旋转搅拌中流体液面的数学解

利用数学分析的知识研究以下问题：一底面半径为R的圆柱形搅拌机内盛有牛顿流体，静止时流体的深度h足够大，且流体不会外溢．在位于对称轴上的半径为r的扇叶搅拌下，对称轴附近的流体绕着它以恒定角速度ω匀速转动，考虑此时液面的形状是怎样的．本研究给出了这个问题的精确解．     

Acetone hydrogenation in exothermic reactor of an isopropanol–acetone–hydrogen chemical heat pump: effect of intra-particle mass and heat transfer

Intra-particle mass and heat transfer plays an important role in performance of the exothermic fixed-bed reactor for an isopropanol-acetone-hydrogen chemical heat pump. In this work, an exothermic fixed-bed reactor model, taking into account the actual packing structure, is established in the commercial software Fluent. A 120° segment of a tube with tube-to-particle diameter ratio （n） of 4, where realistic particles are packed and set to porous media, is used to simulate the 3D external flow, concen- tration and temperature fields in the exothermic packed-bed reactor. The influence of catalyst particle diameter （dp） and micropore diameter （do） on the intra-particle temperature, species distribution, reaction rate and selectivity is dis- cussed. The appropriate dp and do are obtained. Simulation results showed that intra-particle temperature gradient is not obvious. Large dp and small do lead to remarkable gradient of reaction rate inside the catalyst particle and the decrease in the catalyst efficiency and reduce the acetone conversion and the selectivity in isopropanol. The optimal results reveal that the spherical catalyst with dp of 1 mm and dpore of 10 nm is appropriate for high-temperature acetone hydrogenation.     

Multi-Layer Superposed Coalbed Methane System in Southern Qinshui Basin,Shanxi Province,China

Multi-coalbed developed in Carboniferous–Permian coal-bearing strata of southern Qinshui Basin, and different coal-bearing segments have different coalbed methane (CBM) reservoiring characteristics. An...     

云南易门铜厂矿床脉石矿物稀土元素研究

易门铜厂矿床存在两种不同成因矿石类型,一种是沉积成岩型铜矿石,另一种是热液脉状型铜矿石。以沉积成岩型矿石脉石矿物白云石和热液脉型矿石的脉石矿物石英、方解石为研究对象,采用ICP-MS方法分析稀土元素地球化学特征,深入阐明两种矿化类型的成矿作用特征。结果显示:矿区白云石∑REE处于正常海相碳酸盐范围内,LREE富集,贫HREE,δEu为0.54~0.94,均值为0.76,反映沉积环境为弱酸性还原环境;方解石∑REE总量为14.57×10~(-6)~93.53×10~(-6),石英∑REE总量为0.62×10~(-6)~41.44×10~(-6),稀土元素都呈轻稀土富集型的右倾模式,Eu呈负异常,指示流体可能与富CO_2的地幔流体有关。铜厂矿床不同成因类型铜矿石中白云石、石英和方解石的稀土元素特征基本一致,表明成矿流体和白云岩的REE有继承演化的特点。     

流体平均温度分析钻孔内热阻

提出了一种p-线性无量纲流体平均温度分析钻孔内热阻.首先提出评估管内流体温度的p-线性无量纲温度,分别与用准三维模型计算的单U管和双U管理论流体温度进行比较.结果表明:参数p→0和p＝-1/2对应的无量纲温度分别与单u管和双U管的理论温度高度吻合.因此,有必要用参数p→0对应的无量纲对数平均温度和p＝-1/2对应的无量...     

鄂尔多斯盆地宜川—句邑地区长8储集层碳酸盐胶结物特征

鄂尔多斯盆地廷长组储层质量严重地受碳酸盐胶结物影响.通过对宜川—句邑地区长8储集层薄片、碳酸盐胶结物碳氧同位素及流体包裹体测试分析,表明碳酸盐胶结物主要是铁方解石(含铁方解石),在薄层砂岩中和厚层砂岩顶底与泥岩紧密毗邻的区域含量较高,以中细晶及粗—巨晶颗粒充填孔隙.碳酸盐胶结物δ13CPDB值为-5.56‰～0.22‰...     

空化初生最大应力判据及其应用

针对空化会在局部压力大于汽化压力时发生的现象,提出空化初生最大应力判据.对最大应力判据进行了理论推导.通过对Clark-Y翼型周围流动的数值模拟,对比分析了包含各向异性粘性项（即剪切应力）的最大应力判据,与传统的只考虑各向同性非粘性项的压强判据的不同,用总应力代替传统的临界压力进行了空化流动模拟.计算结果表明,由最大应力判据得到的初生空化数小于传统的只用汽化压力判断空化的初生空化数,空化起始位置与后者相比更靠近翼型导边,空化起始位置也不在压力系数最小的位置;由总应力表示的临界压力对升、阻力等宏观参量的影响不大.最大应力判据主要用于判断空化初生.     

组合桨液相搅拌槽内流动特性的实验研究及数值模拟

采用粒子图像测速技术 (PIV),对直径为0.19 m的三层组合桨 (HEDT+2WH) 搅拌槽 (直径为0.48 m) 内的流场进行了实验研究,并利用标准 k-ε 模型对相应的流动特性进行了数值模拟。实验结果表明：通过改变层间距、顶层桨的浸没深度及上两层桨的操作方式可以得到4种不同流型,每种流型内循环结构的数目各不相同;上两层桨下压式操作时,流场的循环结构最少,只有两个;高速区和高能量区的分布相同,都位于各个桨叶的射流区内,且底桨射流区内的速度值和湍流动能值都大于上两层桨。模拟结果表明：标准 k-ε 模型对流场的预测较为准确,但对于有5个循环结构的流型模拟误差较大;湍流动能分布型式的模拟值与PIV实验结果吻合较好,但数值偏低,表明标准 k-ε 模型在预测复杂流型时需要改进;功率准数的模拟值与实验值基本一致。     

脉动流场中血管微型机器人的运行研究

研究一种应用于人体血管的新型螺旋式微型机器人.利用机器人机体内外表面不同旋向的螺旋槽和在液体环境中不同转向的高速旋转,实现机器人的悬浮式快速运行.在模拟人体主动脉的脉动流场环境下,运用计算流体力学(CFD)方法数值研究螺旋机器人在一定的运行速度下,机器人内外螺旋的轴向驱动力、轴向力矩以及机器人对血管壁的压力,并且分析机体的内外转速和机器人运行速度对机器人轴向驱动力和血管壁所受压力的影响.研究结果表明:血管壁所受最大压力和机器人内外螺旋轴向驱动力变化基本和血流速度变化趋势一致,机体外螺旋所受轴向力矩为负值,机体内螺旋所受轴向力矩为正值;随着机体内外转速的增加,血管壁所受最大压力和机器人的轴向驱动力都随之增大,机体外螺旋转速的增加更有利于机器人轴向驱动力的增大;随着机器人运行速度的增大,机器人轴向驱动力先增大,当运行速度达到一定值时,机器人轴向驱动力又随之减小.实验证明这种螺旋机器人可以在顺流和逆流的流体环境中运行.     

基于GPU的面向SPH流体模拟的邻居查找算法

为了提高基于平滑粒子动力学( SPH)的流体模拟速度,提出了一种在图形处理器( GPU)上实现的基于网格的邻居快速查找算法.该方法首先使用粒子位置纹理信息建立对应的网格纹理,然后利用GPU排序方法按照粒子的网格索引进行排序,最后在排序后的网格纹理中得到粒子的邻居粒子索引,并将其赋值到预计算的粒子邻接纹理中.该方法克服了...