大气压射频氧气放电特性的数值模拟研究

基于漂移扩散近似,对大气压下氧气射频放电产生的等离子体建立了一维流体模型,包括了电子、正离子和负离子的连续性方程、电子能量方程及泊松方程。采用有限差分法对所建立的模型进行了自洽的数值模拟,得到了相应的数值结果。通过对所得数值结果的分析,研究了大气压下氧气放电的基本特性。研究表明,大气压氧气放电中等离子体密度可达到10¹²cm^-3 ,电子温度约在1.23eV,放电中主要的负离子是O^-离子;随着电压峰值的增加,电子密度、电子温度都增加,但n_O-/n_e 的比率先增加到7.5%又后减小到5%,在电压峰值为700V 时达到最大。     

作物覆盖条件下土壤中水热分布的稳态数值比较

本文应用非饱和多孔介质中传热传质的数学模型,考虑到作物根系和冠层的影响,对稳态情况下圆柱形士壤床中的水热分布进行了数值计算模拟。在不同环境条件下对土壤中的水热分布也进行了模拟计算。同时,在相同环境条件下对有作物覆盖的土壤床和无作物覆盖的土壤床中的水热分布也进行了模拟比较。文中数值模拟的结果较好地反映了实际情况。     

喷动床内颗粒浓度的实验测量和理论模拟

颗粒浓度对于稠相流动体系中颗粒应力本构方程建立具有决定性的作用。本文采用双流体模型,并结合颗粒流动力学理论来描述固相应力的基础上实现了对喷动床的数值模拟,探讨了从喷射区到环隙区颗粒浓度的理沦变化趋势。同时采用自主开发的电容探针技术,不仅颗粒浓度测量值和理论值吻合较好,而且也准确地验证了颗粒非均匀夹带这一现象。电容探针还可灵敏地分辨出环隙区内不同床高处以及接近壁面处的颗粒浓度的细微变化。     

激光加热过程中稳态等温相变的数值模拟

本文对激光加热过程中稳态等温相变进行了数值模拟，结果表明，激光加热所产生的熔池内的液体在表面张力与浮力的联合作用下，形成顺时针的涡旋运动；在激光加热功率密度比较小时，可以忽略对流对传热的影响；随着功率密度的加大，对流的作用增强，其影响不可忽视。     

过冷熔体中枝晶生长的相场法数值模拟

利用相场法模拟了过冷纯金属熔体中的枝晶生长过程,研究了各向导性、界面动力学、热扩散和界面能对枝晶生长的影响.结果表明,热噪声可以促发侧向分支的形成,但不影响枝晶尖端的稳态行为;随着各向异性的增加,枝晶尖端生长速度增加,尖端半径减小;当界面动力学系数减小及在界面动力学系数小于1的条件下热扩散系数减小时,枝晶尖端生长速度随之减小,而尖端半径相应增大;界面能趋于增大枝晶尺度并保持界面在扰动下的稳定,界面能越大,形成侧向分支的趋势越小 关键词： 过冷 枝晶生长 相场法 数值模拟     

潘宁阱中电子等离子体稳态的数值模拟

应用粒子模拟方法研究了电子束潘宁阱中的非中性等离子体的稳定状态及其定标关系，数值模拟结果表明，给定电子的初始分布和外场条件后，潘宁阱中可以出现聚心状态的电子等离子体，中心电子密度可达10倍布里渊密度；电子密度分布与理想的I／r^2关系有差别，阱中的电子数越多，差别越大。系统趋于稳定状态的弛豫时间反比于阱中的电子总数而正比于外加电场强度。     

细胞尺度冰晶生长行为的相场数值模拟

细胞尺度的冻结损伤机制是实施低温手术及生物材料低温保存的关键,本文围绕低温条件下的微尺度冻结问题,应用相场模型对冰晶的形成过程进行了数值模拟,明确了相场模型相关重要参数的确定方法,并最终得到各向同性条件下,二维平面内冰晶的生长过程及其生长特点.     

不可压缩合成喷流场的数值模拟

本文对不可压缩合成喷流场进行了数值模拟,得到了其流场信息,结果表明：合成喷射流是由于连续涡对在运动过程中涡量损失到周围流体中形成的,它可分为涡形成段,涡平移及破裂段,射流主段;射流主流速度一直向外,但依靠喷口附近的流体吸入,在一个周期内,合成喷腔体内的净质量流量为零;合成喷射流的截面速度与常规连续喷类似,具有自相似性。数值结果与实验的比较同时也表明本文对不可压缩会成喷流场的模拟是可行的。     

三维枝晶生长的相场法数值模拟研究

基于薄界面限制、耦合界面能各向异性的相场模型,采用动态计算区域的加速算法,对纯物质的三维枝晶生长进行了定量模拟,真实再现了枝晶的生长过程.对枝晶尖端进行了剖切分析,表明主枝截面上各向异性没有主枝方向各向异性明显;对枝晶尖端生长速度、尖端半径、Peclet数及临界稳定性参数σ^*进行模拟计算,并与同条件下报道值进行了对比分析,两者符合良好,并得到了与结晶理论相一致的枝晶生长规律,证实了相场方法模拟三维空间枝晶生长可行有效. 关键词： 相场方法 枝晶生长 微观组织 三维数值模拟     

浓度场测量的差分吸收光谱CT技术

提出了一种新的用于浓度场测量的差分吸收光谱CT技术。利用差分吸收原理进行浓度场多方位积分测量,采用少数投影最大熵重建算法进行层析图像重建。数值模拟结果表明,在0°～180°视场范围内,在4个不同的投影视角方向获取投影数据的条件下,能有效地重建出待测场分布。该技术具有较高的重建精度和良好的抗噪声性能。     

喷动流化床的数值模拟研究

本文借鉴 Ｃｕｎｄａｌｌ＆ Ｓｔｒａｃｋ提出的碰撞模型,将欧拉方法和拉格朗日法结合起来,建立了喷动流化床气固两相流动的数学模型,在计算机上对试验台进行了模拟,探讨了床内颗粒的运动特征。按１：１的比例建立了喷动流化床的模型试验台并进行了试验,对模拟结果和试验结果进行了比较与分析。颗粒在喷动床内的运动特征,模拟结果都能够再现出来,模拟结果与试验结果取得了很好的一致性。     

液固流化床流动特性的数值模拟

采用欧拉-欧拉双流体模型,结合k-ε模型模拟液相湍流流动和颗粒动理学方法模拟颗粒流动,考虑流固相间作用曳力和虚拟质量力,建立两相流动模型方程和本构关系。模拟结果表明入口速度和曳力模型对液固流动都有一定的影响。选用不同的曳力模型,对模拟结果中固含率的径向分布影响较大,甚至改变了固含率径向分布趋势,同时分析了虚拟质量力对液体-颗粒流动分布的影响。     

从软、硬球模型探讨颗粒自转对流化状态的影响

发展流化床燃煤锅炉在国内外均受到广泛重视并被许多国家列为洁净煤燃烧技术之一．然而,一些涉及流化床基础理论的问题至今尚需进一步研究。针对流化床内颗粒自转是否对流化状态产生影响这一众多研究者所关心的问题,本文采用数值模拟的方法,分别用软、硬球模型对该问题进行了研究探讨,得到了与之相关的结论。     

船型体煤粉燃烧器流场的数值模拟

本文将贴体坐标用于具有复杂形状的船型体煤粉燃烧器的三维流场数值模拟中，建立了在贴体坐标下的总体质量校正方程。计算结果令人满意。同时，对存在的问题作了进一步讨论。     

离心通风机整机定常流动数值模拟

对一离心通风机在设计工况时的整机内部流场进行了数值模拟,捕捉到了离心通风机内部许多重要的流动现象,证实了蜗壳、叶轮间相互作用引起的整流场不对称性,并预示了叶轮内部的重要流动特征。所得到的分析结果对探讨影响离心通风机效率的原因、改进叶型设计、扩大运行工况范围等研究内容,提供了重要的理论依据。     

液排渣粉煤旋风燃烧器内流场的数值模拟

本文采用数值计算的方法对液排渣粉煤旋风燃烧器内的流场进行了模拟。在研究中运用分散颗粒群模型建立了燃烧器内三维等温流场的数学模型。流场的计算采用了ＳＩＭＰＬＥ及其系列方法，其中湍流计算采用ｋ－ε模型。模型计算结果与实验结果基本吻合，证明了模型的可靠性。     

涡轮叶栅前缘槽缝气膜冷却的数值模拟

应用FINE/TURBO软件包,求解三维雷诺平均N-S方程,对叶片前缘有两列冷却槽缝的气膜冷却流场进行了数值模拟,获得了不同吹风比下叶片表面静压分布与极限流线.在计算结果与实验数据良好符合的基础上,详细分析了槽缝冷却三维定常流场结构与槽缝附近的流动细节.研究结果表明,槽缝冷却对前缘压力分布影响较大,且在压力面引起较大的分离流动,不利于冷却.     

水平纤维质填充床阴燃过程的数值模拟

对上方具有空气掠过的水平纤维质填充床的阴燃点燃及阴燃波的传播进行了数值模拟。模型中考虑了燃料的热解、氧化降解和炭的氧化反应,并将热解和氧化降解气体产物分成ＣＯ、ＣＯ２、Ｈ２、Ｈ２Ｏ和ＣＨ４,填充床表面及其上方设ＣＯ气相氧化反应。计算表明,填充床表面的辐射散热量的大小对阴燃波结构影响很大。     

循环流化床内颗粒团运动的数值模拟

本文引入聚合力来表征稠密气固两相流动中颗粒所受到的团聚效应,井将颗粒团视为床内的离散相,建立了颗粒团的碰撞、形成及破碎模型。用此模型对循环流化床的两相流动进行数值模拟,得到了较详细的床内流动特性。计算结果表明,用本文的模型和算法模拟工程意义上的循环流化床内的两相流动是可行的。     

基于有限元的舌体三维温度场数值模拟

依据生物体自然形态所进行的三维温度场建构与计算是近年来国内外生物传热研究中的焦点之一.采用血管铸型的方法获取猪舌的血管树,通过数码成像及逆向建模将其转换为计算机可识别的数字模型.以Pennes方程为基准方程,对自然形态和实际传热状态下的舌体三维温度场进行了重构计算,并获得成功.通过此方法可获取其它生物体器官三维空间的温度分布,对本研究而言,舌体三维温度场计算的成功为探索生物传热与中医舌诊的机理研究搭建了技术平台.