用格子Boltzmann方法模拟椭圆柱体在牛顿流体中的二维运动

用格子Boltzmann方法建立了椭圆柱体的二维运动模型，利用所建立的模型对椭圆柱体在牛顿流体中的二维运动进行了数值模拟，并通过对照圆柱体存相同条件下的运动，深入讨论了椭圆柱体二维运动的特征，得到了一些有意义的结果，所建立的模型，可以推广到对其他形状柱体二维运动的模拟．     

垂直管道固液两相流的最小提升水流速度

通过分析粒径／管径比,紊流强度及颗粒群浓度对垂直固液两相流中大颗粒的阻力系统及颗粒沉降末速度的影响,得出一定条件下颗粒的临界雷诺数提前,阻力系数突降０．１,使颗粒的沉降末速度急增,在并此基础上,给出了可用于工业试验的最小水力提升水流速度。     

单个颗粒在垂直同心环空牛顿流体及幂律流体中运动规律的研究

本文选择更接近于实际的实验参数,使用全尺寸的环空实验架,在牛顿流体及幂律流体中做了颗粒上返及下沉规律的实验。运用数理分析和模型实验方法设计了实验方案,用统计分析方法采集并处理数据。通过计算机用多项式对实验结果做曲线拟合,得出了颗粒粒径、内管转速、环空平均流速等单因素的影响规律。运用量纲分析方法寻找各单因素影响规律之间的关系,从而得出了单个颗粒在牛顿流体、幂律流体中,轴向流和螺旋流流场下上返以及在静止和旋转流场中下沉规律的半经验公式。最后运用流体力学理论对结果进行了分析,认为在分析颗粒在环空中运动规律时,应区别颗粒在环空中上返和下沉两种情况,而不应在上返规律中直接套用下沉规律的结果。     

固体颗粒在竖直向上管内流场中的运动规律

对单个颗粒竖直向上管内层流,紊流中及在液体发生上变时的运动规律进行了较为系统全面的分析,建立了计算方程。研究结果表明,颗粒在随流体轴向运动的同时还存在向管中心方向的径向迁移,固体颗粒到达管中心后会随流体一直向上运动,在近壁面处存在一个流化死区,流化死区的大小与流体流态,固体颗粒的大小和密度有关,固体颗粒尺寸及密度愈大,流速愈小,则流化死区愈大,液体相变对颗粒的运动也产生重要的影响。当热流密度不是很     

高温颗粒沉降冷液热工水力特性

对高温球体与冷液在膜态沸腾条件下的多相混合结构进行小规模可视化实验研究,发现高温小球在冷却剂中的速度低于冷球,且随球温的升高而减小。通过小规模实验研究单个高温颗粒的传热和阻力特性,可以分割各种在膜态高速沸腾条件下干扰换热与运动的影响因素,从本质上了解该结构条件下的热工水力特性,建立合理的机理描述,从而提高对高温沸腾苛刻条件下多相流问题进行研究的实验和理论水平。     

用Lagrange方法分析颗粒在湍流场中的运动

用Ｌａｇｒａｎｇｅ方法推导了固体小颗粒在湍流场中无因次运动方程，给出了该方程的一个线性微分方程形式。求解了颗粒在湍流场中的湍流运动特性，包括颗粒的能量频谱，颗粒速度方均值，Ｌａｇｒａｎｇｅ相关函数及颗粒的湍流扩散，同时给出了颗粒线性微分运动方程的通解。     

固体颗粒和空泡的Lagrangian模型

建立了固体颗粒和空泡在不可压缩流体任意流场中运动的Ｌａｇｒａｎｇｉａｎ模型，考虑了浓度等因素对固体颗粒和空泡运动的影响，给出了计算固体颗粒和空泡的数值方法，并模拟了一水泵叶轮中的固体颗粒和空泡运动，得出了水泵叶轮流场中固体颗粒和空泡的运动特性，为分析水力机械的磨损提供了可行的数值模拟方法．     

确定水中低浓度离散性颗粒粒径的方法

通过测出水中离散性颗粒的沉速,推求出颗粒粒径,为水处理工艺提供理论依据.     

固体颗粒和空泡的Lagrangian模型

建立了固体颗粒和宛泡在不可压缩流体任意流场中运动的Ｌａｇｒａｎｇｉａｎ模型，考虑了浓度等因素对固体颗粒和空泡运动的影响，给出了计算固体颗粒和空泡的数值方法，并模拟了一水泵叶轮中的固体颗粒和空泡运动，得到了水泵叶轮流场中固体颗粒的空泡的运动特性，为分析水力机械的磨损提供了可行的数值模拟方法。     

固体颗粒在竖直向上管内流场中的运动规律

对单个颗粒在竖直向上管内层流、紊流中及在液体发生相变时的运动规律进行了较为系统全面的分析,建立了计算方程。研究结果表明,颗粒在随流体轴向运动的同时还存在向管中心方向的径向迁移。固体颗粒到达管中心后会随流体一直向上运动。在近壁面处存在一个流化死区,流化死区的大小与流体流态、固体颗粒的大小和密度有关。固体颗粒尺寸及密度愈大,流速愈小,则流化死区愈大。液体相变对颗粒的运动也产生重要的影响。当热流密度不是很大,液体流量较小且在起始截面处的液相为单相饱和液体时,管内相变会对固体颗粒的运动规律产生明显的影响;而当液体流量较大且为紊流流动时,这一影响较弱     

基于DEM-CFD耦合方法的水合物与砂颗粒运动分析

采用离散元素法(discrete element method,DEM)和计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)的耦合方法,对海底水合物中砂颗粒和水合物颗粒运动进行了研究。利用球形颗粒沉降模拟实验验证了耦合方法的可行性,分别分析了单个砂颗粒和单个水合物颗粒运动过程中颗粒位置、速度、受力及角速度的变化规律。结果表明:砂颗粒向容器底部沉降,在到达底部时发生碰撞,同时颗粒发生旋转;水合物颗粒向上运动,颗粒没有发生旋转。最后对颗粒群进行了模拟仿真,结果表明,DEM-CFD耦合法能够模拟大量颗粒运动的复杂流动,并且能从微观尺度分析颗粒受力和运动情况,对水合物颗粒和砂颗粒运动的研究提供了一种可靠有效的方法。     

一种固体颗粒酸酸化过程预测新模型及其应用

固体颗粒酸作为一种缓速酸液体系,在碳酸盐岩储层酸化过程中具有能够沟通储层深部的优势。理清碳酸盐岩储层内固体颗粒酸的酸化机制,对于优选评价酸种类具有重要意义。为此,本文提出了一种新的能够描述碳酸盐岩固体颗粒酸化过程的数学模型,能够刻画表征颗粒酸的缓释性能,进而研究不同注入速度及颗粒酸浓度等对碳酸盐岩储层酸化过程的影响机理。发现：入口周围区域颗粒酸浓度较低碳酸盐岩储层溶蚀较少,距离入口远端酸浓度存在高值分布。随着颗粒酸浓度的不断增大,溶蚀类型由均匀溶蚀转为特定方向的锥型蚓孔,且蚓孔长度不断增大而宽度不断降低;随着注入速度的增大,溶蚀类型由蚓孔转为均匀溶蚀,储层突破时间不断增大。     

河工模型表面流场的局部特征测量方法

为了解决当前河工模型表面流场的计算机视觉测量方法中摄像机安装过程繁琐、测量精度低、测量成本高等问题,提出了一种利用局部特征来实现表面流场测量的新方法。该方法以自由视角安装摄像机,无需垂直向下。在测量时,首先在流场表面布撒碎纸屑示踪粒子,然后对获取到的视频进行校正和鸟瞰图重建,得到待测流场的俯视图,再利用局部特征的图像匹配方法来得到流场的稠密速度矢量,最后对表面流场进行优化输出。根据测试,该方法在模型流速0.01~0.5 m/s时,流速误差低于10%;在模型流速0.5~1.5 m/s时,流速误差低于5%。综上所述,提出的方法在测量精度、测量成本和易用性方面均优于现有的测量方案,目前已经在向家坝长河段等大型河工模型分析测量中得到应用。     

除尘用圆笼式过滤器流体力学模型的研究

根据圆笼式过滤器的结构建立其流体力学模型,并在清洁状态时对其横截面和过滤通道内的空气流速与过滤阻力等性能指标进行了分析与测试。研究表明:其各项过滤性能指标的理论与实测值具有较好的一致性。空气在过滤通道内的风速与距进口的距离呈非线性关系,通道内各横截面上的过滤风速沿管道长度方向呈现倒抛物线形式分布。该模型的建立对进一步提高和改善圆笼式空气过滤器的过滤性能具有重要的参考价值。     

液固流化床颗粒速度场和固含率的数值模拟

基于三维N-S方程同时选用标准 湍流模型,采用通用流场分析软件fluent对液－固循环流化床的颗粒速度场和固含率的轴向分布情况进行了数值研究。结果表明流场的数值计算结果与文献中的试验值吻合较好,对进一步研究具有指导意义和实用价值。     

用无网格粒子法直接模拟多相多组分界面流

模拟了以下两个多相多组分含复杂界面变形的流动:在脉冲加速下的液滴破裂和突然减压下的闪蒸射流。采用了移动粒子半隐式法(MPS)直接数值模拟方法。MPS法是一种适用于不可压缩流体流动计算的无网格粒子法。结果表明液滴破裂的临界Weber数等于13,该值与Pilch和Erdman的实验值相吻合。对于闪蒸射流,射流由于表面闪蒸被剥离为锥状,且射流长度随着压力衰减比的增加而减少。这些特征与实验观察是一致的。这两种模拟的结果表明了MPS法在处理复杂界面流动计算中的优势以及其鲁棒性。这些结果对反应堆事故分析有意义。     

内管轴向运动对环空内宾汉流体流动规律的影响

为了分析内管的运动对宾汉流体在环空内流动规律的影响,将宾汉流体的本构方程和运动方程相结合,利用因次分析的方法,得到了宾汉流体在内管作轴向运动时环空内的速度分布。在此基础上分析和讨论了内管运动对宾汉流体在环空内流动时的柱塞尺寸、速度分布、平均速度、柱塞速度、摩擦系数和流量等的影响。结果表明,内管的运动对柱塞大小没有影响,但会影响到柱塞位置,同时内管的运动速度和方向将改变环空的平均速度、柱塞速度、摩擦系数及流量,并使内侧速梯区的速度分布曲线产生移位。     

内管轴向运动对环空内宾汉流体流动规律的影响

为了分析内管的运动对宾汉流体在环空内流动规律的影响，将宾汉流体的本构方程和运动方程相结合，利用因次分析的方法，得到了宾汉流体在内管作轴向运动时环空内的速度分布。在此基础上分析和讨论了内管运动对宾汉流体在环空内流动时的柱塞尺寸、速度分布、平均速度、柱塞速度、摩擦系数和流量等的影响。结果表明，内管的运动对柱塞大小没有影响，但会影响到柱塞位置，同时内管的运动速度和方向将改变环空的平均速度、柱塞速度、摩擦系数及流量，并使内侧速梯区的速度分布曲线产生移位。     

水平管道中工业浆体堆积速度的确定

文章根据非均质浆体流态随着浆体平均流速增加的变化规律,考虑到浆体中固体颗粒组成,结合管道底部固体颗粒的起动条件和堆积速度的概念,研究了水平管道中工业浆体堆积速度的计算模型。该模型能较准确地预测水平管道中浆体的堆积流速。     

动床沙粒输移理论及其应用

针对动床沙粒流动的特点,从研究水流结构入手,把流动分为主流层和底沙推移层,分析了水流和泥沙之间的相互作用关系,讨论了动床沙粒阻力和底沙输移规律,同时利用雷诺方程推导出主流层、底沙推移层的运动方程和底沙推移层厚度的计算公式,并将其应用于污水泵站前池设置压水板防止泥沙淤积的理论分析．