层移质运动规律的实验研究

高浓度水沙两相流当颗粒浓度超过一定极限后,紊动消失,进入层移质运动。本文通过用管道输送无粘性沙的试验,对层移质运动的流速分布,阻力损失及离散力进行了初步探讨。     

水平环空井筒内流体携砂影响因素研究

基于流体动力学和液固两相流流动理论,建立了砂粒在环空液体中运移的流动模型.在忽略固相颗粒在液相中微观运动状况的基础上,通过数值模拟的方法,研究岩屑在不同流动参数下的运移规律,揭示砂粒在流体流动中的运动规律.研究结果表明,流体粘度和入口流量两个参数对固液两相流动中岩屑的运移影响较大.入口流量和流体粘度增加,流体对岩屑的携带作用增强,且携带的颗粒直径也变大.     

基于Euler-Lagrange模型的电弧风洞喷管两相流模拟

电弧风洞设备中试验气体采用电弧加热,电极烧蚀产生部分微小金属颗粒进入喷管内部进而形成气粒两相流,由此对喷管流场特性和试验段模型上热载荷等的影响值得关注.通过改进时间步长提高了颗粒跟踪算法的计算效率,并基于动量守恒和能量守恒定律耦合喷管内部气相和颗粒相的流动,采用Euler-Lagrange模型建立了一定简化条件下喷管内部气粒两相流动的数值模拟方法,并对典型算例进行了模拟分析.研究表明在相同的颗粒质量分数条件下,颗粒越小,喷管出口区域的流场越均匀.如果颗粒相质量分数较小,喷管出口位置两相流场和纯气相流场差异不明显.该研究工作为深入研究电弧风洞内部两相流场特性奠定了基础.     

流动环境中高浓度射流扩散实验研究

通过流动显示和定量测量对浅水流动环境条件下,高浓度流体垂体向抛射入水后形成的射流运动扩散及浓度分布特征进行了水槽实验研究。实验分析了射流入水后与环境水流条件的相互作用,通过数据分析给出了射流中心线着底点与横向扩散角的拟合公式。实验结果表明高浓度射流在近区呈现出不同于一般淹没射流的复杂流动形态及扩散特征,以异重流的形式向下游推移。     

流量与环量对低扬程泵装置流道水头损失的交叉影响

流道水头损失与流量及环量之间的关系,是低扬程泵装置水力设计理论中对提高其水力性能的研究具有较大影响的重要问题.低扬程泵装置水泵导叶出口水流所具有的速度环量使上述关系变得复杂起来,需全面认识.研究结果表明:在无环量的条件下,进、出水流道水头损失与流量平方成正比;在Reynolds数达到阻力平方区要求的条件下,在一定转速范围内,对于不同转速下运行时的相似工况,流道水头损失与流量平方成正比,表现为泵装置效率保持不变;低扬程泵装置中设计流量时的出水流道水头损失决定于导叶出口水流的速度环量,两者之间的关系为一开口向上的曲线,存在最优环量;在低扬程泵装置变工况运行的条件下,出水流道水头损失受流量和环量的交叉影响,在水泵正常运行工况范围内,流道水头损失与流量之间呈现出接近于线性的关系,其机理有待进一步深入研究.     

液固两相圆柱绕流尾迹内颗粒扩散分布的离散涡数值研究

基于离散涡方法求得的非定常水流场和颗粒的Lagrange运动方程,数值模拟了稀疏液固两相圆柱绕流尾迹内颗粒的扩散分布．获得了流动的涡谱与3种不同St数颗粒（St=0.25,1.0,40）在流场中的分布．通过引入扩散函数来定量表示颗粒在流场中的纵向扩散强度,并计算得到了不同St数颗粒的扩散函数随时间的变化．数值结果揭示出了液固两相圆柱绕流尾迹中的颗粒扩散分布与颗粒的St数和尾涡结构密切相关:1) 中小St数(St=0.25～4.0)颗粒在运动过程中不能进入涡核区,而在旋涡结构的外沿聚集,且颗粒的St数愈大,其越远离涡核区域;2） 在圆柱绕流尾迹区域内,中小St数(St=0.25～4.0)颗粒的纵向扩散强度随其St数的增大而减小．     

双尺度二阶矩颗粒相湍流模型经验系数的影响

基于将颗粒脉动分成湍流引起的大尺度脉动和颗粒间碰撞产生的小尺度脉动的概念,建立了双尺度二阶矩两相湍流模型．用该模型对下行床内两相流动进行了数值模拟,颗粒体积浓度、平均速度的计算结果和实验数据吻合较好．分析了双尺度二阶矩两相湍流模型经验系数变化对预报结果的影响:在经验系数的一定变化范围内,预报结果并无明显的影响,但是变化范围增大,预报结果会产生较大变化．     

室内细颗粒物碰撞模型及碰撞结果讨论

为了研究室内细颗粒物凝并机理,基于统计平均及颗粒物随机运动的思想对室内细颗粒物碰壁数和细颗粒物之间发生对心碰撞的概率进行了总结计算,并对碰撞之后的结果进行了定量和定性的分析,得到了0.3μm的DOP颗粒的最终压缩变形与碰撞发生初始速度以及碰撞效率随粒径变化曲线.颗粒物碰撞后凝并的可能性会随着颗粒碰撞初速度的增加而降低,小粒径颗粒发生碰撞后凝并的可能性一般会大于大粒径颗粒,碰撞效率随粒径的增大而减小.     

例举数列的拓宽应用

不少物理、化学、生物习题隐含数列因素 ,如果能适时建立数列模型 ,用数列通项公式及求和公式求解 ,不但能获得简捷解答 ,而且还有利于学科之间渗透 ,提高综合解题能力 .图 1　例 1分析图例 1　在一个固定的盒子里有一个质量为ｍ的物体 ,它与盒子水平底面的动摩擦系数为 μ .开始时物体在盒子中央以足够大的初速度ｖ0 向右运动 ,与盒子两壁碰撞若干次后速度减为零 .设盒子长为ｌ,物体与盒子两壁碰撞时没有能量损失 ,求整个过程中物体与盒子两壁碰撞的次数 .思路分析　如图所示 ,由于物体在盒内运动 ,各次与两壁碰撞所通过的路程 :ｓ1=ｌ2 ,…     

气固两相弯管湍流场中圆柱状颗粒取向和沉积特性的研究北大核心CSCD

针对在Reynolds数Re=3000~50000、Stokes数S_(tk)=0.1~10、Dean数De=1400~2800的情况下,长径比β=2~12的圆柱状颗粒流经弯管湍流场时的取向与沉积特性进行了研究.圆柱状颗粒的运动采用细长体理论结合Newton第二定律进行描述,取向分布函数由Fokker-Planck方程给出,平均湍流场通过求解Reynolds平均运动方程结合Reynolds应力方程得到,作用在颗粒上的湍流脉动速度由动力学模拟扫掠模型描述.通过求解湍流场以及颗粒的运动方程和取向分布函数方程,得到并分析了沿流向不同截面和出口处颗粒的取向分布,讨论了各因素对颗粒沉积特性的影响.研究结果表明,随着S_(tk)和颗粒长径比β的增加、De和Re的减少,颗粒的主轴更趋向于流动方向.颗粒的沉积率随着De,Re,S_(tk)和颗粒长径比的增大而增加,所得结论对于工程实际应用具有参考价值.     

带激波的一维非定常两相流动的数值模拟

本文将处理带激波的单相气体非定常流动问题的两种高分辨数值方法(随机取样法和二阶GRP有限差分法)推广应用于气固悬浮体(亦称含灰气体)两相情况,计算了含灰气体激波管中两相激波特性、波后流场结构及气固两相流动参数随时间的变化.数值结果表明:这两种方法均能给出带有尖锐间断阵面的两相激波松弛结构.二阶GRP方法在计算精度和机时耗用等方面优于随机取样法.     

基于浸入边界-有限元法的流固耦合碰撞数值模拟方法

针对流固耦合碰撞问题,建立了流体中固体与固体碰撞界面解析直接模拟方法,采用清晰界面浸入边界法模拟流体中的动边界问题,避免了传统贴体网格方法在求解流体中存在固体间碰撞问题时网格出现负体积的问题,采用基于罚函数的有限元方法对固体的运动和碰撞进行求解,以分域耦合方式实现流体域和固体域的耦合求解.通过与静止流体中球形颗粒与壁面正碰撞和斜碰撞的实验数据对比,验证了建立的数值模拟方法对流体中固体与固体碰撞数值模拟的正确性,获得了流体域流场在碰撞前后随时间的变化,同时通过该文建立的数值模拟方法也获得了固体域中固体的碰撞力和应力.未来,将把该数值模拟方法应用到流体流动环境中,如固体颗粒对管道的冲蚀、流体诱导海洋立管之间的碰撞、坠物对海底管道的撞击等.     

气固两相流和气液两相流的掺混问题

在工业生产中气固两相流和气液两相流的掺混是一个常见问题.在这个掺混流动过程中,颗粒团将形成,且在颗粒碰撞聚结效应和分裂效应相平衡时,颗粒团将具有稳定半径.本文引入了颗粒团线尺度数密度分布函数n(a,,t),从分子运动论的观点出发,导出了颗粒团线尺度数密度分布函数的控制方程.最后,在气相流速非常缓慢的情况下,得到了颗粒团平均稳定半径的表达式.     

158 A Ge V p-Pb Pb-Pb碰撞中的单奇异和多奇异粒子产生

用描写相对论性核 核碰撞的LUCIAE模型及相应的MonteCarlo事例产生器分析了WA97最近发表的 1 5 8AGeVp Pb和Pb Pb碰撞中单奇异粒子 (Λ ,Λ)和多奇异粒子 (Ξ-,Ξ-,Ω-,Ω-)的多重数和横质量分布 .由于LUCIAE模型包含了弦碎裂微观过程中奇异夸克压低因子随碰撞体系的能量、中心度和质量的增大而增大 ,以及由它导致的相对论性核 核碰撞宏观过程中奇异粒子产额随上述三因素之增而增的物理机制 ;LUCIAE模型计算结果能较好描写WA97实验所揭示的相对论性核 核碰撞中奇异粒子产额随中心度之增而增和奇异粒子增强随奇异夸克数之增而增的实验事实 ,以及单奇异和多奇异粒子的横质量分布 .     

再论二相流基本方程——关于固相碰撞应力的讨论

论述了:( 1 )相界面上有两种彼此独立的相互作用 :相间相互作用和碰撞相互作用 ,相界面上的间断关系可作相应的分解 ;( 2 )颗粒中的应力可分解为本底应力和碰撞应力 ,它们分别对应于相界面上的相间作用和碰撞作用 ;( 3)通过相界面 ,碰撞应力没有间断 ,因此 ,对于它 ,导数的平均值等于平均值的导数 ;( 4)基本方程中的固相应力应包含碰撞应力 ,而相间力表达式中的固相应力只含本底应力 .通过这些论述 ,将Drew和Ishii等发展起来的一种相当严谨的推导二相流基本方程的方法 ,推广到浓密的二相流 ,得到了包括碰撞应力效应的二相流平均运动方程组.     

海底扩张的驱动机理

本文从流体力学基本方程组出发,分析了大洋中脊下上涌流动的特点,得到了上涌流动结构的数学描述.算出了板块移动速度、上涌流动作用于板块的推力和输送的能量.这些结果均与地球物理观测一致.从而论证了大洋中脊下岩石层上涌通道中深部地幔物质的上涌流动,是洋底板块赖以新生的质量源泉,也是洋底板块能够克服各种阻力以近于恒定速度运动的力量源泉,更是由板块运动引起的能量释放现象(如地震、火山等)的能量源泉。     

垂直管道中密相两相流动的解析解

本文依据文献[1]的密相两相流动的数学模型,对垂直圆管中密相两相流动进行了解析求解,分别得到了连续相和分散相的速度解析表达式.在相间阻力与相间速度差成比例时,除了在离管壁面很近的薄区之外,管道流动规律与达西渗流定律完全一致.本文验证了文献[1]的密相两相流动数学模型的假定在本文情形下是合理的.     

稀相气固悬浮体越过沿平面匀速运动激波后的流动结构*

本文给出气固悬浮体中激波感生边界层的渐近数值分析,其中计及了作用于固体粒子的Saf-fman升力.研究结果表明粒子横越边界层的迁移导致了粒子轨道的交叉,因此对目前通用的含灰气体模型应做相应的修正.本文利用匹配渐近展开方法得到了匀速运动激波后方的两相侧壁边界层方程,详细描述了在Lagrange坐标下计算颗粒相流动参数的方法,并给出了粒子浓度很低情况下的数值结果.     

机械多体系统碰撞动力学的对称性和守恒量研究

为给复杂机械多体系统碰撞动力学问题的定量和定性分析提供一个强有力新工具,该文将现代分析力学中的对称性理论引入到机械多体外碰撞动力学研究中.首先,基于冲量动量法推导系统碰撞动力学的Euler-Lagrange方程;其次,引进群分析理论,根据不变性原则给出系统存在Noether对称性与Lie对称性的各自条件方程以及得到相应守恒量的形式,为动力学方程的解析积分理论提供了有效途径.最后以一平面开环两连杆机构的碰撞力学为例进行实际分析运用.研究表明,借助对称性和守恒量可以得到机械多体系统动力学更深层次的力学规律和运动特性,可为系统更精确的动态优化设计和先进控制奠定理论基础.     

颗粒的有限尺寸对颗粒在均匀各向同性湍流中扩散的影响

本文指出固体颗粒对流体湍流运动的响应有不同的机理,颗粒受大涡的粘性拖动,但受小涡的随机碰撞.基于这种原理,本文计算了有限尺寸的固体颗粒在均匀各向同性湍流中的扩散.结果显示存在着二种相互抵消的效应:颗粒的惯性使颗粒长期扩散系数上升,而颗粒尺寸使颗粒的长期扩散系数下降.