含气泡粒子辐射特征的有效介质理论适用性研究

采用离散偶极近似法和Bruggeman有效介质理论分别计算了气泡个数为49、99、149、199、249和299的含气泡粒子的辐射特性参数.比较分析后发现:对于衰减因子、吸收因子和散射因子,在气泡数目小于一定值时,有效介质理论具有较好的适用性,反之适用性较差;对于单次散射反照率和非对称因子,有效介质理论均具有较好的适用性.同时证明了Michael教授关于有效介质理论对含气泡粒子适用性推测的片面性.     

含气泡粒子辐射特性的有效介质理论适用性研究

采用离散偶极近似法和Bruggeman有效介质理论分别计算了气泡个数为49、99、149、199、249和299的含气泡粒子的辐射特性参数.比较分析后发现:对于衰减因子、吸收因子和散射因子,在气泡数目小于一定值时,有效介质理论具有较好的适用性,反之适用性较差;对于单次散射反照率和非对称因子,有效介质理论均具有较好的适用性.同时证明了Michael教授关于有效介质理论对含气泡粒子适用性推测的片面性.     

预测AL2O3粒子衰减特性的LSSVM方法

应用最小二乘支持向量机建立了AL2O3粒子衰减特性预测模型,引入微粒群算法解决了模型多参数优化问题,结合辐射传输数值求解方法获得了吸收散射性介质的红外辐射特性。比较结果表明,该方法具有较好的预测能力,在保证模拟结果精度的同时提高了运算速度。     

预测AL2O3粒子衰减特性的LSSVM方法

应用最小二乘支持向量机建立了Al2O3粒子衰减特性预测模型,引入微粒群算法解决了模型多参数优化问题,结合辐射传输数值求解方法获得了吸收散射性介质的红外辐射特性.比较结果表明,该方法具有较好的预测能力,在保证模拟结果精度的同时提高了运算速度.     

海洋石油平台火炬辐射及水幕隔热特征分析

基于海洋石油平台系统特征,比较分析了火炬系统的两种热辐射模型,建立了适用于水幕系统的两通量隔热模型.通过实验数据对比,验证了模型的适用性.结果表明,Thornton辐射模型比API RP 521标准中的方法更为合理;雾场特性参数对水幕系统的隔热效果有着很大的影响,水幕透射率随着液滴出口压力的增大而逐渐减小,但影响幅度逐渐减少.基于该模型所得到的实际海洋石油平台的火炬辐射水幕隔热系统的设计证明了该模型具有较好的合理性及较强的工程适用性.     

盾构机水幕阻烟效果的数值模拟

在狭长隧道施工过程中发生盾构机外部配电箱失火的情况下,创建了隧道、火源和通风管道等的网格模型,研究了盾构机水幕系统的阻烟效果.同时,针对原盾构机水幕系统缺陷提出了改进的设计方案,验证了改进后水幕系统的阻烟效果,并分析了水幕系统喷淋头的数目及其水流量对狭长隧道内部烟气扩散的影响.结果表明：开启水幕,可以有效阻止外部烟气向盾构机内侧扩散,保证掘进面附近工作人员的相对安全;合理的喷淋头布局,可以使水滴粒子分布更加均匀,能够更好地阻止烟气的扩散;适度增加水幕系统喷淋头的数目及其水流量,可以提高水幕的阻烟效果.     

CeO2纳米燃油单液滴蒸发数值模拟研究

基于单液滴蒸发可视化试验,应用ANSYS FLUENT计算流体力学模拟软件,建立纳米燃油单液滴蒸发模型,探究纳米粒子质量浓度和粒径对燃油液滴蒸发过程中温度和燃油蒸气质量浓度的影响. 结果表明,纳米燃油液滴中的纳米粒子质量浓度越高、粒径越小,燃油液滴的蒸发平衡温度越高,相同时间内的燃油蒸气气相体积分数越高. 在环境温度573 K下,纳米燃油液滴从外界环境吸收热量使自身温度不断升高,在计算域内沿液滴表面向外延伸形成质量浓度边界层和温度边界层,促进液相向气相的转化.在蒸发初始阶段,蒸发速率较低,燃油蒸气气相体积分数较小;随着蒸发过程持续进行,由于纳米粒子增强传热传质的作用,液相组分蒸发汽化加快,液滴蒸发速率加快.     

基于裂隙岩体渗透张量的水封油库水幕布置方式研究

为研究岩体渗透张量对于水封油库水幕布置方式及渗流场的影响规律,推导了等效渗透张量计算公式,模拟分析不同渗透张量与水幕布置方式组合下的渗流场。通过二维裂隙介质网络模型求得不同方向渗透系数,并拟合成渗透椭圆,求得等效渗透张量。开展了不同等效渗透张量和不同水幕布置方式的数值模拟,进行了渗流场及洞周速度分析,并采用黄岛油库进行了分析验证。研究结果表明:裂隙介质可通过各方向渗透系数的计算求出等效渗透张量,通过分析不同渗透张量与水幕布置方式组合,得出应采用水幕孔垂直于渗透主方向的布置方式。     

吸波微粒的散射和吸收特性

利用Lorenz-Mie散射理论,解出了吸波涂层中吸波微粒的散射、消光和吸收特性.讨论了吸波微粒在粒径不大于100μm范围内的散射与吸收特性:吸波微粒在此粒径范围内吸收远大于散射,在考虑涂层中的辐射传输时散射可以忽略不计;磁性粒子由于磁损耗,其吸收远大于具有相同介电常数和粒径的非磁性粒子;与非磁性粒子不同,在此范围内磁性粒子具有很强的前向散射性质.     

爆炸水幕高度变化规律实验研究

为研究小当量装药近水面水下爆炸时水幕高度的变化规律,进行了0.6g RDX等高圆柱形装药在14个起爆深度的水下爆炸实验.采用两台同步高速录像机分别记录水幕运动和气泡脉动的图像,通过进一步的数据处理,获得水幕高度随起爆深度和时间的变化规律.对实验数据进行量纲一化处理,并采用二元多项式拟合的方法,获得了量纲一化水幕高度的工程计算模型.该模型计算结果与1kg RDX装药海上实验结果进行对比,所得误差均小于5%.研究结果表明,所获得的量纲一化水幕高度工程计算模型比Swisdak计算公式更具有通用性,适合小当量装药近水面水下爆炸时水幕高度的工程计算.     

单个水滴蒸发过冷过程的特性分析

为分析单个水滴在低温、低湿空气中的运动和蒸发特性,建立了描述整个传热传质及运动过程的数学模型,并通过对悬挂水滴的蒸发冷却实验验证了该模型的有效性.通过模拟计算获得了水滴温度、直径、速度和运动轨迹的变化规律,以及水滴初始参数和空气速度对制冰效率的影响.结果表明,水滴在某一喷射角度下,直径越小,同样的下落高度水滴水平飞行的距离越短,而相应的速度衰减则越快,同时水滴蒸发过冷所需的时间越短.另外,水滴初始温度越低和逆流空气速度越高,在很短的下落高度内,水滴就实现了过冷,而水滴直径的变化量随着初始水温和空气流速的增大而增大,因此对雾化水滴进行预冷却不仅可提高系统制冰效率,还能减少水滴的蒸发损失.     

水幕参数对地下水封石油洞库的涌水量影响分析

设置人工水幕可对洞库形成水封作用,防止储油外泄.而人工水幕的设置势必影响水封洞库的涌水量,过大的涌水还会增加洞库的运营成本.依托在建的某处水封石油洞库工程,建立数值模型,研究人工水幕设计参数及地下水位变化对洞库涌水量的影响规律.结果表明,人工水幕各设计参数的变化对涌水量有不同程度的影响,地下水位的变化对洞库涌水量的影响也很显著.     

柴油机缸内炭烟辐射传热的理论模型

基于瑞利散射理论,建立了一个简便分析柴油机缸内炭烟辐射传热的理论模型.该理论模型显示,缸内炭烟的辐射传热正比于缸内炭烟质量与其温度的5次方之乘积.通过对一台直喷式柴油机的多维仿真,验证了该模型作为一个全局模型的情况.结果显示,采用完全相同的输入数据时,该模型获得了与经典参考模型相吻合的结果,且模型的稳健性很好.模型中不含可调常数或直接与工况相关联的参数,比经典模型更直观、简洁,更适于柴油机缸内炭烟辐射传热的工程应用分析.     

吸收性液滴的彩虹现象

提出了基于彩虹散射光吸收系数的液滴吸收率测量方法.采用基于Mie理论的改进算法进行数值模拟.研究表明,液滴的吸收性不改变彩虹光强波峰及对应频峰的位置,但改变彩虹光强强度,尤其对彩虹表面波结构及Airy结构影响较大,并因此降低了彩虹的可见度.计算发现液滴散射光吸收系数的最大值出现在彩虹区,并随液滴吸收率和粒径的增加稳定在彩虹最大波峰角位置,而且此处的吸收系数与吸收率之间有着线性关系.基于彩虹测量技术具有易检测、易标定的特点,因此有望发展为一种新的液滴吸收系数测量方法.     

在特定环境中气溶胶组分光学特性的分析

基于Mie散射的OPAC软件包,分析了在激光雷达探测气溶胶时的3种特定环境(大陆洁净、大陆污染、海上污染)下各种气溶胶组分对光学特性(消光系数、散射系数、吸收系数、激光雷达比)的影响,对比了在550、1 000 nm这2个波长下的变化规律.研究结果表明:在550、1 000 nm这2个波长下不同环境中气溶胶组分的消光系数、散射系数随水滴数浓度的增加均呈线性递增,大陆洁净型和大陆污染型气溶胶环境的吸收系数变化均比较缓慢.在海上污染型气溶胶环境中,当气溶胶组分为积聚模态海盐和粗模态海盐时,水滴数浓度的变化率为0,这表明在这2种气溶胶组分环境下,吸收系数不随水滴数浓度的变化而变化; 激光雷达比受雷达波长和气溶胶环境组分2个因素的影响,该值在大陆污染型气溶胶环境下的变化最为明显,在水溶性和非水溶性组分下大幅递减,而在煤烟组分下大幅递增.     

蒸发条件下非饱和土水分迁移的数值模拟

大气的蒸发效应引起土体内部含水量及温度的重新分布,本文旨在研究蒸发条件下非饱和土中水分及热量的迁移规律.对于土体在蒸发条件下总吸力和温度的变化特征,采用非饱和土水-热迁移模型加以描述,该模型中液态水和气态水的迁移分别是基于Darcy定律和Fick定律而建立的.探究了利用土体基本物性指标和气象因素预测模型计算中相关参数及边界条件的方法,利用上述模型及预测方法只需获取土体基本物理性质便可获取任意时刻非饱和土中含水量及温度的分布情况.该理论被用来模拟Wilson土柱蒸发试验实测结果,其理论结果和试验实测结果是较一致的.     

溴化锂溶液降膜吸收传热传质的研究

在分析国内外相关文献的基础上,介绍了溴化锂水溶液降膜吸收水蒸气过程传热传质的理论与实验研究进展,提出了研究中存在的不足及进一步研究的方向．     

高海拔下油盆火烟气辐射特性研究

结合模拟气体辐射特性的统计窄带模型和模拟烟黑(Soot)辐射特性的Mie氏散射理论,对高海拔下油盆火烟气的辐射特性进行研究。得到了实验装置中不同位置的气体浓度、烟黑浓度、烟气的发射率等数据。将模拟得到的辐射特性用于实验油盆火的燃烧过程计算,温度的计算结果与实验结果吻合较好,轴线方向平均温度的最大相对误差为12.6%;烟气的发射率与温度、烟气成分等因素相关。研究结果表明应用该方法可以对高海拔下油盆火的烟气辐射特性进行较为准确的研究和分析。     

用改进的多区模型计算柴油机中的燃烧和排放

在广安博之直喷式柴油机多区燃烧模型的基础上,改进了燃油雾滴的运动和蒸发模型,以及碳烟的生成与氧化模型,增加了缸内挤流和涡流模型、油滴碰壁和反弹模型,计算结果表明,改进后的油束运动模型比原模型更加合理,较好地解决了空气卷吸问题,在不同转速和负菏工况下均能获得令人满意的精度,能够反映缸内与各区内的燃烧与排放物生成情况,用改进的多区模型可以较好地研究直喷式柴油机的工作过程及其排放。     

低压闪蒸液滴温度与相变过程的研究

在低压环境P=200—800Pa的工况范围内,研究了在闪蒸结冰过程中,液滴温度的变化与环境压力之间的关系.试验结果表明:在低压闪蒸结冰过程中,随着气压的降低,因为过热,液滴内部产生气泡的强度增加.液滴的破碎和液滴内部气泡的生长速度与环境压力有直接关系;在闪蒸过程中,液滴处于热力学非平衡状态,表现在液滴外侧发生的温度跳跃很小,而在液滴内部发生的温度跳跃很大;由于液滴蒸发的影响以及闪蒸过程中蒸发波的产生,即使在真空状态下,液滴周围仍存在一定的压力.