方形颗粒沉降运动的有限元ALE法直接数值模拟

采用有限元任意拉格朗日欧拉(ALE)法对方形颗粒在二维垂直通道中的沉降运动进行研究。对不同初始取向角、长宽比以及不同雷诺数情况下单个颗粒的沉降过程进行了数值模拟。结果表明,雷诺数一定时,初始取向角对颗粒沉降过程有很大影响。初始取向角增大,颗粒的取向角、沉降速度、角速度以及横向漂移速度的振幅都将增大;长宽比对其沉降过程的影响与长宽尺寸有关。但是,无论长宽尺寸是多少,长宽比增大,颗粒最终沉降速度将相应减小;雷诺数对颗粒沉降过程也有很大影响。当雷诺数小于某个临界值时,颗粒最终会稳定沉降;当雷诺数较大时,颗粒的横向漂移和取向角都会出现持久振荡。多个方形颗粒在沉降过程中由于颗粒之间的相互作用,会出现倒"T"形结构,并且随着时间的推移,逐渐趋向于水平位置。     

肺叶支气管堵塞时非球形微米粒子在人体上呼吸道中的沉降

在真实的人体上呼吸道模型中模拟了正常情况和肺叶支气管堵塞时的流场和粒子沉降.利用粒子形状因子研究了平静呼吸和肺叶支气管堵塞情况下上呼吸道流场分布以及球形微米粒子和非球形微粒子的沉降.肺叶支气管的堵塞情况分为左肺叶支气管堵塞、右肺叶支气管堵塞、左上、左下、右上、右中、右下肺叶支气管堵塞7种情况.非球形粒子的形状因子越小,沉降率越高;肺叶支气管堵塞时会影响流场分布,增加粒子人体上呼吸道内整体沉降率,且明显影响粒子的沉降部位;一侧肺叶支气管堵塞基本不会改变主气管及以上部位的粒子的沉降却能明显增加其它支气管的粒子的沉降;进一步表明微米粒子在人体上呼吸道内的沉降机制主要以拖拽作用下的惯性撞击为主.     

尾矿浓密中泥层沉降速度变化及颗粒沉降特性

通过开展全尾矿絮凝沉降宏观实验,研究不同料浆质量分数、絮凝剂单耗下的尾矿静态絮凝沉降特征,分析泥层沉降速度变化趋势;基于沉降阶段与泥层沉降速度的对应关系,得到全尾砂絮凝沉降速度规律曲线;开展不同沉降区域尾矿颗粒微观实验,使用环境扫描电子显微镜(ESEM)观测尾矿絮凝沉降样品,分析不同沉降区域的尾矿颗粒粒径分布状况,探究不同粒径尾矿颗粒的沉降特性。研究结果表明:不同区域沉降颗粒分布存在差异,伴随不同沉降区域的形成、过渡和消失,全尾砂絮凝沉降速度规律曲线分为5个阶段,分别是自由沉降前段、自由沉降末段、干涉沉降前段、干涉沉降末段和压密段;沉降速度与颗粒粒径密切相关,粒径82.0μm以上颗粒不发生絮凝,以颗粒形式沉降到底部,粒径26.5～82.0μm颗粒难以发生絮凝,粒径10.0～26.5μm颗粒不易絮凝,粒径10.0μm以下颗粒易絮凝并以絮团形式沉降。     

隧道穿越方式对地表建筑物变形影响的数值分析

以某地铁隧道穿越地表建筑的工程项目为依托,通过隧道不同穿越角度和偏心比条件下的数值仿真计算,分析隧道穿越方式对地表建筑基础及结构变形形态的影响.计算结果表明:隧道以不同角度和偏心比条件穿越时,地表建筑基础的沉降过程和分布形态差异明显.随着穿越角度的减少,建筑基础沉降最大增幅达37.3％,基础最 大沉降位置偏移,沉降分布形态由对称分布逐渐向单侧倾斜,横向相邻柱基沉降差迅速增大,纵向相邻柱基沉降差变化较小;建筑物倾斜值增加明显,最大增幅约10倍.随着隧道偏心比的增大,即隧道逐渐偏离建筑中心,一侧基础沉降增大,最大增幅1.64倍,另一侧基础沉降减少,最大降幅1.24倍,基础最大沉降位置由建筑中心转向侧墙,沉降分布形态由对称分布向单侧倾斜,横向相邻柱基沉降差基本不变,纵向相邻柱基沉降差明显增大,最不利情况出现在偏心比为0.8时.偏心比的改变对建筑物横向倾斜影响较大,对建筑纵向倾斜影响较小.     

温度和酸碱度对铝土矿矿泥的沉降影响

为研究铝土矿尾矿泥浆沉降的影响因素与影响机制,本文以平果铝土矿矿泥为例,在不同温度（15℃、30℃、45℃、60℃）和不同pH的环境下进行自由沉降试验,对矿泥沉降过程中上清液的高度及不同时刻的沉降速度进行分析,结果表明：在15°到60°的温度范围内,浓度7%的矿泥温度每提升10℃可使匀速沉降阶段的沉降速度提高0.385mm/min,浓度10%的矿泥温度每提升10℃可使匀速沉降阶段的沉降速度提高0.132mm/min;pH对矿泥沉降速度和沉降时间均有影响,在pH值4.7到8的酸碱范围内,pH低于7.6时,随着pH的升高沉降速度不断提高,pH在7.1-7.6时沉降速率较快,最快为7.27mm/min, pH高于7.6时,沉降速度有降低的趋势。研究成果为改进矿泥浆的沉淀工艺提供了试验与理论依据,为其它矿泥浆的沉降研究提供了借鉴。     

激光感生荧光法测量金属原子蒸气横向速度分布

了解原子蒸气的密度、速度和温度分布对提高原子法激光分离同位素 (AVL IS)的分离效率起着重要作用。该实验采用激光感生荧光法和高灵敏度的线阵 CCD测量了线源蒸发钆金属原子蒸气的横向速度分布。通过实验证实了在线源蒸发的情况下 ,原子蒸气横向平均速度随横轴线性增加 ,横向速度分布近似服从 Maxwell分布。离蒸发对称面越远横向速度分布的半宽度越大 ,这表明离蒸发对称面越远原子热运动越激烈。而原子束横向平均速度随电子枪加热功率增加而增加 ,并且趋向于一饱和值。这是由于原子束平均速度取决于蒸发表面的温度 ,而液面温度随电子枪功率增加是有限的。     

黄河包头画匠营子取水工程泥沙预沉试验研究

通过静态沉降试验对黄河水体泥沙的沉降特性进行了研究，得到了不同原型沙样的沉降曲线，确定了不同含沙量时的沉降速度和沉降历时，为预沉池的设计提供设计参数     

用MM5模式和阻力模型计算硫化物的干沉降速度

使用NCEP资料，由中尺度气象模式MM5产生中国东部及附近地区详细的边界层气象场，使用类似于RADM中的阻力模型，计算了该地区2000年3月22—27日硫化物(SO2、SO4^2-)的干沉降速度的区域分布，以及典型地区的干沉降速度随时间的演变；讨论了不同阻力对硫化物干沉降速度的影响．结果表明：随着下垫面类型和气象条件的不同，硫化物的干沉降速率有着明显的时空变化，尤其是当有天气系统(如锋面)时，污染物的干沉降速率明显增大．对SO2来说，不同的下垫面条件、不同的气象条件下，三种阻力的相对重要性不同；对SO4^2-来说，其干沉降速度主要决定于分子扩散阻尼和表面阻尼．     

电离作用下黏性细颗粒泥沙絮凝沉降数值模拟

基于分形理论构建泥沙颗粒的絮凝沉降模型,从三维角度动态模拟絮团在布朗运动、颗粒静电力和重力作用下的发育、沉降过程.研究结果表明:絮团形态与泥沙颗粒的表面电荷量有关,电荷量越大,絮团形态越开放;不同带电量泥沙颗粒的絮凝速度与沉降速度具有差异性,表面电荷量越大絮凝沉降速度越缓慢;泥沙颗粒的带电量对絮团平均粒径分布有显著影响,不同带电量下絮团达到最大直径所需时间不同.研究成果进一步揭示了天然河流中黏性细颗粒泥沙絮凝现象的内在机理.     

全尾砂絮凝沉降规律及其机理

以某矿全尾砂和聚丙烯酰胺(PAM)为实验原料进行静态絮凝沉降实验,研究给料浓度和絮凝剂单耗对尾矿最大沉降速度和静止沉降极限浓度的影响,通过对实验数据回归分析得出简易的沉降速度模型. 将模型划分为六个阶段,包括紊流影响段、加速沉降段、沉降末速段、干涉沉降区、压密沉降段和极限沉降段,并利用两相流理论、絮凝理论对其合理性进行阐述. 实验结果证明:在单耗一定(20g·t-1)时,沉降速度与给料浓度负相关,极限浓度与给料浓度正相关;在给料质量分数20%时,单耗临界值为30g·t-1,极限浓度与单耗负相关. 建议深锥浓密机给料质量分数20%,絮凝剂单耗20g·t-1.