三维漏斗中颗粒流量及其相关因素研究

用三维沙漏实验研究了改变颗粒尺寸、漏斗开口尺寸和倾角条件下,漏斗中颗粒流量变化.应用Matlab软件拟合出流量与漏斗倾角以及颗粒尺寸的关系,并对实验现象给出了定性分析.     

激光穿透焊的三维数值模拟

本文对激光穿透焊进行了三维数值模拟,除考虑焊接速度影响外,还研究了Ｍａｒａｎｇｏｎｉ对流对熔池流动与传热的影响。将三维数值模拟结果与相应的二维模拟结果进行了比较,结果表明,Ｍａｒａｎｇｏｎｉ对流对熔池的形成有很大的影响,因此不可忽略。本文还给出了估计激光穿透焊中蒸气孔尺寸与焊接热效率的方法。     

风沙流中颗粒剪应力分析

分析了两种颗粒剪应力的定义,一种来自于颗粒黏性阻力,一种来自于颗粒相雷诺应力。通过建立三维风沙流离散颗粒模型,计算分析了这两种颗粒剪应力的差别。结果表明,除了近地面附近,这两种颗粒剪应力基本相等。而在近地面附近,来自于颗粒相雷诺应力的颗粒剪应力小于来自于颗粒黏性阻力的颗粒剪应力,这种差别的主要原因是由于在近地表而附近,颗粒碰撞会产生附加碰撞剪应力。     

三维射流中颗粒碰撞的直接数值模拟

采用硬球模型对三维气同两相射流中Stokes数为10的中等颗粒的碰撞行为进行了直接数值模拟,以初步考察两相流动中颗粒碰撞的特件.颗粒的跟踪采用单向耦合的Lagrangian方法,计算分析了颗粒碰撞随空间、时间的演化及其对颗粒分布不均匀性的影响.模拟结果表明颗粒碰撞主要分布在流场巾颗粒局部浓度较高的区域;由于射流初期大尺度涡结构的影响,颗粒的浓度分布最为不均,因此碰撞次数在这一时期随时间呈线性增加,达到最大值后逐渐回落趋于平缓.此外,对网格中颗粒个数分布的矩的统计发现,碰撞对颗粒分布不均匀性的影响随时间呈现不同的特性.     

自由电子激光三维数值模拟

在不降低计算精度条件下,保持FELEX程序的基本框架,我们采用了自接法,变量变换,制表等一系列改进措施,使自由电子激光三维模拟计算缩短了一到二个量级的CPU时间,并在PC386/25上实现了运行程序。     

双漏斗肥皂膜实验的研究

研究双漏斗肥皂膜实验中肥皂膜的形状、特性以及它随两漏斗距离的变化过程.从理论上导出并经实验验证一个重要结论:两漏斗口的最大距离等于其半径的1.325倍,然而这一点常常被忽视.     

等离子体反应器中传热与流动的三维数值模拟

本文采用我们新发展的三维计算机程序,对有载气和颗粒从单个喷孔侧向喷射的等离子体反应器中的传热与流动以及颗粒的运动轨迹与加热历程进行了三维数值模拟,并与相应的二维数值模拟结果进行了比较。模拟结果表明侧向喷入的载气所引起的三维流动效应相当明显,不同的颗粒在反应器内的运动轨迹与加热历程也有明显差别。     

斜面上颗粒物质冲击力的实验研究

通过实验研究了颗粒在斜面上的流动现象,考察了同一倾角下,颗粒流动产生的冲击力F与颗粒直径D和滑移距离L的关系,并给出了在垂直于颗粒流动方向的横截面上,饱和冲击力Fb的分布.     

人舌三维温度场的实验研究与数值模拟

直接采用人舌血管铸型进行三维温度场的实验研究与数值计算.体现出依据生物体的真实形状和真实受热状态而进行的生物传热研究.仍以Pennes方程为基准方程,对自然形态和实际传热状态下的人舌舌体三维温度场进行了重构,计算结果与红外热像测试结果趋于一致.意义在于,以此为技术平台,可通过变换多种生物参数的方法获取不同的舌体三维温度分布与测取中医不同证候的舌热像进行比较,获取特定证候具有的相应生物参数值,由此研究生物传热与传统医学的相关性.     

Jamming patterns in a two-dimensional hopper

We report experimental studies of jamming phenomenon of monodisperse metal disks falling through a two-dimensional hopper when the hopper opening is larger than three times the size of the disks. For each jamming event, the configuration of the arch formed at the hopper opening is studied. The cumulative distribution functionsf _d (X) for hoppers of opening sized are measured. (HereX is the horizontal component of the arch vector, which is defined as the displacement vector from the center of the first disk to the center of the last disk in the arch.) We found that the distribution off _d (X) can be collasped into a master curveG(X) = f _d (X)μ(d) that decays exponentially forX > 4. The scaling factorμ(d) is a decreasing function ofd and is approximately proportional to the jamming probability.     

Factors influencing the density profiles of granular flux in a two-dimensional inclined channel

The two-dimensional dilute granular flow on a smooth incline bounded by rough sidewalls is investigated experimentally, and the transverse density profiles of granular flux (ζ = ρ v) across the channel are measured. The results show that the transverse density profiles of granular flux are symmetric about the channel center and that the density of granular flux near the boundary is clearly lower than that of the center. There is a critical width of channel W _c for the transition of the density of granular flux. The density of granular flux near the boundary decays with the increasing of inclination (sinθ) of the channel. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 10274071) and the Department of Education of Zhejiang Province (Grant Nos. 20050916 and y200804093)     

二维颗粒流通道宽度效应的分子动力学模拟

通过用分子动力学方法对颗粒物质流的计算机模拟,研究发现增大通道宽度可以使二维颗粒流从稀疏流转变为密集流状态.通过对不同通道宽度下,固定开口为9.5d的颗粒流和 漏斗口以上9.5d×8d区域记录的模拟结果分析,发现随通道宽度增大,密度变大、温 度降低.当“颗粒温度”T较低时(T/m<0.05 J/kg),颗粒流内部接触数开始超过1.2 ,同时出现较为牢固的横向链状颗粒团簇,是造成流量突变以及密集流的原因.关键词：颗粒物质颗粒流计算机模拟     

两种不同尺度的颗粒在水平振动容器内分离规律的模拟

用分子动力学方法模拟二维颗粒系统在水平振动下的分离现象.通过数值模拟发现,在固定的振幅下,存在使得分离效率最佳的振动频率,在固定的振动频率下,也存在一个使得分离效率最佳的振幅.根据模拟结果,给出了最佳振幅对振动频率的经验公式.同时,还指出了存在两种不同的分离机制,当振动的加速度过大时,处于垂直边界附近的大粒子会通过容器的边界直接被抛到最顶部.     

通道宽度和初始流量对颗粒稀疏流-密集流转变临界开口的影响

通过实验研究斜面上二维颗粒流,当出口尺寸减小到临界值Dc时,发生稀疏流到密集流的突变.发现临界尺寸Dc与初始流量和通道宽度有关,通道宽度一定的情况下,临界开口尺寸Dc近似随初始流量Q0的平方根增大.在初始流量Q0一定时,临界开口尺寸Dc随通道宽度W近似线性增大.给出了这些关系的表达式,理论计算与实验观测结果一致.同时,也讨论了通道宽度影响临界开口尺寸的原因.关键词：颗粒物质颗粒流     

瓶颈开口角对二维颗粒流的影响

实验研究了平面传送带上颗粒流的特性,主要包括传送带出口处开口宽度以及瓶颈开口角度对颗粒流的影响.实验结果发现,改变瓶颈开口角度θ,当θ大于15°时,颗粒流量Q随着cosθ呈线性变化.同时,颗粒流量Q与传送带速度v以及开口大小R也密切相关,而在θ小于15°时,颗粒流量Q基本不随开口角度变化.     

可压稠密气固两相流动过程的模拟计算

基于稠密气体分子运动论和颗粒动理学,建立可压稠密气固两相流动模型。采用梯度模拟来考虑气相可压缩性对气相湍流的影响。模拟计算表明气固两相射流速度沿轴向和径向减小,颗粒浓度下降。气固两相射流具有高的颗粒温度,呈现强烈的气固两相湍流流动特性。     

数值模拟颗粒旋转对流化床内气固两相流动特性的影响

流化床内颗粒自旋转将影响颗粒相的流动特性.本文运用基于颗粒动理学理论的欧拉-欧拉气固多相流模型,考虑颗粒自旋转流动对颗粒碰撞能量交换和耗散的影响,数值模拟流化床内气体颗粒两相流动特性.计算结果表明颗粒的自旋转使得床内更容易形成气泡,颗粒浓度分布变化增大.颗粒自旋转运动将导致床内非均匀结构更明显.     

二维斜面粗糙边界附近颗粒流量密度分布

以往的实验研究中,已经知道粗糙边界条件下,二维颗粒流的颗粒流量是以通道中心横向对称分布的,颗粒流横向分布既受通道宽度的影响,同时也受通道斜面倾斜角的影响,而且颗粒在通道两侧的分布明显少于通道中间. 主要研究粗糙边界附近颗粒分布随通道宽度以及通道斜面倾斜角的变化规律. 在稀疏流状态以及保持边界墙体的粗糙度不变的条件下,对应不同通道宽度,粗糙边界附近10d范围内的颗粒流量密度(ξ=ρv)随斜面倾斜角的增大而减小,颗粒流量密度随通道宽度的变化存在一临界宽度Wc;在通道宽度小于Wc时,粗糙墙体附近10d范围内颗粒流量密度ξ随sinθ呈指数衰减,通道宽度大于Wc时,颗粒流量密度ξ_sinθ曲线随θ增大几乎呈线性减小.关键词：二维颗粒流颗粒物质颗粒流量密度