D型体主被动结合流动控制研究

以简化准三维模型D型钝体为研究对象,通过数值仿真手段,利用零质量合成射流器理论进行了D型体主动流动控制和主被动结合的流体控制研究发现,在尾部分离点进行射流控制时,高频射流有助于钝体减阻,减阻效果可以达到1.78%。主被动结合的锯齿和射流加强了尾迹三维流动结构,破坏了准三维模型的展向流动结构,使得减阻效果较好。采用主被动结合控制的射流为低频和高频时减阻效果为20.86%和21.20%。     

BMI树脂CBN超精油石制备及性能研究

以丙酮为溶剂溶解BMI树脂,将制成的树脂液与CBN磨料按比例混合均匀形成料浆,浇注成型后加热挥发丙酮并使树脂固化制备CBN超精油石.从油石微观结构上分析了丙酮的最佳用量,结果表明:丙酮用量低于16.9%时,无法将CBN磨料与BMI树脂混合均匀;丙酮用量为23.4%～29.0%时,可制备成均匀稳定的料浆;丙酮用量高于33.8%时,料浆中的CBN磨料会连续沉降.另外,当丙酮用量为23.4%时,BMI树脂比例在7%～16%范围内随着含量的增加油石强度和硬度增大,超过16%时粘度的增加将导致丙酮不易挥发,油石中存在大量的气孔,其强度和硬度均反而降低.     

井下主水泵引水方式研究及应用

针对煤矿井下排水主水泵,为了实现吸入式离心泵的无底阀排水,分析了射流泵和真空泵的工作原理,在同煤集团的两个矿分别应用了不同的引水方式,通过降低系统吸上真空高度,从而实现了高效节能。     

砂轮动态磨粒的概率统计数学模型

为了揭示磨粒与工件的微观作用机理,预测磨削弧区的动态磨粒数目,采用概率统计的方法对磨削弧区的动态磨粒进行研究,建立了动态磨粒的切入深度、接触磨粒和切削磨粒的概率统计数学模型.分析磨削加工参数对接触磨粒概率和切削磨粒概率的影响,分析表明接触磨粒和切削磨粒的概率随着磨削深度和进给速度的增大而增大,随着砂轮线速度的增大而减小.动态磨粒的概率统计数学模型为深入分析磨削力、磨削热、热量分配比和温度场的数值计算与仿真奠定基础.     

Characteristics of helium DC plasma jets at atmospheric pressure with multiple cathodes

A novel DC plasma torch with multiple cathodes is developed for generating laminar, transitional and turbulent plasma jets. The jet's characteristics, including jet appearance, voltage fluctuation, thermal efficiency, specific enthalpy, and distributions of temperature, pressure, and velocity, are experimentally investigated. The results show that as the gas flow rate increases, the plasma jet transforms first from the laminar state to the transitional state and second to the turbulent state. Compared with the transitional/turbulent jet, the laminar jet possesses not only a better stability and a longer hightemperature zone but also a higher average/core temperature and a higher specific enthalpy at the nozzle's outlet. With the change of jet states from the laminar to the turbulent flow, the core pressure and velocity at the nozzle's outlet increase,while the decaying rates of temperature/pressure/velocity along the jet's axial direction increase sharply. Furthermore, applications of laminar, transitional and turbulent jets for zirconia spray coating are described. The test results indicate that the long laminar jet is favorable for the deposition of a high-quality coating because the powder particles injected into the laminar jet may have better heating and lower kinetic energy.     

合成冷/热射流控制超声速边界层流动稳定性

为了探究超声速边界层流动稳定性及其转捩控制机理,提出基于合成冷/热射流的边界层速度-温度耦合控制方法,并通过数值模拟研究了Ma=4.5超声速平板边界层不稳定波的传播,采用线性稳定性理论中的时间模式分析了壁面吹吸、射流温度、扰动频率、扰动振幅等对不稳定波控制效果的影响.结果表明:无射流控制时,边界层内同时存在不稳定的第一模态扰动波和第二模态扰动波,且二维波形式的第二模态占主导地位;壁面吹吸作用下,仅出现更加不稳定的第二模态,第一模态被抑制;速度-温度耦合控制下,射流温度对扰动模态的不稳定区域大小及扰动增长率影响显著,射流温度与来流温度不同时,温度的脉动使得流动转捩为湍流的速度加快,边界层速度型更加饱满,抗干扰能力增强,流动稳定性提高;高频的吹吸扰动对流场的控制效果优于低频扰动,扰动频率超过400 Hz时,第二模态扰动波时间增长率降低,扰动分量对边界层速度剖面和温度剖面的修正加快,第二模态更加稳定;扰动振幅减小为主流速度的1%时,仅出现时间增长率较小的第二模态,控制效果较好,进一步减小时,第一模态重新出现,并且波数范围与第二模态先重合后分离,对应的时间增长率先增加后减小.研究结果为边界层转捩控制技术提供了新的思路.     

相对论重离子碰撞的输运模型研究

美国的布鲁克海文国家实验室相对论重离子对撞机（RHIC）和欧洲核子中心的大型强子对撞机（LHC）的大量实验结果表明,在相对论重离子碰撞中已经产生了一种近似完美流体的强耦合部分子物质。基于一个多相粒子输运模型（AMPT）理论工具,对RHIC和LHC实验上的一些重要结果的开展了三个方面的理论研究工作（集体流、喷注淬火、手征磁效应）,研究结果揭示了初始的夸克胶子等离子体（QGP）能量密度涨落经过部分子输运演化产生末态粒子的各阶次的集体流、喷注和部分子物质的相互作用导致喷注的能量损失、末态相互作用严重影响手征磁效应的大小等物理过程作用机制。The experimental results from the BNL Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) and the CERN Large Hadron Collider (LHC) show that a nearly perfect fluid (i.e. strong-coupling Quark Gluon Plasma) has been created in relativistic heavy-ion collisions. I introduce our theoretical results based on a multi-phase transport (AMPT) model. Several important topics such as collective flow, jet quenching, chiral magnetic effect, are addressed. The simulation results indicate that the initial fluctuations of energy density of the QGP lead to all orders of harmonic flows of final particles via parton cascade, the strong interactions between jet and the QGP make jet lose much energy, and the final state interactions play an important role to affect the initial chiral magnetic effect in relativistic heavy-ion collisions.     

大气感耦射流等离子体加工中的电子温度及激发光谱研究

大气感耦射流等离子体加工作为新型超光滑表面加工技术,其高密度等离子体激发能力为充分激发反应气体,提高材料去除率提供了有力条件。利用发射光谱仪,对加工过程中大气感耦射流等离子体激发的400~1 000 nm范围内的光谱进行了测量。并利用峰值明显,能级差较大的谱线计算电子温度。由于测量的谱线强度是等离子体发射系数沿弧长方向的积分值,且感耦射流等离子体具有回转对称性,因此可利用阿贝尔变换求取光谱发射系数,进而通过玻尔兹曼图谱法计算电子温度。计算结果表明由于趋肤效应和旋流进气的双重作用,处于加工区域的温度分布呈现出双峰形;随着距离增大,双峰效应逐渐减弱,温度分布趋于平滑。研究也表明随着加工距离的增大,等离子体边缘逐渐偏离局部热力学平衡状态,玻尔兹曼图谱法计算电子温度的适用性降低,导致等离子体边缘的温度拟合优度值逐渐降低。进一步对通入反应气体CF₄后的等离子体光谱进行了研究,通入反应气体后的等离子体呈现鲜亮的蓝绿色,是由于激发反应气体后产生的位于400~650 nm范围的带状光谱所致,分析表明谱图中的带状光谱为双原子分子C₂谱带Swan Bands,而该双原子分子是感耦氩等离子体对碳源CF₄的充分激发产生。     

电场驱动直射流的动量方程

给出了电场驱动直射流的一维动量守恒方程．该方程是用应力分量表示的,适用于任何流体本构关系,只要流体是不可压缩的．结果显示,为了使方程封闭,需要沿轴向和径向两个方向的本构关系．然而,当附加应力张量的迹为0时,只需要沿轴向的一个本构关系就足够了．还发现,射流的第二主应力差的零阶近似总为0．与其他类型的动量方程做了比较．     

Numerical simulation of bubble breakup phenomena in a narrow flow field

Based on the boundary integral method, a 3D bubble breakup model in a narrow flow field is established, and a corresponding computation program is developed to simulate the symmetrical and asymmetrical bubble breakup. The calculated results are compared with the experimental results and agree with them very well, indicating that the numerical model is valid. Based on the basic behavior of bubbles in a narrow flow field, the symmetrical and asymmetrical bubble breakup is studied systematically using the developed program. A feasibility rule of 3D bubble breakup is presented. The dynamics of sub-bubbles after splitting is studied. The influences of characteristic parameters on bubble breakup and sub-bubble dynamics are analyzed.