NUMERICAL SIMULATION OF WIND-BLOWN SAND MOVEMENT BASED ON SPH

运用光滑粒子流体动力学(smoothed particles hydrodynamics, SPH)方法对沙粒和气流的相互耦合运动特性进行了分析,研究提出了风沙流的SPH数值方法并进行了数值模拟. 首先提出了风沙流的SPH建模方法和基本理论,建立了风沙流动的SPH数值模拟平台. 其次通过建立风沙流的SPH 模型并施加边界条件,对自然风作用下沙粒的运动情况进行了数值模拟,详细分析了沙粒运动轨迹及特性,最后通过与相关研究成果对比分析,验证了完善后的SPH方法有效性. 通过考虑气流场的可变性,在风沙流SPH计算模型中引入了加载(起风)和卸载(停风)方式,观察并对比分析了沙粒的运动轨迹和特性. 为进一步研究风沙流的实时动态非线性行为提供了SPH理论基础和数值分析方法.     

对风沙输运中起跳沙粒运动状态分布的讨论

本文用Lagrange方法结合起跳沙粒初始运动状态分布模拟了稳态风沙输运过程。根据已有的对地表沙粒撞击起跳现象的研究成果,列出四种典型的沙粒起跳初始运动状态分布形式。将在各分布形式下模拟得到的宏观量与风洞实验测量得到的宏观量的变化规律相比较,通过考察依据各分布形式所作数值模拟得到的风沙宏观运动的特征量与实验测量结果的一致程度,得到了其中较合理的分布形式。分析表明稳定风沙输运中起跳沙粒的初始速度和角度的分布曲线均应为一单调下降曲线,根据实验数据本文构造出由指数分布和正态分布组成的分段函数形式来描述这一曲线。并通过进一步的实验验证了这一分布形式的合理性。     

热塑性酚醛树脂覆膜砂的研究进展

综述了生产热塑性酚醛树脂覆膜砂的原材料 ,混砂工艺 ,再生砂和理论进展等 ,并提出今后覆膜砂的发展方向。     

An intermittency model for predicting roughness induced transition

An intermittency transport equation for RANS modeling, formulated in local variables, is extended for roughness-induced transition. To predict roughness effects in the fully turbulent boundary layer, published boundary conditions for k and ω are used. They depend on the equivalent sand-grain roughness height, and account for the effective displacement of wall distance origin. Similarly in our approach, wall distance in the transition model for smooth surfaces is modified by an effective origin, which depends on equivalent sand-grain roughness. Flat plate test cases are computed to show that the proposed model is able to predict transition onset in agreement with a data correlation of transition location versus roughness height, Reynolds number, and inlet turbulence intensity. Experimental data for turbine cascades are compared to the predicted results to validate the proposed model.     

一种改进的高浓度风沙图像的动态灰度阈值分割算法

风沙跃移是塑造干旱区地貌的最主要的动力,其伴生的粉尘的释放、输送和沉降不但严重地影响了大气环境质量,也引起了全球气候 系统和海洋系统的变化. 单个沙粒轨迹形成是理解粒--床碰撞过程和风沙两相流耦合过程的重要纽带. 高浓度风沙图像处理算法是深入理解沙粒轨迹形成机制的关键技术. 为了实现对高浓度风沙图像精细处理, 本文提出了不依赖于经验参数的动态灰度阈值分割算法,它包括背景模板去噪、绿光通道灰度化处理、图像微分、灰度方差阈值目标检测和 最大类间方差灰度阈值分割等,其中背景模板去噪和灰度方差阈值目标检测等是新算法的主要亮点. 高浓度风沙图像分割实验显示, 扣减背景模板去除了条纹状和斑点状的稳定噪声;图像微分和灰度方差阈值目标检测显著地提高了暗沙粒识别的数量并有效地去除了随机噪声; 改进算法的沙粒有效识别个数(人 机判读坐标一致的沙粒数目)、查全率(计算机提取沙粒数目与人工判读的实际沙粒数比值)和查准率(有效沙粒数目与实际沙粒数目的比值) 分别为461, 71%和86%,显著地高于传统算法对应的85, 13%和82%,这表明新算法对高浓度风沙图像的分割效果良好. 避免单粒子分割和表观重叠问题是进一步完善高浓度风沙图像的分割算法的可能途径.      

致密砂岩垂直裂缝井CO2混相驱试井模型研究

向地层注入CO2可以有效地提高致密砂岩原油采收率,常规的试井解释数学模型不能满足致密砂岩无限导流垂直裂缝井CO2混相驱试井解释的需求．因此,基于渗流力学基本原理建立考虑应力敏感影响的无限导流垂直裂缝井CO2混相驱试井解释数学模型,利用Laplace变换、摄动变换和Stehfest数值反演的方法进行求解,编程绘制典型特征曲线并进行敏感性分析．研究表明：该模型典型特征曲线共划分为八个流动阶段．由于应力敏感效应的影响,径向流阶段内、外区压力导数曲线不再是0.5和0.5M13水平线,而是呈“上翘”的曲线,并且应力敏感系数越大,曲线“上翘”越明显;混相区压力导数曲线符合幂律型变化指数规律且高于(1-n)/(3-n)斜率直线;内区、混相区半径和M12的变化都会使得外区压力曲线升高;通过该模型可以有效地对致密砂岩压裂井CO2混相驱试井资料进行解释．     

石英砂中甲烷水合物稳定条件研究

采用不同粒径(160～200目、200～300目、300～400目、400～600目)细颗粒石英砂模拟自然界中沉积物实验合成甲烷水合物, 采用多步升温分解法测定了甲烷水合物的稳定温度-压力(p～T)条件. 结果发现细颗粒石英砂对甲烷水合物的稳定条件有明显影响, 温度最大下降1.5 K. 其中160～200目的石英砂是实验测试条件下石英砂对甲烷水合物稳定条件有无影响的分界目数. 每一种石英砂在不同的温度压力下甲烷水合物p-T数据点较为离散, 并且不同石英砂中p-T数据曲线出现交叉, 这与文献中采用规则的硅胶、玻璃球等测得的结果有所不同. 文献中测定的甲烷水合物p-T数据点温度相对于纯水中甲烷水合物p-T数据点温度向左偏移量相同.     

毛乌素沙漠风积砂力学特性室内试验研究

在对毛乌素沙漠风积砂物理特性进行试验研究的基础上,通过室内击试验、压缩试验及三轴剪切试验,对毛乌素沙漠风积砂的力学特性进行了初步研究。结果表明:毛乌素沙漠风积砂击实特性与粉、黏性土有较大的差异,在干燥和最佳含水率状态下易于击实,击实曲线呈双峰形态; 压缩试验表明毛乌素沙漠风积砂一般属于低压缩性土,其压缩特性与试样初始密度、含水率、荷载级别及加载条件有关; 三轴剪切试验表明毛乌素沙漠风积砂抗剪强度指标受试样密度的影响较大,虽然含水率对抗剪强度指标有一定影响且具有一定规律性,但影响程度并不明显。本文相关成果为解决该区风积砂相关岩土工程问题和工程地质问题提供了可靠的试验依据。     

蒸养混凝土早期强度影响因素研究

研究了在蒸汽养护条件下,粗细集料对混凝土早期强度的影响.试验结果表明：对C60塑性蒸养混凝土而言,当水灰比一定时,混凝土强度随砂率的增加而增加;混凝土强度一般随细集料细度模数的增加而增加;当砂率一定时,混凝土强度随粗集料最大粒径的减小而增加.