EFFECTS OF GAS TYPE AND TEMPERATURE ON FINE PARTICLE FLUIDIZATION

The influence of gas type （helium and argon） and bed temperature （77-473 K） on the fluidization behaviour of Geldart groups C and A particles was investigated. For both types of particles tested, i.e., Al2O3 （4.8μm） and glass beads （39 μm）, the fluidization quality in different gases shows the following priority sequence： Ar 〉 He. In the same gaseous atmosphere, the particles when fluidized at an elevated temperature usually show larger bed voidages, higher bed pressure drops, and a lower Umf for the group A powder, all indicating an enhancement in fluidization quality. Possible mechanisms governing the operations of gas type and temperature in influencing the fluidization behaviours of fine particles have been discussed with respect to the changes in both gas properties and interparticle forces （on the basis of the London-van der Waals theory）. Gas viscosity （varying significantly with gas-type and temperature） proves to be the key parameter that influences the bed pressure drops and Umf in fluidization of fine particles, while the interparticle forces （also varying with gas-type and temperature） may play an important role in fine-particle fluidization by affecting the expansion behaviour of the particle-bed.     

EFFECTS OF GAS TYPE AND TEMPERATURE ON FINE PARTICLE FLUIDIZATION

The influence of gas type (helium and argon) and bed temperature (77-473 K) on the fluidization behaviour of Geldart groups C and A particles was investigated. For both types of particles tested, i.e., Al2O3 (4.8 μm) and glass beads (39 μm), the fluidization quality in different gases shows the following priority sequence: Ar＞He. In the same gaseous atmosphere, the particles when fluidized at an elevated temperature usually show larger bed voidages, higher bed pressure drops, and a lower umf for the group A powder, all indicating an enhancement in fluidization quality. Possible mechanisms governing the operations of gas type and temperature in influencing the fluidization behaviours of fine particles have been discussed with respect to the changes in both gas properties and interparticle forces (on the basis of the London-van der Waals theory). Gas viscosity (varying significantly with gas-type and temperature) proves to be the key parameter that influences the bed pressure drops and umf in fluidization of fine particles, while the interparticle forces (also varying with gas-type and temperature) may play an important role in fine-particle fluidization by affecting the expansion behaviour of the particle-bed.     

高温气体反应流中的物理力学问题

从气体动理论(kinetic theory of gases)的原理出发导出了非平衡条件下高温气体反应流基本守恒方程组.讨论了出现在方程组中的各种通量在非平衡条件下的意义,给出了从微观出发的输运系数表达式.介绍各种物理动理论与化学动理论过程的微观理论,讨论了在非平衡条件下现有理论的困难.     

定向结晶材料高温蠕变规律研究

利用高温云纹干涉法对航空发动机叶片定向结晶材料的高温蠕变进行了测试，获得该材料不同主方向的高温蠕变性质和规律。实验结果表明定向结晶材料在结晶方向和各向同性平面的蠕变性质有很大差异。     

MULTI-SCALE AGGREGATION OF PARTICLES IN GAS-SOLIDS FLUIDIZED BEDS

The multi-scale characteristics of clusters in a fast fluidized bed and of agglomerates in a fluidized bed of cohesive particles are discussed on the basis of large amounts of experiments.The cluster size and concentration are dominated by the local voidage of the bed.A cluster consists of many sub-clusters with different sizes and discrete par-ticles,and the sub-cluster size probability density distribution appears as a negative exponential function.The agglom-erates in a fluidized bed of cohesive particles also possess the multi-scale nature.The large agglomerates form a fixed bed at the bottom,the medium agglomerates are fluidized in the middle,and the small agglomerates and discrete parti-cles become the dilute-phase region in the upper part of the bed.The agglomerate size is mainly affected by cohesive forces and gas velocity.The present models for prediction the size of clusters and agglomerates can not tackle the in-trinsic mechanism of the multi-scale aggregation,and a challenging problem for establishing mechanistic model is put forward.     

高温环境下结构模态试验技术

由于高超声速飞行器长时间在大气层内工作会面临恶劣的气动热环境,飞行器结构地面模态试验必须考虑高温影响,但高温环境下结构模态试验远比常规试验复杂,目前仍存在很多技术难点亟待解决.本文首先对高温环境下的结构模态试验技术国内外发展现状进行了综述,详细分析了现有的高温环境下结构模态试验中的激励力与振动响应测量技术的特点及适用性,最后展望了高温环境下结构热模态试验技术的发展方向和研究重点.     

串列双方柱体流体动力载荷研究

本文通过流动显示,热线测频和流体动载荷测量在水槽中研究了绕经不同柱间距比S/D(S为双柱间距,D为柱体截面宽)串列双方柱体流动特性。实验雷诺数为Re=6×10~3,柱间距比0.5≤S/D≤10实验测量了涡脱落频率、时间平均阻力、动态阻力和动态升力。通过实验结果综合分析给出临界柱间距范围2.5≤(S/D)_(cr)≤3.0,并将串列双方柱流动随柱间距的变化划分为二种流态区。在临界柱间距,作用于双柱体的流体载荷、涡脱落频率以及流谱都发生跃变。文中分析讨论了两个流态区的特性以及在临界柱间距出现的双稳态特性。     

高温非平衡流动中的氧分子振动态精细分析

高超声速流动在头激波压缩后常处于高 温条件下的热化学非平衡状态. 本文采用态-态方法和双温度模型计算分析了一维正激波后和高超声速钝体绕流驻点线上的氧气热化学非平衡流动. 态-态方法将氧气的每个振动能级当成独立的组分,通过耦合 Euler 方程或驻点线上的降维 Navier-Stokes 方程,数值求解得 到了高温流动中的精细热化学非平衡状态. 而双温度模型假设氧气的振动能级服从 Boltzmann 分布,通过求解振动能方程得到振动温度. 一维正激波后热化学松弛过程的计算结果表明,态-态计算预测的温度分布和氧原子浓度分布较好地吻合了文 献中的实验结果,而经典的双温度模型的预测结果误差较大,且不同双温度模型的计算结果比较发散. 态-态方法详细地给出了所有振动能级的变化过程. 无论是正激波还是脱体激波后的流场,都是高振动能级首先得到激发;但是数密度大的低振动能级先达到热平衡,而高能级 分子要经过很长距离后才能达到热平衡. 在驻点附近,复合反应生成的氧气分子处于高振动能级,导致高振动能级分子数密度显著高于平衡分布. 计算还发现,经典双温度模型的离解反应速率明显偏离态-态计算结果,无法准确体现振动离解耦合效应对离解反应 速率的影响,但是 Park 双温度模型将离解失去的振动能取为 0.3$\sim 高超声速流动在头激波压缩后常处于高 温条件下的热化学非平衡状态. 本文采用态-态方法和双温度模型计算分析了一维正激波后和高超声速钝体绕流驻点线上的氧气热化学非平衡流动. 态-态方法将氧气的每个振动能级当成独立的组分,通过耦合 Euler 方程或驻点线上的降维 Navier-Stokes 方程,数值求解得 到了高温流动中的精细热化学非平衡状态. 而双温度模型假设氧气的振动能级服从 Boltzmann 分布,通过求解振动能方程得到振动温度. 一维正激波后热化学松弛过程的计算结果表明,态-态计算预测的温度分布和氧原子浓度分布较好地吻合了文 献中的实验结果,而经典的双温度模型的预测结果误差较大,且不同双温度模型的计算结果比较发散. 态-态方法详细地给出了所有振动能级的变化过程. 无论是正激波还是脱体激波后的流场,都是高振动能级首先得到激发;但是数密度大的低振动能级先达到热平衡,而高能级 分子要经过很长距离后才能达到热平衡. 在驻点附近,复合反应生成的氧气分子处于高振动能级,导致高振动能级分子数密度显著高于平衡分布. 计算还发现,经典双温度模型的离解反应速率明显偏离态-态计算结果,无法准确体现振动离解耦合效应对离解反应 速率的影响,但是 Park 双温度模型将离解失去的振动能取为 0.3$\sim $0.5 倍分子离解能是比较合理的.     

ADVANCE OF EXPERIMENTAL TECHNOLOGIES FOR STRUCTURAL MODAL TEST IN HIGH TEMPERATURE ENVIRONMENTS

由于高超声速飞行器长时间在大气层内工作会面临恶劣的气动热环境,飞行器结构地面模态试验必须考虑高温影响,但高温环境下结构模态试验远比常规试验复杂,目前仍存在很多技术难点亟待解决.本文首先对高温环境下的结构模态试验技术国内外发展现状进行了综述,详细分析了现有的高温环境下结构模态试验中的激励力与振动响应测量技术的特点及适用性,最后展望了高温环境下结构热模态试验技术的发展方向和研究重点.     

高温蠕变空位凝聚区的凝聚扩散

讨论局域凝聚扩散现象，导出局域凝聚扩散方程并给出了解的存在唯一性定理，对凝聚－扩散方程的稳定性的分析获得结论，定态解的稳定性由凝聚函数控制，并导出一元系统和二元系统的失稳临界条件表达式。     

风洞实验中翼型大迎角气动力分散性的机理分析

基于$k$-$\omega$的SST两方程湍流模型, 求解雷诺平均N-S方程获得定常和非定常气动力, 耦合 翼型弹性振动方程, 在时间域内模拟了不同的翼型非定常流动, 重点研究了大迎角下的分离 流问题, 研究结果表明: 在百万雷诺数条件下, 由于振动引起分离涡的不规律脱落, 可能导 致气动力平均值的变化; 而厚度大于20\%的翼型在一定大迎角范围内, 会出现分离涡流场平 衡态的转化, 从流体力学稳定性的角度, 解释了风洞实验中大迎角气动力数据的分散性, 为 大迎角气动力风洞实验的重复性和数据分散性给出了一种新解释.     

变速运动颗粒所受非恒定作用力分析

本文利用典型函数试验法对变速运动颗粒所受非恒定作用力（Ｂａｓｓｅｔ力和附加质量力）进行了深入分析和比较,结果表明：Ｂａｓｓｅｔ力对重质颗粒运动的影响很大,不能忽略;对于轻质颗粒,则以附加质量力的作用为主,Ｂａｓｓｅｔ力可忽略不计．     

高温空气的输运性质

气体或气体混合物的粘性系数,热传导系数等的理论计算方法最初是从平均自由程理论开始的,例如Jeans,Kennard等.后来Enskog和Chapman建立了求解Boltzmann方程的严格的动力学理论,其中最具代表性的工作有Chapman&Cowling及Hirschfelder,Curtiss & Bird等。虽然有不少作者提出了各种求解Boltzmann方程的近似办法,例如     

FLUIDIZATION OF FINE POWDERS IN FLUIDIZED BEDS WITH AN UPWARD OR A DOWNWARD AIR JET

The hydrodynamic behavior of fine powders in jet-fluidized beds was studied numerically and experimentally. The starting point of numerical simulation was the generalized Navier-Stokes (N-S) equations for the gas and solids phases. The K-εturbulence model was used for high-speed gas jets in fluidized beds. Computation shows that a suitable turbulence model is necessary to obtain agreement between the simulation and literature experimental data for a high-speed gas jet. The model was applied to simulating the fluidization of fine powders in fluidized beds with an upward or a downward air jet. An empirical cohesion model was obtained by correlating the cohesive force between fine particles using a cohetester. The cohesion model was embedded into the two-fluid model to simulate the fluidization of fine powders in two-dimensional (2-D) beds. To study the fluidization behavior of fine and cohesive powders with a downward jet,experiments were performed in a 2-D bed. Agreement between the computed time-averaged porosity and measured data was obtained. With an upward jet in the bed center, the measured and computed porosities show a dilute centralcore, especially at very high jet velocities. Based on our experiments and computations, a downward jet located inside the bed is recommended to achieve better mixing and contacting of gas and solids.     

固体炸药爆轰温度的实验研究

用光电比色高温计测定了固体炸药TNT、Tetryl、PETN的爆轰温度及爆轰前沿和透明液体相互作用后的爆轰产物的温度。为了讨论实验误差,还研究了爆轰温度随密度的变化以及不同透明液体对爆温测量的影响。     

SOUND ABSORBING PROPERTY OF POROUS METAL MATERIAL AT HIGH TEMPERATURE AND HIGH SOUND PRESSURE LEVEL

在多孔金属材料的湍流统计理论的基础之上, 考虑温度高声压对多孔材料声学参数的影响, 得到适用于高温高声压条件下多孔金属材料的分析模型. 计算了不同温度和不同声压级条件下声压幅值与金属纤维直径、孔隙率等物理参数的关系. 研究发现其他参数不变, 在高温条件下, 随温度升高多孔金属材料的声压幅值增大; 在高声压条件下, 随着声压的升高多孔金属材料的声压幅值增大. 所得理论结果与已有的实验中的规律符合良好,为多孔金属材料在高温、高声压条件下的减振降噪设计提供了理论基础.     

高温光栅应变法的研究

光栅应变法以高频反射式正交衍射光栅为传感器，通过考查光栅衍射图案的变化来确定试件被测点的全部面内应变分量的刚体转角。这种方法具有无机械接触、不需暗室、防震要求低、灵敏度可调以及易于实现数据采集与处理过程自动化等优点。文中对光栅应变法进行了新的分析，推导出物理意义明确、精度更高的计算公式，并首次将光栅应变法成功地应用于高温下的应变测量。     

施工期混凝土高拱坝已灌区温度回升解析

针对施工期高拱坝已灌区温度回升的现象,结合建设中的溪洛渡特高拱坝已灌区温度回升值进行统计分析,以及将蓄水前的已灌区混凝土块近似简化为混凝土平板问题,基于混凝土天然冷却或回升理论对已灌区温度回升现象进行解析,分析表明,当前高拱坝的封拱温度低于坝址年平均气温,不可避免地出现坝址年平均气温向已灌区进行缓慢温度倒灌,而且已灌区温度回升理论值与实测温度回升值较接近,由此认为,当前施工期高拱坝已灌区温度回升,主要原因应为外界环境气温向已灌区混凝土块的温度缓慢倒灌.     

高温静水应力状态下花岗岩稳态蠕变参数研究

高温高压花岗岩钻孔实验表明,温度低于500℃,静水应力低于150MPa 状态下,岩体的钻孔变形均属于稳态蠕变变形阶段. 该文选取了广义开尔文模型来反映其特征,通过拉普拉斯变换及逆变换,详细推演出了钻孔径向位移解析解,并且考虑温度-应力的耦合效应,给出了模型参数随温度及应力变化的关系式. 利用该关系进行拟合计算,说明广义开尔文模型来表达高温高压环境中的花岗岩稳态蠕变变形特性,寻求蠕变参数是合理可靠的. 该文对于高温岩体地热资源开发中的钻孔施工与维护、钻孔变形量预测等方面,具有实际的指导意义.