初始压力对爆轰波在管道内传播的影响

建立爆轰管道研究不同初始压力下爆轰波在管道内传播规律.选用CH4+2O2气体,采用光纤探针测量爆轰波在管道内的传播速度,采用烟迹法记录爆轰波胞格结构.结果表明:爆轰波在管道内传播时出现5种不同传播模式,分别为稳态式、快速波动式、结巴式、驰振式与失效模式.在稳态传播模式下,爆轰波局部速度波动很小且平均速度接近理论爆轰CJ速度,并呈现多头胞格结构.随着初始压力的降低,爆轰波局部速度波动增加且其平均速度产生衰减.在驰振式爆轰解耦处,爆轰波胞格结构消失,过载爆轰时,重新形成胞格结构.进一步降低初始压力至爆轰失效时,则无胞格结构.     

T型管内爆轰流场演变的数值模拟

基于带化学反应的二维Euler方程,对2H_2/O_2/Ar系统在T型管内的传播进行了研究。用二阶附加半隐的RungeKutta法和五阶WENO格式分别离散欧拉方程的时间和空间导数项,采用9组分48步基元反应简化模型描述爆轰波分别在静止系统和流动系统中传播过程,得到了爆轰流场纹影、压力及数值胞格结构。结果表明:爆轰波进入水平管的爆轰波左右两侧发生衍射,导致爆轰波熄灭。诱导激波与上壁面碰撞反射诱导左右两侧爆轰波重新起爆,横向爆轰波阵面的小扰动进入马赫波,强度逐渐放大,最终波阵面上出现胞格结构。由于下壁面拐点附近出现爆轰"死区",下壁面爆轰波的产生比上壁面稍晚。     

变截面管道中爆轰胞格演变机制的数值模拟研究

应用频散可控耗散格式和基元化学反应模型模拟了二维爆轰波在变截面管道中的传播过程;研究了由于流动压缩和膨胀的影响,近壁面区域爆轰波横波和胞格的演变规律;通过分析爆轰波后气体组分变化、化学反应速率、反应区尺度和热力学参数,探讨了两种异常爆轰波的传播机制及其化学反应、反射激波和稀疏波在这些异常爆轰波发展和胞格演化过程的作用．     

初始条件对管道内爆轰波传播特性影响研究

实验研究了C_2H_2+2.5O_2+nAr气体爆轰波传播特性随初始条件变化规律。采用光电二极管测量爆轰波传播速度,烟迹法记录爆轰波胞格结构。结果表明:随初始压力降低,爆轰波在管道内出现稳态式、快速波动式、失效式传播模式。稳态式传播时爆轰速度局部波动小于平均速度的5%,初始压力对爆轰速度几乎无影响;快速波动式传播时爆轰速度局部波动增大,平均速度发生衰减,衰减幅度随初始压力降低而增大。随Ar稀释浓度增加,爆轰速度逐渐减小,且Ar稀释浓度对爆轰速度的影响显著。胞格尺寸随初始压力的降低而增大;稳态气体胞格结构规整;而非稳态气体胞格结构杂乱。     

预混气体爆轰胞格结构定性仿真建模*

预混气体的爆轰波具有典型的胞格结构,主要用烟熏技术记录下爆轰波在管道中由横波、入射波和马赫杆交合的三波点运动轨迹。胞格宽度λ作为胞格的特征长度,爆轰的胞格尺寸也是判断可燃混合气体最基本的特征参数,基于胞格尺寸,爆轰的其他动态参数,如临界管径、爆轰极限和直接起爆的临界能量等都可以通过联立爆轰胞格尺寸得到。爆轰胞格结构在研究预混气体爆轰波传播特性方面意义重大,不同初始条件对胞格尺寸都会产生一定的影响,本文通过定性与定量相结合的建模方式研究分析爆轰胞格尺寸与初始条件的关系,根据与实验数据的定量比较,验证定性仿真的正确性和可行性。     

不同曲率弯管对气相爆轰波传播特性的影响

采用附加Runge-Kutta方法,5阶加权无震荡格式和基元反应模型,对规则爆轰波在15°,20°,30°,40°,45°,60°光滑弯管的传播过程进行了数值模拟. 本文采用的基元反应模型是9组分48反应模型,反应气体为满足化学当量比的H₂/O₂混合气体,并用氩气稀释. 分析数值模拟结果发现所有弯管胞格结构都从规则变为不规则,随着弯角度数的增加,爆轰胞格结构从有到消失,爆轰波从没有熄爆区到有熄爆区,30°是有无胞格消失区、产生熄爆与非熄爆的临界度数;在一定压力下,大于30°的弯管下游都会产生重新起爆的现象;由于弯管的复杂性,爆轰波的反射在下壁面存在马赫反射和规则反射两种模式.     

SUPER CE/SE的新算法及其在爆炸力学中的应用

研究了SUPER CE/SE的新算法及其在爆炸力学中的应用.算法和模型方面,主要包括改进CE/SE算法、快速杂交粒子水平集方法、常用化学反应模型和两流体模型.使用上述算法和模型,对激波楔面反射、爆炸焊接、爆轰波胞格结构和气液两相爆轰问题进行了数值模拟.数值结果表明,该文采用的算法具有计算精度高、应用范围广和兼容性强等优点,可广泛应用于爆炸力学的数值研究.     

环形空间内自然对流的数值分析

介绍环形空间内自然对流的数值计算模型的建立和求解过程,利用fluent软件分别对其温度场和速度场进行了计算模拟,并算出了内壁面的对流换热系数。     

详细化学反应模型中温度修正项特性研究

本研究主要讨论了爆轰过程中混合气体比热比的变化、详细化学反应模型中温度修正项的函数表达形式、以及活化能对化学反应动力学特性的影响.通过对传统Arrhenius定律的分析完善,提出了具有温度指数修正的总包一步爆轰计算模型.采用几个常用的爆轰计算模型,对满足化学当量比的H2/Air混合气体,开展了爆轰特性的数值模拟对比研究.计算结果表明,新提出的爆轰计算模型能够得到的胞格尺度与实验值符合良好,首次实现了爆轰波胞格尺度的定量数值模拟.论文进一步建立了总包反应模型与详细化学反应模型之间的关系,讨论了详细化学反应模型中温度修正项的物理意义.     

二维管道内交变流动的格子-Boltzmann方法模拟研究

采用格子-Boltzmann方法（LBM）对二维管道内不可压缩交变流动——Womersley流的流动与换热进行了数值模拟研究．结果表明：管道内压力梯度呈周期性变化，在周期较小时，管道的绝大部分区域速度分布相当平坦，在靠近壁面附近出现了速度的峰值，且靠近壁面处速度变化剧烈；在周期较大时，速度分布近似于抛物线，管道中心速度总大于壁面附近速度，且不同周期下的模拟结果与解析解都吻合得很好．另外，当速度交变时，温度表现为波动变化．速度与温度的相位差、温度的分布特性、温度的波动特性等都与压力梯度交变周期及幅值有关．研究结果表明，LBM可以用于交变流动的模拟．鉴于LBM的众多优点，该方法有望成为求解复杂流动与换热的一种有效的数值模拟手段．     

爆轰波三波点擦除烟迹表面积碳机制

为理解三波点在壁面及端面积碳留下记录的确切机制,推动对螺旋爆轰内部结构的研究,采用端面烟熏玻璃与内壁烟膜结合的实验方法记录胞格结构,并得到不稳定、较稳定及稳定预混气的侧壁及端面爆轰记录.2H2+O2+3Ar给出了清晰精细的端面结果,其单头螺旋结果表明相对于结果近似的侧壁结果,内部螺旋结构并非固定.进而从附着碳粒的粒度尺寸分析出碳迹附着原理并结合五种预混气的反应特性,确定键能足以克服碳迹吸附在表面的力时才能擦除烟迹.另外预混气中的碳分子也会导致烟迹堆积而影响端面结果,反射激波的强度也影响记录的清晰度.最终确定烟迹擦除机制受预混气影响,应针对预混气选用表面粗糙度载体和积碳颗粒尺寸,并给出了记录爆轰结构的方法.     

玉兰油细胞发育和挥发油产生的超微结构

利用超薄切片和透射电镜研究了玉兰（Magnolia denudata Dest.）油细胞的发育过程,结果表明：成熟油细胞的结构特征是具有3层细胞壁－－初生纤维素壁层、木栓质化壁层和内纤维素壁层,杯形构造,特化的胞间连丝和油囊,油细胞发育过程可划分为初生纤维素壁层、木栓质化壁层形成和内纤维素壁层形成3个阶段,其挥发油在细胞质和质体内合成。在油细胞发育早期,挥发油就以小滴形式开始在细胞质中产生,然后逐渐与油囊融合直接贮入油囊,与此同时,质体中也合成嗜锇物质,以后随质体解体进入细胞质中,再通过杯形构造积累入油囊。油囊中积累的油经OsO4染色后呈灰色,可分为两层,外层较内层,可能与油的两种来源有关。     

内外环电容传感器灵敏度仿真

为设计应用于两相流相关流速测量的电容传感器,得到传感器的几何参数对其灵敏度特性的影响,利用数值方法对内外环电容传感器的灵敏度特性进行分析．利用有限元分析软件建立传感器电场的仿真模型并进行了基本仿真,采用正交实验设计方法安排仿真实验．分析结果表明,屏蔽罩长度和内管壁厚度是影响传感器相对灵敏度的主要因素,而屏蔽罩与外极板间距对检测场均匀性误差影响比较大．优选出一组传感器的结构参数,内管壁厚度3mm,外管壁厚度2mm,屏蔽罩与外极板间距3mm,对管壁相对介电常数的要求则是越接近于1越好．利用优选的结构参数进行仿真,可以得到比较好的传感器灵敏度特性,为内外环电容传感器的设计提供了理论依据．     

热流密度比对环形窄缝通道内单相水换热特性的影响

对双面加热环形窄缝通道内单相水处于充分发展流动情况下的对流换热特性进行了数值计算．计算结果表明，环形通道内、外壁加热热流密度比的不同，对环形通道内、外壁与单相水的对流换热特性有着显著的影响．当内、外壁加热热流密度比较小时，内壁的换热强于外壁，随着内、外壁加热热流密度比的增大，外壁的换热得到增强．但是，当内、外壁加热热流密度比增加到一定程度时，外壁的对流换热特性将超过内壁的对流换热特性．此外，环缝间隙的减小将导致环形通道的换热性能下降．     

超超临界660 MW塔式锅炉末级过热器炉内外壁温对比分析

利用超超临界660 MW塔式锅炉末级过热器炉内外壁温测点数据,分析在不同负荷下炉内壁温与炉外壁温的关系。结果表明:机组运行过程中,要关注管屏以及同屏管间热负荷分布情况,以便及时通过燃烧调整消除热偏差;随负荷变化,炉内外壁温变化趋势相同,炉外壁温经估算后能够反映炉内管壁的实际温度;壁温监测需要炉内外壁温测点相互配合,以防炉内温度测点所在位置不是热负荷高的区域。     

油菜花粉破壁技术研究

以双子叶植物中的十字花科芸苔属油莱(Bassica Campestros L．)为试验材料，探讨了水合法、冷冻酶解法、直接酶解法、水合-酶解二步法和三步法等多种破壁方法，比较得出油莱成熟花粉，水合法破外壁最为理想，而其中以1mol／L蔗糖为水合液最好，其破外壁率可达92．4％。油莱幼嫩花粉的破壁以水合-酶解二步法最好，其中以0．8mol／L甘露醇 2％纤维素酶组合最好，其破壁率达85．7％。     

管材无模拉伸壁厚变化规律研究

采用上限法对管材无模拉伸时壁厚变化规律进行了理论研究，提出了管材无模拉伸时壁厚变化与拉伸管材外径、内径及断面减缩率之间的关系。     

胞间连丝与胞间通道

利用电子显微镜技术、通过超薄切片获得一些胞间连丝和胞间通道的横切和纵切的结果，表明胞间连丝是由质膜形成外壁，内质网压缩形成内壁，内外壁之间的空胞是物质运输的通道，而压缩内质网消失后的胞间连丝，即胞间通道，结构简单，但运输能力增大     

木棉纤维的微细结构研究——胞壁层次结构与原纤尺度

通过对木棉纤维横截面超薄切片的透射电镜观察，获得了木棉纤维的胞壁层次结构、原纤尺度及排列。木棉纤维胞壁具有清晰可见的多层状结构，基本上可以分为外表皮层S、胞壁1层W1、胞壁2层W2、胞壁3层W3和内皮层IS共5个基本的层次，各层具有不同的厚度和原纤堆砌密度与排列方向。可见木棉纤维横截面最小结构单元宽度为3．2～5．0nm，与棉纤维基原纤尺寸相当。实验证明，碱液对木棉纤维的可及性存在显著的个体差异；对于同一纤维胞壁各层的溶胀也存在差异。其中W2是最易被溶胀的；内皮层的原纤容易被分离出来。而未经溶胀处理的木棉纤维电镜照片反差弱，层次结构不够细致。