风沙两相流PIV测量算法研究

在风沙两相流图像特征的基础上，提出了一种基于模式识别动态聚类方法中$K$-均值 算法的数字面具(Digital Mask)自动生成算法来求解风沙两相流动. 简化了传统生成Digital Mask过程中手动设置参数的操作，减少了人为误差，为批量处理风沙两相流PIV图像提供 了一种安全快捷的方法. 并将该算法应用于风沙两相流的PIV实际测量，分别得到了不同流 动状态下的气流、沙粒以及风沙气固两相流的速度场.     

气液两相流中气泡运动速度场的PIV分析与研究

粒子图像测速技术（PIV）作为一种无扰、瞬态、全场速度测量方法，已被广泛应用于液体或气体的单相流流速场测定。对于两相流PIV技术，目前还处于起步阶段，本文应用PIV技术的基本原理，对静止液体中的气泡运动速度进行了分析，并对有关气液两相流测量问题进行了探讨。     

高浓度固液两相流压力测量

本文介绍了确定水煤浆流动阻力的试验装置,应用膜片或传压器的传感器,可用来测定高浓度固液两相流压力。     

两相临界流

由于两相临界流在压水反应堆安全分析中的重要性，在过去的４０年内，两相临界流一直是一个活跃的分支学科。本文对压水堆失水事故常用的两相临界流均匀平衡模型、滑移模型、考虑相间热力学非平衡效应的简化模型及两流体模型做了综述。结论是到目前为止，没有一个数学模型能准确预测各种参数范围、各种通道形状的临界流量。特定的模型只能适用于特定的情况。本文对非平衡两相流中汽泡成核、汽泡生长、相界面间质量、动量、能量交换的机理给予了更多的关注。     

风沙两相流跃移层中沙粒相的速度分布

从单个跃移沙粒在气流中的运动方程出发导出了风沙两相流中沙粒相速度分布函数的Boltzmann方程，对风沙流研究中几种不同的分布函数及其相应的统计平均值等基本概念给出了严密的数学定义，指出了不同分布函数之间的区别和联系，在略去铅垂方向空气阻力的情况下，给出了沙粒相速度分布函数沿铅垂方向的边缘分布，作为风沙流中跃移理论的主要基础之一。利用结果对前人在风沙流研究中发现的某些重要规律和现象进行了解释。     

两相流PIV粒子图像处理方法的研究

本文在单相PIV技术的基础上研究了两相流动PIV图像处理方法，采用摸板匹配法和灰度加权标定法对两相粒子进行了识别、区分和标定，采用灰度互相关法对区分后的单相粒子图像进行了处理，应用基于以上方法编制的Windows应用软件，首先对由美国Minnesota大学复杂流动实验室提供的两相流动粒子图片进行了处理，通过对比分析可见，应用本文所采用的方法能对两相粒子进行有效的识别和区分，然后以搅拌槽内液固两相流场为例对此方法进行了应用。     

两相速度平衡条件下的两相流声速

在两相速度平衡条件下,本文首先给出无相变的两相流中声速的一般表达式。再对相间传热作出热平衡或绝热假设,得到完全平衡的和部分平衡的声速的具体表达式。两相流(速度平衡的)声速的许多现有公式都可以作为特例从一般表达式中导出。本文还研究了相变对声速的影响,给出了一元两相系的和二元两相系的完全平衡(速度平衡、热平衡和相平衡)声速公式。     

测量两相流中颗粒特性的相位多普勒方法理论模型

本文在几何光学近似Ｍｉｅ散射理论的基础上建立了一种计算激光多普勒信号中相左与粒径关系的数学模型。对几种常用的相对折射率情况下的相差一粒径特性进行了计算,分析并给出了光学系统的最佳配置。计算结果与Ｍｉｅ散射理论的计算结果进行了对比,有限好的一致性。     

两相流测量的三光束偏振型LDV装置

两相流的测量是许多工业装置中遇到的一个十分重要的课题,本文引入了一种新的测量装置。它采用三光束偏振型光路消除了边缘效应,输出信号由计算机软件处理,采用双阁值法方便、有效地对两相流的速度进行测量。适当改进后,本装置能同时对两相流的粒子尺度及粒子速度进行测量。     

两相正激波松弛流的数值研究

对气、固两相正激波松弛流动进行了数值研究,方程中考虑了压力梯度及非匀速运动引起的附加质量力。给出了完整的计算方法,对三种不同固相容积比、不同固相颗粒直径和不同马赫数分别进行了数值计算,所得计算结果给出了气、固两相的速度、温度、压力、密度、固相容积比及熵值沿流向分布情况。文章对气、固两相参数在松弛区中的变化规律进行了讨论。     

激光多普勒测速技术在气液两相流中的应用

本文采用激光颗粒动态分析仪(PDA)测量了钢包底部喷吹气液两相流中气泡的直径和气泡上升速度的分布;采用激光多普勒测速仪(LDA)测量了气液两相区和液体单相循环区液体速度场的分布。测量结果表明:气泡在脱离喷嘴上浮一定距离后,其大小基本保持不变;在气液两相区中,气泡速度和液体速度的分布均服从高斯分布;液体在单相区作循环流动,在侧壁与底部交接处,存在液体流动的“死区”。     

近十年来流动测量技术的新发展

流动是一种跨行业、跨部门、跨学科的现象。现代空气动力学、流体力学、热力学、水力学以及航空航天工程、水利水电工程、热能工程、流体机械工程都提出了一系列复杂流动问题，其中包括高速流、低速流、管道流、燃烧流、冲击流、振荡流、涡流、湍流、旋转流、多相流等等。这些流动都需要人们提供新的测量方法和新的量测仪器、使之能够适应单点向多点、平面向空间、稳态向瞬态、单相向多相方向发展，这就促使人们不断利用新技术，发展新原理，采用新结构和新工艺，以改善食品性能，增强讯号处理能力，提高仪器的测量精度。同时简化操作技术，使之便于推广应用。近10年来，伴随着光纤技术、芯片技术、激光技术、数字信号处理技术，图形、图像处理技术以及计算机技术的日益成熟和完善，流速测量技术也随之得到了新的发展。本文就这些发展作一扼要介绍。     

沙丘背风侧不同铁路结构形式对风沙环境的适应性分析

当铁路穿越大风沙漠地区时,风沙灾害会对铁路工程及其正常运营产生严重威胁,而设计一种合理的铁路结构形式能够减小风沙沉积对铁路工程的危害. 在本文中,以敦煌至格尔木铁路沙山沟段落为研究对象,采用多相流的方法对越过沙丘的风沙运动过程进行数值模拟,分别讨论了风沙运动对位于沙丘背风坡的铁路路基工程和桥梁工程的影响. 主要的模拟结果显示:路基工程明显降低了风速并且将沙丘后的回流区分成了两部分,而桥梁工程的导流效应则压缩了沙丘背风坡的回流区;轨道间的道碴增大了铁路表面的粗糙度,在轨道间有少量沙粒沉积,而路基工程两侧则有大量积沙;铁路表面的积沙量与摩阻风速呈现出非线性关系,随着摩阻风速的增大,路基工程沙粒沉积的增加速度大于风蚀能力的增加速度,而桥梁工程则正好相反. 在防止风沙危害铁路方面,设置桥梁工程明显优于路基工程. 本研究为风沙运动对铁路工程的影响提供了理论支持,也为今后的铁路工程设计提供了新的思路与研究工具.      

离心叶轮机械内部流动的研究进展

随着测量技术及数值算法的不断进步,叶轮机械内部流动研究有了很多新的进展.本文就半个世纪以来离心叶轮机械内部流动的实验及数值模拟研究进行了评述,根据作者掌握的文献,着重在以下几方面展开综述:叶轮内部流动、叶顶间隙泄漏流动、扩压器内部流动及叶轮与扩压器相互作用的非稳态流动等等.文中分别阐述了国内外学者在上述流动研究方面的主要成果,指出了这些研究的特点及其不足,分析了我国在这些领域与国际水平的差距,并结合作者自己的研究工作对离心叶轮机械内流研究提出了建议.      

矩形槽道内表面活性剂减阻流体场特性

采用粒子图像测速仪对矩形槽道内表面活性减阻流体在流动方向(x方向)与壁 面垂直方向(y方向)所在平面的流场进行了测量,分析了速度、涡量、速度脉 动相关量在流场内的瞬态分布,以及对500幅相同工况的流场进行了统计平均. 结 果显示: 与牛顿流体相比, 表面活性剂减阻流体接近于层流流动,横向速度脉动被大幅 减弱,导致湍流输运减弱,雷诺应力远远小于水. 减阻流体流向速度脉动呈条带 特征,沿流动方向发展,反映了减阻流体不同于水的湍流输运特征.     

泥石流预测、预报技术方法的研究现状浅析

泥石流灾害的预测、预报是减灾防灾重要环节和基础。在充分研究泥石流形成条件基础上 ,正确预测、预报泥石流 ,是目前最大限度减少泥石流灾害损失所采取的主要方法。本文综合了当前泥石流预测预报的方法 ,分析了泥石流长期、中期、短期预报及泥石流预报的原理 ,不同时期泥石流预报的特征及存在的问题。我国是受泥石流危害最为严重的国家之一。每年由泥石流造成的直接经济损失约达几十亿元之多 ,减少泥石流灾害造成的损失主要取决于预测预报工作等。     

全场测速技术进展

速度场测量技术的研究在流体力学和空气动力学中具有极高的学术意义和实用价值．文中归纳介绍了近十多年来人们积极探索的各种全场测速新技术,特别是激光诱导荧光高速流场测试技术、二维粒子跟踪和粒子图象测试技术以及三维测速的最新进展      

风吹雪廓线的风洞实验研究

利用颗粒图像测速仪对新雪形成的风吹雪进行风洞实验研究, 给出了不同高度处雪粒粒径分布函数以及平均粒径廓线、雪粒数通量廓线的分布规律. 发现当摩阻风速大于0.5 m/s 时单宽输雪率与摩阻风速满足指数函数的关系, 小于0.5 m/s 时两者满足幂函数的关系, 总体而言, 单宽输雪率与摩阻风速呈线性关系.     

黏弹流体流动的数值模拟研究进展

综述了黏弹流体流动数值模拟的研究进展,突出介绍近十年来有限元法在黏弹流体流动数值模拟研究中取得的成果,通过动量方程的适当变形和本构方程离散权函数的合理选择,可以显著增强数值计算的稳定性。得到较高Weissenberg数下的解,同时文中对黏弹流体流动数值模拟中本构方程的应用、非等温情况和三维空间下的研究进行了介绍。