液滴撞击液膜喷溅过程的LBM模拟

气液两相流动现象广泛存在于自然界和工程应用中,而液滴撞击液膜后产生喷溅的过程则是这一类问题的典型代表.采用格子Boltzmann方法（LBM）对上述过程进行了数值模拟.采用基于“单相”（single-phase）模型的LB两相流方法计算得到了3组Reynolds数（Re）和Weber数（We）组合下液滴撞击液膜后所产生的3种效应.结果表明,随着We数和Re数的不断增大,液滴撞击液膜后将产生铺展、喷溅以及喷溅并伴有小液滴脱落等不同现象,计算所得的结果与实验及理论分析的结果相吻合,表明了LBM研究气液两相流动问题的可行性.     

水平稳恒磁场对Zn-10%Bi过偏晶合金第二相分布的影响

Zn-Bi过偏晶合金凝固过程中因液-液分离反应极易造成第二相偏析.磁场在过偏晶合金的凝固过程中具有抑制第二相液滴迁移的作用,在水平稳恒磁场中进行Zn-Bi过偏晶合金的水冷铜模浇铸实验,研究磁场方向与第二相液滴运动方向呈不同夹角时对偏晶合金凝固组织的影响,对不同方向磁场对液滴运动的作用机制进行分析.实验结果表明,水平稳恒磁场对富Bi相的Marangoni运动有一定的抑制作用,且磁场方向与富Bi液滴Marangoni运动方向平行时,磁场的作用效果最明显     

椭圆形针肋表面冷凝液滴分布特征的实验研究

对6组不同几何参数的椭圆形针肋表面上的蒸汽冷凝过程进行了可视化实验研究,利用黑白二值化方法对针肋表面冷凝液滴的表面覆盖率进行了计算,分析了横向肋间距和肋高对冷凝液滞留、表面覆盖率和液滴脱落周期的影响.结果表明,当肋高较小时,随着横向肋间距的增加,针肋对冷凝液的滞留效应减弱;当肋高较大时,针肋对冷凝液的滞留作用变强,但是随着肋间距的增加,一些大液滴更难以脱落. 6组针肋板的表面覆盖率曲线均出现了大幅度下降,但发生大幅度下降的时间不同.随着横向肋间距和肋高的增大,表面覆盖率出现大幅度下降的时间均有所推迟.随着横向肋间距的增大,肋高对表面覆盖率平均值的影响逐渐减小.当横向肋间距较小时,肋高增大,液滴的脱落周期变短;当横向肋间距较大时,肋高的增大均使得脱落周期有所变长.实验结果可为针肋板的设计及实际工程应用提供参考.     

横场下Ising变磁体的基态性质

采用平均场理论研究了横场下双子晶格Ising变磁体的基态磁性质,计算了基态能量、纵向交错磁矩、纵向磁化率、横向磁矩等重要物理量·分别计算了施加不同横向磁场Ω时纵向交错磁矩ms,z0,纵向磁化率χt,z0和横向总磁矩mt,x0随纵向磁场的变化·结果表明,横向磁场的作用使系统的自旋由与平面垂直方向朝着与平面平行方向偏转,从而阻碍了自旋沿与平面垂直方向的反转·给出了纵向磁场h与横向磁场Ω平面的基态相图,确定了三相点的位置为hi=0 3578,Ω=0 7156·计算表明,在横向磁场较小而纵向磁场较大时,系统发生一级相变;在横向磁场较大而纵向磁场较小时,系统发生二级相变;横向磁场对Ising变磁体的基态...     

黏性涡环的失稳与多级分叉行为

为了探究液滴撞击液池形成涡环的长期演化行为，以不同浓度的甘油水溶液为对象，研究其在滴入水池后的形态变化，通过高速摄像机对整个过程进行捕捉，发现其由初始液滴形态转变为涡环再到涡环失稳的一系列演化行为，之后分析其失稳与分叉的变化规律与主要影响因素。最后建立了涡环下沉速度的物理模型并进行了数学推导，建立了涡环前锋与尾部的运动无量纲表达式。研究表明，液滴入池后形成的涡环均不会一直稳定生长，而是在某一时刻发生失稳，失稳时刻与液滴本身属性有关。涡环解体为数个下沉的“手指”,在其下沉一定距离后，“手指”前锋沿其运动方向的垂向发生分叉，分叉后继续下沉，并重复出现自相似的分叉行为，且新产生的分叉前锋开始会获得一定程度的相对加速，最终涡环分解为一簇形如“皇冠”的分叉树。自始至终，其前锋与尾部运动均符合衰减运动的规律。本文对于由液滴撞击液池形成的涡环在池中的演变过程进行了时间和空间的拓展，且其由稳定涡环到突然失稳从而转变为分叉树的行为对流体中最复杂的湍流现象的形成机理具有一定的启发意义。     

恒定磁场下的磁性液滴变形数值模拟

采用商业数值软件Fluent模拟研究磁液滴在恒定磁场中的运动变形情况.模拟考查磁液滴在空气中处于悬浮状态时,受到水平方向的恒磁场作用,进而发生运动变形行为.研究结果表明:磁通密度越大,对液滴造成的影响越大,液滴更加容易发生移动变形行为;另外,磁液滴尺寸越大,越容易受到磁场的影响发生变形;磁液滴发生变形存在最低磁通密度,即临界磁通密度,该参数随液滴直径的增加而减少;当液滴尺寸无限小,无论施加何种强度的磁通密度均无法实现液滴的变形;当液滴直径达到5.4 mm以上时,即便不存在磁场作用,在无外界能量维系的前提下,液滴本身也会发生变形,无法保持液滴球形的完整性.     

多级雾化超重力旋转床中气液传质实验研究

利用传热强化与过程节能教育部重点实验室开发的多级雾化超重力旋转床，采用化学吸收的方法测定了其在不同操作条件下的体积传质系数，并根据双膜理论建立了旋转床中气液两相之间的传质模型．实验结果表明，多级雾化超重力旋转床气液两相间的体积传质系数随气液流量的增加而增大．文中还从实验数据中归纳出了液滴内的传质系数方程，指出丝网层的雾化使液滴在离心力的作用下高速旋转进入雾化区，由于液滴内循环非常剧烈，从而使多级雾化旋转床的液滴内传质系数较高．     

旋转和磁场耦合作用对振荡Marangoni-热毛细对流的影响

双向温度梯度下环形浅液池内的硅熔体中会形成Marangoni-热毛细对流,当其中一个温度梯度超过临界值时,流动会变成三维振荡流动,同时,自由表面上的辐射换热还会使流动变得更加复杂。为了寻找有效削弱三维振荡流动的方法,通过三维数值模拟分别研究了只有液池旋转、只有轴向磁场和两者耦合时环形浅液池内的Marangoni-热毛细对流。结果表明,液池旋转和轴向磁场都可以对Marangoni-热毛细对流产生一定的削弱作用,而两者的耦合会相互促进。考虑到磁场的负面效果,在尽量小的磁场强度下获得了维持轴对称稳态流动的最佳参数组合。     

液固撞击的非线性波动模型的研究

推导了和于研究液固撞击问题的非线性波动模型，并将其应用于水锤过程及球形液滴与刚性固体平面法向撞击过程的数值分析。通过对水锤过程的模拟分析，给出了液固接触面压力随时间的分布；对球形液滴与刚性固体平面撞击过程的模拟，给出了不同时间液固接触面上无量纲压力分布，以及液滴内无量纲压力的等值线。结果表明，非线性波动模型可以给出详细的液固撞击过程的各物理参量，为液滴侵蚀固体表面问题的研究提供了可靠的依据。结果与精确解吻合良好，从而对非线性波动模型进行了验证。     

磁力辅助金属带传动的振动分析

在金属带传动中,将稀土永磁体按一定方式安装在带轮上,使其产生一定形式的磁场作用于金属带上,增加了金属带与带轮之间的摩擦力,同时带轮上永磁体的不同排列方式也产生了不同的磁场形态,使金属带产生的作用也不同.利用ANSYS有限元分析软件,对磁场形态进行分析,并且建立了金属带受磁场力作用后横向振动以及扭转振动的力学模型.图8,表2,参8.     

底吹冰铜吹炼炉中气-液流动状况的数学模拟

采用Eulerian-Eulerian模型描述了底吹冰铜吹炼炉内气液两相流行为,在模拟结果与实测结果一致的基础上,对双喷嘴在不同喷气角度下熔池内的气液两相流行为及气体含量进行模拟计算与比较.结果表明:随着喷吹角度的增大,喷溅情况相应有所减弱,在14°对喷角度下的喷溅现象最为严重.随着双喷嘴对喷角度的增大,射流轴线横向穿透距离增大,湍动能的分布区域也相应增大,气泡在容器中停留时间增加.但当夹角超过一定范围后,继续增大角度会使喷嘴口距离液面垂直距离减小,气泡在熔池中的停留时间反而减小,其中28°对喷角度下,熔池中的气体体积分数最大,而且湍动能分布范围最广.     

萃取塔内液滴的测量统计技术和分布特性

研究不同界面张力的液－液萃取体系得到了传质条件下萃取塔内液滴直径的变化规律。通过改进照相技术．校正光路曲率变形，建立液滴图像处理系统，可以迅速和比较准确地得到液滴的分布曲线和统计平均直径ｄ４３，结果表明：脉冲筛板萃取塔内液滴分布可用正态分布函数来描述．并得到了液滴平均直径ｄ４３和分布方差σ的计算关联式。     

用液滴碰壁模型对波形板汽水分离器的模拟

分析了不同参数的液滴碰壁后各参数的变化，应用液滴碰壁模型对波形分离器内进行了二维数模拟，计算出不同液滴直径在同一入口条件下的分离效率，得出液滴开始发生沉积和完全沉积的临界速度，并计算出发生飞溅的液滴比例，计算结果表明，发生飞溅现象时，液滴的直径已不在波形板内液滴直径分布的主区域内。     

HAN基液体发射药滴在大气压下的微爆机理探讨

该文利用挂滴装置针对初始直径约２ｍｍ的ＨＡＮ基液体发射约ＬＰ１８４６液滴，研究其在１０＾５Ｐａ，８００℃环境下微爆的特性，给出液滴微爆过程序列照片，根据ＬＰ１８４６热分解的实验结果讨论了液滴在着火前的微爆机理，认为它主要由过热组份水造成的。     

Cu基亚稳难混溶合金液-液相变

通过气体雾化技术研究了Cu100-XFeX (X=15, 20, 30和40)合金的凝固行为. 考虑少量相液滴形核、扩散长大、空间迁移、凝固界面与液滴间的相互作用以及体积分数等共同影响因素,建立了能描述该类合金凝固组织演变动力学模型. 将数学模型与雾化液滴飞行过程中运动、传热和传质的控制方程相耦合,给出了数值求解方法,模拟计算了Cu基亚稳难混溶合金液-液相分离过程. 结果表明:富Fe粒子的平均尺寸随着Fe含量的增加而增大;少量相液滴形核发生在基体熔体过饱和度峰值附近;随着冷却速度的增大,雾化液滴中少量相液滴的形核率增大,但平均半径减小;少量相液滴在Marangoni迁移和与固/液界面相互排斥共同作用下,向雾化液滴中心迁移,使雾化粉末最终形成壳型组织结构.     

使用横向螺旋摇摆磁场提高同轴回旋自谐振脉塞（CARM）放大器的效率

采用横向螺旋摇摆磁场,通过非线性模拟程序计算同轴回旋自谐振脉塞放大器的输出功率和束波耦合效率,结果显示采用横向螺旋摇摆磁场能将饱和电子效率从恒定导引磁场情况下的7%提高到13.5%左右,使饱和输出功率相比纵向恒定导引磁场下的输出功率提高将近220kW。     

超强激光脉冲与等离子体相互作用中电子流聚束及其不稳定性的研究

在线极化超强超短激光脉冲与低密度等离子体相互作用过程中，由于激光有质动力的作用，纵向将形成强相对论性的电子流，电子流诱发的准静态磁场又将使电子流产生聚束；同时在横向，由于激光电场的作用，聚束后的电子流将发生扭曲，因而产生扭曲不稳定性。该文从分布函数出发，对其进行讨论，得到了这种情况下的稳定性条件。     

合肥储存环光学速调管的磁场数值模拟

根据均匀磁化法，推导出了菱柱形磁块磁场分布的分析表达式，对光学速调管的磁极间隙内磁场进行了数值模拟，给出横向磁场的轴向分布和横向分布，计算了横向磁场的均匀度，并且根据模拟数据计算了光学速调管色散段的特征参数随磁极间隙大小的变化。     

基于水平集方法的共轴流型液滴形态关键参数研究

采用水平集方法对共轴流形的液滴成形进行计算和研究.以液-液两相流为研究对象，离散相为石蜡和庚烷混合物，连续相为纯水溶液.对离散相液体的进样速度、黏度和进样孔径大小分别进行了计算分析.离散相液体分别以15 ~ 48mm/s的速度进入半径1mm的圆孔通道，随着流速增大，喷射高度变长，周期规律性降低.同时提高离散相溶液的黏度可以有效降低液滴张力与拖曳力之间的作用时间，增大液滴生成频率和改善液滴均匀性.孔径大小直接影响进样口层流的入口速度，缩小孔径将使进样流速变化剧烈，挤压后的液滴生成尺寸相对较小.     

一种新的非晶态金属真空喷溅淬火装置

一、引言1960年Pol Duwez等发展了喷溅淬火技术(Splat-quenching Technique)并获得了非晶态合金以来,非晶态金属和半导体的研究受到了愈来愈广泛的重视,成为固体物理和材料科学中非常活跃的领域之一。制作非晶态金属的技术,也因科研工作及实际应用的需要不断向前发展,但喷溅淬火技术至今仍是制作非晶态金属材料的主要技术。所谓喷溅淬火,就是将原料加热至熔化,再使熔液从喷口高速喷出,射到运动或静止的金属上,通过热