高径比对GaAs熔体液桥热毛细对流失稳的影响

采用基于谱元法线性稳定性分析方法,研究了高径比对GaAs熔体(Pr=0.068)液桥热毛细对流失稳的影响,同时结合能量分析揭示了热毛细对流的失稳机制.研究结果表明:与典型低普朗特数(例如Pr=0.011)熔体静态失稳模式和典型高普朗特数(例如Pr>1)熔体振荡失稳模式不同,GaAs熔体热毛细对流失稳模式依赖于液桥高径比...     

两球形颗粒间横向毛细力的格子Boltzmann研究

采用以Shan-Chen多组分模型为基础的格子Boltzmann-伪固体模型对两颗粒间的浮体和浸润横向毛细力展开数值模拟研究,其中流体-固体间的相互作用及颗粒润湿性质在介观层次上采用简单形式得以充分考虑．三维测试表明,与已有理论解相比,成功再现了横向毛细力与颗粒间距的“1/L”关系,并确认了浸润横向毛细力与表面张力间的线性关系．这表明可进一步应用该模型研究横向毛细力作用下的颗粒自聚集等现象.     

Three-dimensional multi-relaxation-time lattice Boltzmann front-tracking method for two-phase flow

We developed a three-dimensional multi-relaxation-time lattice Boltzmann method for incompressible and immiscible two-phase flow by coupling with a front-tracking technique. The flow field was simulated by using an Eulerian grid, an adaptive unstructured triangular Lagrangian grid was applied to track explicitly the motion of the two-fluid interface, and an indicator function was introduced to update accurately the fluid properties. The surface tension was computed directly on a triangular Lagrangian grid, and then the surface tension was distributed to the background Eulerian grid. Three benchmarks of two-phase flow, including the Laplace law for a stationary drop, the oscillation of a three-dimensional ellipsoidal drop,and the drop deformation in a shear flow, were simulated to validate the present model.     

混凝土搅拌过程及其评价

为了进一步提高混凝土的使用性能,分析了目前混凝土评价指标中存在的问题。应用机械工程、建筑材料与施工工艺相结合的方法,对混凝土搅拌过程及其评价指标进行了研究,通过搅拌试验分析,得到强化混凝土性能的措施与方法。试验结果表明,通过优化搅拌机参数,采用振动搅拌技术、双排叶片机构及二次搅拌技术,均能改善混凝土的微观匀质性、界面粘结强度和耐久性。     

振动搅拌水泥乳化沥青砂浆的试验研究

为了研究振动搅拌装置与砂浆材料的相互作用过程,通过测试振动参数、搅拌速度、搅拌时间、投料顺序等搅拌参数与工艺参数在不同组合时的砂浆性能指标,以及分析砂浆的微观结构,确定了振动搅拌装置参数和工艺参数变化时砂浆材料形成过程中的各项指标变化规律,得到了振动搅拌砂浆材料的较佳参数匹配关系:振动频率为200～250rad/s,振...     

沥青混合料真空压实下强化力学性能

为了提高沥青混合料压实后的力学性能进而增强沥青路面抗疲劳强度,提出采用真空压实的方法实现沥青混合料力学性能的改进。以基于双钢轮压路机结构进行设计并制造的真空压实样机对沥青混合料进行静碾压、真空静碾压、振动压实、真空振动压实四种工况下的压实试验,结果表明,无论是静碾压或是振动压实,采用真空压实的累积压实沉降量明显高于常规压实的;测试沥青混合料马歇尔稳定度和模数发现,真空静碾压和真空振动压实下的马歇尔稳定度和模数分别比单纯静碾压和单纯振动压实的高,结果表明,同等试验条件下,真空压实提高了沥青混合料的强度;对不同工况下的劈裂强度试验结果表明,真空静碾压下的劈裂强度比单纯静碾压下的提高了5. 7%,真空振动压实下的劈裂强度比振动压实下的提高了9. 8%,可见真空压实效果明显;研究结果表明,沥青路面建设中引入真空压实以加强沥青路面中材料结构的排列,提高压实度,强化内部微观结构从而提高其力学性能。     

二维方腔内热表面张力流的格子Boltzmann方法模拟

热表面张力驱动的对流是微重力下浮区法晶体生长中熔体最重要的物质与热输运方式。采用单松弛双分布函数格子Boltzmann模型,自主开发了相应的格子Boltzmann方法的串行和MPI并行程序包,并应用该程序包对开口方腔内流体的二维热表面张力对流进行了数值模拟研究。其中串行程序合并碰撞迁移过程和引入临时数组以连续读入分布函数,相比分开碰撞迁移过程,计算性能提高了二倍;在此基础上,采用单向计算区域分区和非阻塞通信模式,实现了MPI版格子Boltzmann并行程序包开发。对比基于传统有限体积法CFD程序计算结果表明,串行和MPI并行版格子Boltzmann程序包计算结果精确可靠;并行程序具有较好的性能。     

半刚性基层沥青路面层间处治增强黏结力的试验

为提高半刚性沥青路面中水泥稳定碎石基层和沥青层的层间黏结力,提出一种在半刚性水泥稳定碎石基层表面引入规则凹坑的层间处治新方法。采用标准尺寸的模具结合静压成型法,成型具有规则凹坑的基层表面,再整体成型半刚性基层沥青路面,采用剪应力和拉拔应力测试设备对试验样本进行最大应力测试,并对半刚性水泥稳定碎石基层处治凹坑后成型的沥青路面与传统的层间处治方法进行比较。研究结果表明:所设计的成型方法能高效成型表面有规则凹坑的半刚性基层及半刚性基层沥青路面。处治9个直径18 mm(Φ18)凹坑的路面层间最大剪应力比精铣刨工艺时所受剪应力提高5.2%,最大拉拔力提高7.39%;比喷洒透油层时最大剪应力提高41.05%,最大拉拔力提高29.51%;比未处治时最大剪应力提高71.65%,最大拉拔力提高80.38%。路面处治12个凹坑的最大剪应力比4个凹坑时提高22.72%,最大拉拔力提高23.2%;9个Ф18凹坑比9个Ф8凹坑承受的层间最大剪应力增加43.4%,最大拉拔力增加35.87%,增加凹坑的尺寸和个数均可等效于增加了其摩擦因数和铆锁抵抗力,具有提高力学性能的效果。当路面的环境温度变化时,采用凹坑处治的路面承受的层间最大剪应力变化最小,增强了环境变化下抗疲劳强度能力。与传统的层间处治方法相比,通过对半刚性水泥稳定碎石基层处治凹坑后成型的沥青路面能有效提高路面在外载荷下的抗剪强度、抗拉拔强度及抗疲劳强度能力,该方法可为半刚性基层层间工程化处治提供借鉴。     

交变电场频率对弱导电液滴变形及融合的影响

基于相场方法和电荷守恒模型,在OpenFOAM框架下发展了考虑电荷输运的两相流数值方法,系统研究了不同电物性参数条件下交变电场频率对弱导电的单个液滴变形和双液滴融合的影响。结果表明,交变电场频率对单个液滴变形具有显著影响,同时也会影响双液滴的融合时间。当介电常数比Q和导电率比R相等时,单个液滴在交变电场中的平均变形率和等效直流电场中液滴的稳态变形率相等,双液滴融合时间随着频率增加而增加。当Q＞R时,随着频率增大,单个液滴的平均变形率不断增大,双液滴融合时间减少。当Q＜R时,电场频率增大会导致单个液滴平均变形率的减小以及双液滴融合时间增加。     

Multi-relaxation-time lattice Boltzmann front tracking method for two-phase flow with surface tension

<正>In this paper,an improved incompressible multi-relaxation-time lattice Boltzmann-front tracking approach is proposed to simulate two-phase flow with a sharp interface,where the surface tension is implemented.The lattice Boltzmann method is used to simulate the incompressible flow with a stationary Eulerian grid,an additional moving Lagrangian grid is adopted to track explicitly the motion of the interface,and an indicator function is introduced to update the fluid properties accurately.The interface is represented by using a four-order Lagrange polynomial through fitting a set of discrete marker points,and then the surface tension is directly computed by using the normal vector and curvature of the interface.Two benchmark problems,including Laplace’s law for a stationary bubble and the dispersion relation of the capillary wave between two fluids are conducted for validation.Excellent agreement is obtained between the numerical simulations and the theoretical results in the two cases.