磨料水射流中磨料颗粒的受力分析

对磨料水射流中磨料颗粒的受力进行了分析,采用量级比较和典型函数法重点研究了Basset力、虚拟质量力、Magnus力和Saffman力与Stokes力的相对重要性.结果表明,对磨料水射流进行模拟研究时,必须考虑惯性力、重力、压差力和Stokes力对磨料颗粒运动的影响.当磨料颗粒在喷嘴的收缩段和直柱段中运动时,磨料颗粒所受的Basset力、虚拟质量力与Stokes力处于同一量级,对磨料颗粒的运动影响很大,不可忽略;随着时间的推移,当磨料颗粒从喷嘴射出后,磨料颗粒所受的Basset力、虚拟质量力与Stokes力相比要小得多,对磨料颗粒的运动影响很小,可以忽略;磨料水射流喷嘴外流场中,流体粘性的存在限制了磨料颗粒的旋转,磨料颗粒所受的Magnus力比Stokes力小得多,可以忽略;在喷嘴外的自由射流区域,由于流速梯度沿径向变化较慢,磨料颗粒所受的Saffman力同Stokes力相比也可以忽略.     

磨料水射流中磨料颗粒的受力分析

对磨料水射流中磨料颗粒的受力进行了分析，采用量级比较和典型函数法重点研究了Basset力、虚拟质量力、Magnus力和Saffman力与Stokes力的相对重要性。结果表明，对磨料水射流进行模拟研究时，必须考虑惯性力、重力、压差力和Stokes力对磨料颗粒运动的影响。当磨料颗粒在喷嘴的收缩段和直柱段中运动时，磨料颗粒所受的Basset力、虚拟质量力与Stokes力处于同一量级，对磨料颗粒的运动影响很大，不可忽略；随着时间的推移，当磨料颗粒从喷嘴射出后，磨料颗粒所受的Basset力、虚拟质量力与Stokes力相比要小得多，对磨料颗粒的运动影响很小，可以忽略；磨料水射流喷嘴外流场中，流体粘性的存在限制了磨料颗粒的旋转，磨料颗粒所受的Magnus力比Stokes力小得多，可以忽略；在喷嘴外的自由射流区域，由于流速梯度沿径向变化较慢，磨料颗粒所受的Saffman力同Stokes力相比也可以忽略。     

主动脉动气流分选机理及流场模拟

通过分析不同雷诺数流型下颗粒运动阻力系数的差异,考虑主动脉动气流流场中颗粒运动所受到的附加质量力作用,分别得出斯托克斯和牛顿2种流体的颗粒在主动脉动气流场运动的动力学方程.对直径和密度不同,但空气动力学特性相同的等沉球形颗粒,进行动力学方程的计算机数值模拟,并优化动力学模型参数.在此基础上,应用颗粒高速动态分析系统对示踪颗粒的运动规律进行分析,研究主动脉动气流分选优于传统气流分选的机理.研究结果表明,数值模拟与示踪颗粒的实验室分选试验结果具有很好的一致性,低密度颗粒速度幅值与均值相对误差小于8%,高密度颗粒速度幅值与均值相对误差小于5%.     

涡流工具中液滴受力分析与工具角度优化

涡流工具可以改变井下流场流态,是一种新型排水采气技术。螺旋角度对井下流场状态起决定作用。安装涡流工具的井筒流动与常规气井不同,为此对采气井筒中液滴进行受力分析,分析液滴所受到的重力、浮力、离心力、Saffman力、Magnus力等典型力的作用效果并探讨力的成因,建立液滴运动方程,在对不同力的量级进行比较后,对方程进行简化,最终求解得到最佳螺旋角的数学公式。最后采用数值模拟和现场生产数据对比的方式,验证求得数学模型的可靠性。     

变径水介质分选床分选机理的研究

介绍了变径水介质分选床分选废弃电路板的工艺及原理,对分选过程中水介质及轻、重产物的运动轨迹做了研究,得出水介质在床体内能够形成涡流状区域,该区域的稳定性对颗粒分选起到关键的影响,同时,涡流状区域的稳定性受到水流速度及床体倾角的影响。考虑了干扰沉降,得出颗粒的形状,大小,表面性质等分选效果的影响因素。     

旋流场中分散相颗粒径向受力及径向速度方程

从两相流的角度阐释了分散相单颗粒在旋流场中的径向受力，并对各力进行了分析和简化．运用力分析的方法建立了颗粒径向速度对于径向位置分布的径向运动方程，探讨了颗粒径向速度的求解．结果表明，经典的平衡轨道理论所认为的沉降速度只能在某一特定位置出现，并不具有实际应用意义；而径向运动方程则可以求解，并可作为旋流场进一步讨论的基础．     

行走过程中人体下肢受力模型的建立与验证

为了准确、简便地对人体行走过程中下肢的受力进行分析,构建了一个新的人体下肢力学模型:将人体的上半部分简化成固结至臀部的重物,将大腿、小腿和足部简化成3个刚杆,将踝关节、膝关节和髋关节简化成铰接点,将肌肉作用力简化成4对作用在刚杆上的未知力。针对该模型建立了相应的动力学方程,能够对足部和小腿的运动受力进行完整的描述。通过高速摄像机和足底测力台获取受试者的运动学和动力学数据,并使用APAS处理系统对数据进行处理,用于对动力学方程的求解,由此获得了下肢的受力状态。利用表面肌电仪测量了人体行走时的下肢肌肉电位,利用肌肉电位与肌肉力同时增大的原理,在一定程度上验证了模型的可靠性。研究结果表明:该模型能够较为真实地反映出下肢膝关节与踝关节的受力情况,具有较高的生物逼真度,可望为人体下肢运动机理的研究和下肢运动装备的开发提供参考。     

模拟驾驶系统中动力学模型的研究与仿真

采用动力学和运动学分析方法对汽车所受的力进行研究,得出其动力学方程,从而对汽车驾驶进行仿真,并对车辆动力学仿真运动模型实验建模,将实验的数据发送给视景计算机,由其驱动视景变化,视景计算机对车辆运动进行碰撞检测,将碰撞结果反馈给主机进行所受外力的计算,由此仿真模拟驾驶系统的运动.通过实验所建立的模型基本满足模拟驾驶系统的要求.     

基于达朗贝尔原理的废塑料薄膜耦合振动分选与参数优化设计

为了提高废塑料薄膜的回收效率和利用价值,提出一种废塑料薄膜耦合振动分选方法;基于达朗贝尔原理,建立所提出方法的动力学方程,分析分选效果的影响因素,确定分选效果的评价指标;确定废塑料薄膜耦合振动分选设备的优化设计变量,建立优化目标函数,编写优化程序,得到最优的废塑料薄膜耦合振动分选设备参数;研制废塑料薄膜耦合振动分选设备,对所建立动力学方程进行验证实验。结果表明：当振动床面振动角为48.63°,振动电机角速度为27.62πrad/s且振动床面横、纵向倾角分别为9.41°、 12°时,分选效果最好;验证实验的结果与优化程序的结果相近,验证了所建立动力学方程的正确性;相对于传统的风力振动分选方法,所提出方法在相同分选时间内的分选距离增加18.66%,分选效果更好,验证了所提出方法的有效性。     

滑坡碎屑流颗粒分选效应的数值模拟

大量粗细不均匀的碎屑岩粒及孤大块石在滑坡碎屑流运动过程中的相互作用产生颗粒分选效应,影响了滑坡碎屑流的运移堆积特征及致灾效应。以模型试验的资料和数据为依据,运用三维颗粒离散元素法,建立滑坡碎屑流颗粒流数值模型,从滑体运动堆积过程中不同粒径组分的分布位置和动能两方面研究了滑坡碎屑流颗粒分选效应的形成过程,探讨了颗粒分选效应的形成机制。结果表明:滑坡碎屑流运动过程中,粗颗粒组分易获得较大速度并向滑体表层及前缘运移,细粒组分运动速度较慢,并向滑体底层及后部聚集,这种颗粒分选效应最终导致了滑体反粒序分布结构的形成。滑坡碎屑流颗粒分选效应是由振动筛分、小颗粒耗能较大率先停积、大颗粒碰撞分离等动力学机理共同作用的结果。     

变径液固流化床单个颗粒运动模拟

变径液固流化床内单个颗粒运动过程的研究对整个流场分析具有重要的作用.通过Fluent-EDEM耦合计算,对变径液固流化床内单个颗粒运动行为进行了数值模拟.结果表明:不同密度颗粒进入分选区后,分别具有不同的运动轨迹,能够实现按密度分离,模拟分选效果较好;不同密度颗粒轴向速度表现为先是在短时间内迅速增加,达到一定速度后,开始逐渐减小趋势;将模拟所得单个颗粒轨迹与轴向速度值分别与高速动态拍摄所得值比较,吻合较好.     

基于DEM的埋管鼓泡流化床内颗粒运动特性模拟

该文采用离散单元法(DEM)对水平埋管的鼓泡流化床内颗粒流化过程进行了数值模拟研究。DEM方法通过求解Newton方程来模拟颗粒的运动过程,气相仍采用连续流方法模拟。因此,DEM方法能够获得颗粒尺度量级的详细结果。通过模拟不同埋管布置方式下流化床内密相区颗粒流化过程,研究了埋管布置方式对于鼓泡流化床内的颗粒运动的影响。结果表明:埋管布置方式会改变床层有效流通面积和埋管对颗粒的阻碍作用等,从而影响流化床内的颗粒群和气泡形态。埋管数量越多,颗粒与埋管由于相互作用而消耗的能量越大,平均颗粒速度和颗粒温度值越低。不同的埋管布置方式会导致颗粒混合速率的差异,增加埋管数量会降低颗粒混合程度。     

锥形离心分离机中粒子运动的解与实验研究

作为固液及固气两相流中固体颗粒运动的基础性研究,以旋转锥形分离机为模型,水为介质,对不同尺寸的玻璃粒子在容器内的回转流场中的运动建立了动力学模型,并进行两相流在容器内实施连续流动过程中粒子运动全过程的数值解析与可视化实验.动力学模型中除考虑了传统的力外,还考虑了假想质量力、Basset力、Saffman扬力及压力梯度力等多种力的作用.计算中考虑了锥形容器锥角、流体垂直流速及不同粒子直径等参数.结果发现了容器高度、锥角、垂直水流速度、容器旋转速度以及粒子径与粒子分离时间的相互关系.计算结果得到可视化实验结果验证,并证明了其数学模型的正确性.     

基于CFD方法的船体下水水动力分析

为给船体下水提供水动力参数,采用计算流体动力学(CFD)方法对船体从船台上纵向重力式下水过程进行动力学分析.计算每一时刻的流场压强和船体所受水作用力(矩),并通过求解船体运动方程获得船体运动的速度和滑程.数值预报结果与经验公式以及试验比较均表明,该方法计算所得运动参数与试验偏差较小,可满足工程精度要求.     

磁流变液铁磁颗粒的动力学分析

分析磁流变液铁磁颗粒的受力和运动特点对研究磁流变液微观机理至关重要。基于磁偶极子理论,比较全面地分析了磁流变液中的铁磁颗粒在外加磁场作用下所受到的力,并对这些力进行了比较。同时,研究了颗粒可能的运动方式。分析结果表明,磁力、载液的粘性阻力和颗粒间的排斥力是颗粒的主要受力,平动是颗粒的主要运动方式。并通过数值模拟手段,得到磁流变液在磁场作用下的链柱状微结构,从而证明该动力学分析的有效性。     

基于运算模块的锻造操作机主运动机构运动学与动力学分析

提出运算模块和运算图谱的概念并建立了运算模块的运动及力的模型、主运动机构运动学和逆动力学运算图谱,进而得到上述运算图谱统一求解函数。通过运算图谱统一求解函数得到一种新型主运动机构的位置正解、反解曲线图,从而得出该机构可实现近似直线的水平提升,有利于简化操作机的控制系统。同时得到在升降、前后缓冲和俯仰运动过程中各驱动力曲线图,利用ADAMS软件建立机构连杆虚拟模型,力的仿真曲线与力的数值计算曲线吻合,验证了该方法的正确性。     

地转偏向力的物理学分析

在非惯性参照系中，物体要受到惯性力的作用；证明了在匀速圆周运动的参照系中作相对运动的物体不仅受到惯性离心力的作用，还受到科里奥利力的作用，且Ｆ科＝２ｍ（ｖ×ω）．在地球表面作水平运动的物体受到的地转偏向力，是物体所受科里奥利力在地平面内的分力，其大小ｆ偏＝２ｍｖωｓｉｎΦ，方向与物体运动方向垂直，一般是量级很小的力．     

回转分离器内气固两相流的理论分析

详细地推导了回转分离器内颗粒的运动方程,对分离器内颗粒的运动轨迹.特别是在考虑颗粒形状对阻力影响的情况下作了一定程度的计算,将计算结果与球形颗粒运动轨迹进行了比较,并作了适当的分析.此外,还较为详细地介绍了此类问题的数值求解方法.     

应用弹性波理论分析包装结构受力

在初步分析双层堆码包装系统运动情况的基础上,根据其中某种运动情况,应用弹性动力学理论探讨了包装结构在相互撞击后各自在不同时间段内的受力及质点速度。得到底层包装结构所受的最大应力大于顶层包装结构所受最大应力的结论。通过算例,将应用弹性波理论计算所得结果与静载荷及材料力学中动载荷理论所得结果进行了比较。     

固体颗粒在逾渗多孔介质中的吸附特性

采用数值计算的方法,通过求解描述低速流体流动的Stokes方程以及简化的颗粒运动方程,初步得到颗粒在逾渗多孔介质中的运动轨迹,并在此基础上,求得颗粒与多孔介质内表面的碰撞概率,进而研究颗粒的被吸附特性.数值结果表明均匀多孔介质和分形多孔介质对颗粒的吸附存在本质差异.颗粒流出概率(实际中常表示为出口悬浮液中的颗粒浓度)与多孔床深度间的指数关系仅对均匀多孔介质成立,而对分形多孔介质并不成立.