动爆轰波.通过对不同初始条件下界面失稳过程的模拟和分析,研究了混合气体的组元、温度,来流的压力、温度、速度对过驱动爆轰波形成的影响.     

方管内气液两相流界面波统计特性分析

以空气、水为工质，利用电导探针测量技术结合统计分析理论研究了水平矩形管内气液两相流界面波特性．首先对管内气液两相流的界面波进行了分类和定义；其次研究了气液两相流界面波在幅域、时域和频域的统计特性，同时考察了界面波特性参数（波速、频率和波高）等随气液两相流量的变化规律．     

方形分离器内气固两相流动的数值模拟

本文采用颗粒随机轨道模型，并与ｋ－ε模型及应力代数模型相结合，对方形分离器内的三维气固两相流动进行了数值模拟，气相计算得到了与实验结果基本一致的湍流流场，两相计算得出了与实验基本符合的分离器分离效率曲线。计算结果表明，在方形分离器内的旋风流动计算中，ｋ－ε模型及应力代数模型均得到比较合理的结果，并与实验符合较好；两相流动的计算初步分析了方形分离器的分离性能及分离机理，得到对工程设计有指导意义的结论。     

一维爆轰波不稳定性的数值模拟

 对当量比为1的乙烷与空气的混合气体的一维爆轰不稳定问题进行数值模拟，得到了不同大小的网格对爆轰不稳定问题数值模拟结果的影响。网格大小Δx由从ZND模型分析得到的导引长度L_in确定，网格大小从0.2L_in变到0.002 5L_in。随着网格变细，没有得到振幅趋于一致的解，每一种网格尺寸得到的解的振幅都互不相同。当网格大小为Δx=0.01L_in、0.005L_in时，得到有规则的爆轰激波阵面压力的振荡，振荡的模式是峰值一大一小的振荡。网格更细时，爆轰波的振荡在计算范围内由一些有规则的振荡和一些较不规则的振荡组成。但爆轰激波阵面压力振荡的波长最后趋于一致，为91~93 mm，与实验得到的胞格长度88 mm很接近。     

沙尘暴(气体-颗粒)两相流及其并行数值模拟

本文利用有限区域中尺度动力模式MM5和沙尘暴传输扩散模式相耦合的基础上,重点讨论在沙尘传输过程中,热漂移应力对沙尘粒子的作用,进行了气体-颗粒流动输送过程的并行数值模拟,计算结果与我国今年3月18日至3月21日发生的强沙尘暴实况资料进行了对比,获得了沙尘迁徙的规律。     

高压热处理对铝青铜热物理性能的影响

在5 GPa压力下对铝青铜进行750℃、保温15 min的高压热处理,对高压热处理前后铝青铜的电导率以及25～600℃温度范围内的热扩散系数、热容和热导率进行测试,结合显微组织的观察结果,探讨了高压热处理对铝青铜热物理性能的影响。研究表明:高压热处理能增大铝青铜的热扩散系数,减小热容;对热导率而言,温度低于400℃时高压热处理能增大铝青铜的热导率,而温度高于400℃时高压热处理能减小铝青铜的热导率。分析认为,产生变化的主要原因是高压热处理使铝青铜的微观组织发生了变化。     

单帧单曝光图像法测量气固两相流速度场

本文提出一种基于单帧单曝光图像的气固两相流固相颗粒的速度场测量方法。通过控制相机的单次曝光时间获得流场中颗粒的单帧运动模糊图像,运用分水岭算法分割图像,提取颗粒,由自相关函数获得各颗粒的速度大小和方向,重建二维速度场。利用该方法对玻璃珠在空气中重力沉降的速度测量结果与理论值基本一致,矢量场与颗粒运动轨迹相符,说明该方法可以用于气固两相流速度场的测量。研究发现使用片光源比背光源能够获得更加准确的速度值。     

用于动态测量的双通道光学相位测量轮廓术

提出了利用编码光两个采样值实现相位测量轮廓术的原理。设计了一种偏振分光双通道测量系统，实现了两个采样值的同时记录，因而实现了动态测量，拓展了相位测量轮廓术的应用范围。文中给出了实验结果。     

高压和热处理对铝青铜微观组织的影响

 借助金相、扫描电子显微镜（SEM）/能谱仪（EDS）及X射线衍射（XRD）等方法,研究了高压和热处理对铝青铜微观组织的影响。结果表明：铝青铜经750 ℃温度、6 GPa压力处理后所获得的α相的晶粒尺寸较经750 ℃温度、常压处理后所获得的α相晶粒尺寸小;当铝青铜经高压处理后再经750 ℃保温2 min常压处理时,组织中出现细条状的α相,且热处理后的冷却速度越大,细条状α相的数量越多,颗粒状α相的数量越少。     

相对论重离子碰撞的温度涨落与热容

使用LUCIAE3.0模型模拟了SPS能区Pb+Pb和C+C在不同能量(E_lab=20—200A GeV)和不同中心度下的重离子碰撞.并通过逐个事件的粒子温度涨落提取出了相应粒子的热容,发现对于同一碰撞系统,单位发射粒子的热容随碰撞能量的升高而下降直至饱和,随着碰撞参数b的增大而减小,而且发现单位发射粒子的热容具有随粒子质量的变大而变大的关系.同时还发现不同碰撞系统中同一种粒子具有相同的单位发射粒子热容,并给出了相应的解释.     

用微扰理论推算超临界流体比定容热容

本文利用统计热力学中的BH微扰理论建立数学模型,推算了Ar超临界区域比定容热容,与文献值比较平均偏差为9.54%。引入了修正函数,重新对比热容公式进行推导,再次对Ar超临界区域部分比定容热容进行计算,计算平均偏差0.39%。对CO、CO₂、CH₄等其余11种简单气体的超临界比定容热容进行计算,平均偏差在1%左右。最后给出了计算中各物质势能参数值。     

循环床中气固两相局部传热传质规律的研究

本文对含湿颗粒在循环床中干燥过程的传热传质规律进行了实验研究。本文发展的一种利用双热电偶参考标定法，获得了气、固两相沿床高的局部温度。对气体表观流速，固体循环率，颗粒初始含湿量对传热传质的影响进行了分析和讨论。所获得的循环床中传热传质系数的实验关联式，可供干燥颗粒、造粒、粒面包裹等工业设计参考使用。