销钉机筒挤出机混合段的混合性能

使用有限元法数值模拟有销钉和无销钉混合段流道内胶料的三维等温流场,用粒子示踪分析方法比较两者的混合性能.研究结果表明,有销钉混合段流道内,销钉局部打乱了胶料的运动轨迹,打散了滞留熔体,6个销钉所在横截面的流场被分成6个区域.料流被迫改变方向重新排列;胶料熔体的速度梯度增加;随着胶料速度梯度的增大,胶料的剪切应力增大,混合指数分布均匀.有销钉混合段的11个截面平均分离尺度小于无销钉混合段的10%.机筒销钉对于分散混合有一定的强化作用,其混合程度高于无销钉结构.     

考虑非等长应变的磁电层合材料低频磁电响应特性

本文提出了一种考虑非等长应变的磁电层合材料低频磁电响应模型.该模型以剪切应力传递应变为基础,采用应力函数法分析了磁致伸缩层、压电层的应力和应变,利用粘接处的应变相等,求出了开路状态下磁电层合材料L-T模式的低频磁电响应特性.该模型能研究磁致伸缩材料的柔顺系数、压磁系数、层合比、压电材料的机电耦合系数、压电系数等参数对磁电电压系数的影响,并与等效电路法、两种考虑退磁场的等效电路法以及实验结果进行了对比研究.针对Terfenol-D/PZT/Terfenol-D的研究结果表明:理论结果与实验结果误差为5.42%,与其他方法相比,本文的结果与实验结果吻合得更好.     

边界层人工转捩的大涡模拟及壁面脉动压力研究

为了验证边界层人工转捩技术实现船模边界层壁面脉动压力载荷相似的可行性,采用大涡模拟以及功率谱估计获得平板湍流边界层壁面脉动压力功率谱,并与试验值、半经验模型值进行了对比,验证了数值模拟的可靠性。采用大涡模拟获得了绊线上下游壁面脉动压力的均方值、自功率谱和波数频率谱;以脉动压力均方值、自功率谱特征为判据,对比了方形、锯齿形绊线的转捩效果。结果表明:绊线高度雷诺数大于吉宾斯雷诺数;两种绊线均可实现边界层转捩,且壁面脉动压力的功率谱特征、谱级相近;与同流速平板湍流边界层相比,即使在当地雷诺数较低时,绊线下游边界层壁面脉动压力自功率谱平台区仍然高出10 dB左右。设计的绊线可用于减弱船模边界层壁面脉动压力的尺度效应,并有助于实现壁面脉动压力载荷相似。     

串联式磨盘螺杆挤出机混合过程的研究

采用网格重叠技术（MST）生成串联式磨盘螺杆挤出机混炼段的有限元网格,对物料在混炼段流场中的动态混合过程进行了模拟,研究了物料粒子的运动轨迹和混合过程;采用流体动力学分析软件POLYFLOW模拟混炼过程,选取停留时间和最大剪切应力作为量化指标,分析和评价了该挤出机混炼段的物料混合性能．研究发现物料在串联式磨盘螺杆挤出机混炼段的停留时间较长,分布范围较广,有利于物料的分散混合和分布混合,得到性能稳定的产品．     

一种考虑壁面摩擦作用的发射井引射器设计方法

针对发射井优化设计问题,基于引射器函数方法提出了一种考虑壁面摩擦作用的发射井引射器准一维设计方法,建立了考虑壁面摩擦作用的引射器函数和静压协调函数.证明了考虑壁面摩擦作用时驻点速度小于声速,引射器不能达到第三极限,只能达到驻点极限.以实际算例分析了发动机总压、发射井横截面积、混合室出口压强变化时的引射器工作特性,画出了工作特性曲线.采用计算流体力学（computational fluid dynamics,CFD）方法,分别建模分析了发动机总压、发射井横截面积、混合室出口压强变化时发射井引射器中超声速射流流动形态,将CFD方法得到的混合室入口压强与准一维方法的结果进行了对比.结果表明,准一维方法得到的工作特性曲线与CFD方法的计算结果差距较小,在混合室背压变化时最大误差为4.31%,验证了准一维方法的准确性.      

黄河三角洲沉积物含盐量与其临界剪切应力的关系研究

黄河入海径流量变化引起河口区盐度场的改变,从而影响沉积物的动力学行为和工程性质。在黄河三角洲4个不同沉积年代的叶瓣采集柱状样,采用统计和相关性分析的方法对不同深度原状沉积物的含盐量、临界剪切应力以及其他物理力学性质进行分析。结果表明:黄河三角洲不同沉积年代、不同深度沉积物含盐量变化范围是0.2‰~2.0‰,整体剖面定义为"均匀型";在研究区范围内,沉积物临界剪切应力呈现空间不均匀分布,并随沉积物含盐量的增大而增大。表层沉积物临界剪切应力偏小,高容重、低含水率的沉积物偏大。研究对于黄河口冲淤研究具有重要意义。     

气泡粘性对上升运动特性影响的FTM模拟

为了研究气泡粘性对其上升过程的速度、形态以及阻力系数的影响,基于FTM(Front- Tracking Method)模拟了气泡在粘性流体中的运动,通过改变气泡粘性来改变气液粘度比,研究了气泡内的速度分布以及气泡周围粘性剪切应力的分布和变化特点。研究表明：气液粘度比较小时,流场中的粘性耗散很强,气泡的粘度主要影响其平衡速度和形态,气液粘度比较大时,粘性耗散减弱,其平衡速度和形态基本无变化,气泡粘性主要影响气泡内的速度分布;气泡上升过程中的阻力系数随粘度比增大而减小,粘性剪切应力则呈现相反的变化趋势。气泡上升过程中,周围的粘性剪切应力关于中心轴线对称分布,出现最大粘性切应力的区域由气泡两侧逐渐向气泡底部边缘过渡;气泡尾部边缘的形变引起气泡尾部的表面张力不平衡,使得气泡的形态发生改变。     

壁面展向振动的可压缩槽道湍流的大涡模拟

采用大涡模拟对低雷诺数可压缩壁面展向高频振动的槽道湍流进行了模拟,详细研究了湍流相干结构的变化对边界层的温度场和热量输运的影响.首先,将得到的减阻数据和其他学者的结果进行对比分析,验证了该文的大涡模拟方法对展向振动控制的湍流模拟的可靠性.在此基础上,对温度场和热量输运进行了统计和分析,发现了槽道中的速度相干结构和温度结构始终保持高度的一致性;当速度相干结构受到抑制时,边界层中湍流对动量的输运和热量的输运同时下降,并且变化的趋势保持一致.这表明湍流相干结构在动量输运和热量输运中起到相同的主导作用.该文还得到了在合适的参数下,采用壁面展向振动技术可以实现平均壁面热流降低的结论.     

方管内混合对流与管壁导热耦合换热的数值模拟

针对方管内空气混合对流时的流固耦合换热问题,提出将壁面导热作为边界条件进行处理的壁面导热与流动耦合简化计算方法,推导了计算公式,并采用SIMPLER算法进行了数值模拟.算法忽略壁面沿厚度方向的导热,假设管壁温度沿轴向一维分布,采用热量平衡法建立边界单元的能量守恒方程,将固体区域的导热简化为流体区域的边界条件,以提高计算的精度和可靠性.计算结果表明,受二次流影响,沿通道周向热量从加热面同时沿顺时针和逆时针方向迅速向两边传递,各壁面最大温差小于0.5℃,在轴向归一化长度为2～4时壁面轴向导热热流密度出现最值.平均Nusselt数Num随Reynolds数Re及方管倾斜角度θ的增大而增大,最优倾角在-30°和0°之间变化,但当Re＞1 500时,Num随θ的变化近似保持不变.计算结果与实验数据吻合良好,最大偏差小于±28.7％.     

基于计算流体力学-离散单元法耦合的粗糙壁面颗粒趋壁沉积过程的数值模拟

细微(直径小于50 μm)颗粒物在通风和空调管道内的沉积现象普遍存在,由于工程中实际加工问题不存在绝对光滑的表面,粗糙结构的存在使颗粒沉积过程更为复杂,明确颗粒与颗粒、壁面碰撞、反弹和颗粒团聚规律对于提高室内空气质量和提升设备效率有重要作用.采用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)-离散单元法(discrete element method,DEM)耦合模型对三维矩形光滑和底部布有横肋的粗糙壁面不同粒径颗粒的沉积过程进行模拟计算.结果表明,颗粒无量纲沉积速率与实验值吻合度较高,颗粒在沉积过程中受二次流的影响使得20、5 0 μm的颗粒绝大部分沉积在壁面两侧附近,并且在两侧壁面附近,50 μm颗粒的概率密度将达到5 μm的34倍.