南海成因：岩石圈破裂与俯冲带相互作用新认识

 南海深部计划与国际大洋钻探航次取得了一系列创新进展与重大突破：1）发现南海陆缘岩石圈减薄之初未出现地幔蛇纹岩出露，且岩浆迅速出现；2）新提出南海不是“小大西洋”，而是“板缘张裂”盆地，与经典的大西洋型“板内张裂”陆缘模式不同；3）揭示南海受到俯冲带的强烈控制，提出俯冲诱发地幔上涌并影响南海岩浆活动。     

粘性和空气助力作用对液体碎裂过程的影响

进行了静止空气环境和空气助力环境下水膜和汽油油膜射流碎裂过程试验。结果表明,对于瑞利模式液体射流,喷射压力对液体碎裂过程几乎没有直接影响,射流流速是液体碎裂过程的首要影响因素。当射流流速较低时,液体粘性和空气助力作用对液体碎裂过程的影响大体相当,液体粘度的减小和空气助力作用均能够显著缩短射流的碎裂长度,改善一级雾化的效果;当射流流速较高时,液体粘性对液体碎裂过程的影响将大于空气助力作用的影响,随着流速的提高,空气助力对液体碎裂的促进作用将大为减弱。     

气流旋转对液体射流分裂与雾化的影响

为研究旋转气流对液体射流分裂与雾化的影响,建立了旋转气流中的空心柱形黏性液体射流三维模型,对气流旋转强度在射流分裂与雾化的作用进行分析计算.结果表明,低速射流的分裂破碎机理与高速射流的雾化机理不同.在低速射流中,内部气流旋转强度对射流的稳定性影响不大,但外部气流旋转强度却起着稳定性的作用;在高速射流过程中,内部气流旋转强度始终起着不稳定性的作用,而外部气流旋转强度对轴对称扰动的影响不大,但对非轴对称扰动均起着不稳定性的作用.     

液-液两相介质中液滴在冲击作用下的演变过程

本文自行研制了一种用于研究冲击作用下,液-液两相体系中液滴变形及其破碎现象的坠落实验装置,并通过在油为连续相环境中生成球形液滴,对液滴在冲击作用下的演变过程进行了实验研究．结果表明,该装置在液．液两相介质中液滴变形破碎机理问题研究中展示出其特有的优势和潜力;通过高速摄影所记录的液滴演变过程,总结出本实验条件下四种较为典型的演变模式,根据其演变特征分别称之为袋状、帽状、竹节状和蘑菇状模式．这些模式所伴随的变形、破碎等过程具有不同的特点,其中有些模式在已有的公开文献中尚未见到相关报道．此外,针对几个重要参数,如冲击强度、液滴直径、相界面张力、液滴及外环境油相密度等开展了一定的研究．在此基础上,重点关注冲击强度和液滴直径两个参数对液滴演变的影响．结果表明,坠落高度和液滴直径存在一定的等效性,即适当的坠落高度和液滴直径搭配可以得到类似的演变模式．     

明渠流中分形絮团破裂的格子Boltzmann方法模拟

应用格子Boltzmann方法模拟了黏性泥沙三维分形絮团在明渠水流中的沉降、破裂过程,揭示了絮团在水流剪切作用下的破裂机理．结果表明,水流流速较小时,絮团将不发生破裂而沉积到海床;在水流流速较大的情况下,强度较小的絮团将在水流剪切作用下发生破裂,破裂后的单个泥沙颗粒或小絮团随水流一起运动,不会沉降到床面,而强度较大的絮团在经受近底剪切变形后仍可沉降到床面．絮团沉降破裂过程的格子Boltzmann模拟结果与已有的直观认识一致．     

液体爆炸分散过程中界面破碎的实验研究

设计了一种有上下平面约束的液体爆炸分散装置, 通过阴影照相获得气液界面破碎形态变化的时间序列, 并应用平面激光诱导荧光(PLIF)得到了径向膨胀液体环内诱导的荧光照片. 采用二维图像处理、分形几何和数值模拟相结合的方法, 较系统地分析了实验结果. 最后, 讨论了液体环及其气液界面运动数学模型建立中的问题.     

剪切或拉伸流场中液滴的变形和破裂准则

论述了剪切或拉伸流场中描述液滴形变的两个典型变量即变形度和取向角;介绍了影响液滴形变的粘度比、毛细管数、雷诺数、韦伯数、Peclet number和Elasticity number等无量纲参数以及液滴形变的：表面形状函数;总结了液滴的破裂准则。     

电磁激励谐振对射流碎裂过程的促进作用

根据量纲一色散关系式数值计算得到的射流碎裂点最不稳定波数,在射流试验台上对平面液膜射流进行电磁激励谐振,采用闪光摄影技术对有无电磁激励谐振的液膜射流碎裂过程进行比较试验研究。结果表明:电磁激励谐振对于射流的碎裂过程影响很大,按照量纲一色散关系式计算所得的表面波最不稳定波数设置的电磁激励谐振能够大幅度缩短射流的碎裂长度,静止空气环境中射流的碎裂长度缩短了17%～60%,空气助力环境中射流的碎裂长度缩短了13%～52%,明显改善了一级雾化的效果。     

两种群体平衡模型在大规模多粒径泡状流中的应用研究

为了研究大规模多粒径泡状流流动特性,考虑到气泡聚并、破裂等微观机制现象对气泡尺寸、数密度等宏观参量的影响,分别采用两种基于群体平衡方程的数学模型———群数密度传递(BNDT)模型与多气泡组质量传递(MUSIG)模型,对具有聚并主导趋势特征的多粒径气液泡状流实验MTLOOP进行数值模拟,并与实验进行了对比研究,结果发现:两种群体平衡模型均可以较准确地捕捉到多粒径泡状流中气泡尺寸变化趋势以及含气率分布特征转换,且预测精度相当;与MUSIG模型相比,BNDT模型计算时间节省了1/20～1/10,因此更适用于火箭工程中大型气液泡状流的工程预测.     

The study on the relationship between breakup modes and gas-liquid interfaces

Based on the linear instability analysis, the study on the relationship between breakup modes and gas-liquid Interfaces of a viscous annular liquid jet moving in two swirling gas streams has been carried out. From the numerical results of the dispersion equation, the relevancy of the breakup mode between an annular liquid jet and two liquid jets of limiting cases, namely the cylindrical liquid jet and hollow gas jet, as well as the effects of injecting factors on the instability of an annular liquid jet, is studied in detail. Considering the effects of inner and outer interface radii on the instability of the jet, it is proved that the pars-sinuous mode mainly relates to the inner interface, whereas the pars-varicose mode mainly relates to the outer interface. The results also indicate that all the forces produced by liquid jet have similar impacts on either the instability of pars-sinuous mode or pars-varicose mode due to the fact that they can affect both inner and outer gas-liquid interfaces. On the other hand, all the forces exerting only on the inner interface have more powerful effects on the instability of pars-sinuous mode, and all the forces exerting only on the outer interface have more powerful effects on the instability of pars-varicose mode. That is to say, the effects of forces are weakened greatly when penetrating the liquid jet.