基于LS-DYNA的高压气瓶跌落仿真分析

采用有限元分析软件ANSYS中的LS-DYNA模块对高压气瓶在无内压的状态下进行跌落仿真分析。气瓶跌落高度设为2m,并分别以水平、45°倾斜、垂直3种角度自由跌落。结果表明,水平跌落时,气瓶肩部受力最大,为505MPa,气瓶没有发生塑性变形;45°倾斜跌落时,气瓶与地面接触部位应力最大,为734MPa,接近材料的屈服强度,气瓶发生塑性变形;垂直跌落时,气瓶所受冲击力最大,最大应力为1500 MPa,远大于材料的屈服强度,气瓶发生较大塑性变形;45°倾斜跌落和垂直跌落时,气瓶均处于危险状态。     

±45°双极化通讯基站正向地面电磁辐射随角度变化的预测——通讯基站50m内电磁辐射环境超标范围3D准确仿真预测实验之二

利用电波暗室验证通讯基站双极化±45°天线恒定发射时正向垂直空间内随角度变化的电磁辐射规律,发现测试数据在45°下倾角附近渐增后渐进回归,与垂直波瓣描述不符。分析发现,单元辐射波瓣实际为±45°倾斜,测点受影响的垂直距离减小系数为2-0.5;发现65°的衰减特性符合COS4θ算式规律。外场验证表明,程序理论计算符合实测结果。     

单块晶体集成的Crossbar网络的优化设计

在文献[1]的基础上,对垂直入射和倾斜入射两种结构的Crossbar网络进行了优化设计.垂直入射结构讨论了网络尺寸与通道间距、半波电压、通道数目、晶体尺寸之间的关系,得到35°θ45°比较合适.倾斜入射结构讨论了网络尺寸与半波电压、入射o光通道和e光通道的夹角、o光通道间距、e光通道间距、通道数目、晶体尺寸之间的关系,同时考虑到菲涅耳反射损耗,得到35°θ45°,-5°αoi5°,γ≈θ比较合适.     

3种粮食颗粒倾斜气力输送悬浮速度的实验与回归分析

悬浮速度是气力输送装置重要的技术参数和设计依据,目前对管道中粮食物料悬浮速度的实验以及悬浮状态数的研究,大多局限于垂直管道。通过选择工程安装常见90°、75°、60°、45°等4种倾角的管道,对玉米、小麦、麸皮3种物料进行了悬浮实验,并对此3种物料悬浮速度进行了多项式回归分析。总结出3种粮食倾斜输送管道倾角α与悬浮速度v悬浮变化关系的回归方程,精确度较高。应用此方程可以求出3种粮食不同管道倾角α(0°~90°)对应的悬浮速度v悬浮,为倾斜管道气力输送装置设计的关键参数的确定提供了可靠的依据。结果发现,粮食物料的悬浮速度随着管道倾角的递减而递增,且数值变化较大,在工程设计时应充分考虑,合理选择倾斜输送管道内的空气速度。     

旋转热管生物反应器搅拌结构的数值模拟

针对不同搅拌结构形式的新型旋转热管生物反应器内的流动特性进行数值模拟。建立旋转热管生物反应器的数值模型,将多重参考系法(MRF)与滑移网格法(SM)相结合,选用标准k-ε湍流模型模拟计算反应器内的速度分布,并对作为搅拌结构的热管蒸发段上桨叶的倾斜角度(α)在0°、15°、30°和45°时的搅拌功率和混合时间进行计算。结果表明:在搅拌结构中,有热管蒸发段桨叶反应器的轴向形成了3个漩涡区,轴向平均流速相对较高,并且靠近自由液面附近的流速也较大。随着桨叶倾斜角度的增加,反应器液面附近速度减小,搅拌功率减小,混合时间变长。     

涡轮动叶倾斜肩壁凹槽状叶顶气动性能研究

基于垂直肩壁凹槽状叶顶，提出肩壁向外倾斜以实现叶顶泄漏损失的控制，并对比了3种肩壁倾斜方式(压力侧倾斜、吸力侧倾斜、压力侧和吸力侧同时倾斜)和5种肩壁倾角(10°、20°、30°、40°、50°)的涡轮动叶倾斜肩壁凹槽状叶顶结构的泄漏流动特征和动叶出口总压损失分布。结果表明：压力侧倾斜肩壁阻碍了泄漏流从压力侧进入叶顶间隙，而吸力侧倾斜肩壁对泄漏涡产生压迫，泄漏涡朝远离机匣面和吸力面的方向偏移，3种肩壁倾斜方式均减弱了叶顶间隙泄漏流在叶顶间隙内的湍流耗散。当倾角较小时，泄漏流与主流的掺混损失因速度差的提高而增大，随着倾角继续增大，泄漏量的大幅下降弥补了速度差增大带来的负面效果，泄漏损失逐渐减小。对于压力侧和吸力侧倾斜肩壁凹槽叶顶，当倾角大于40°时，主流从吸力侧进入凹槽，加剧了下游区域的泄漏流动，叶顶泄漏损失反而增大。两侧倾斜肩壁凹槽状动叶叶顶具有最低的叶顶总压损失，相比垂直肩壁凹槽状叶顶下降了13%。研究内容为提高凹槽状动叶叶顶气动性能的肩壁结构设计提供了参考。     

液化天然气点供站泄漏爆炸事故后果分析

液化天然气(LNG)点供站因其便利性和经济性已成为城镇和工业补充气源的优先选择,但由此带来的安全隐患和突发事故也引起关注和重视。为研究LNG点供站管线3种泄漏方向下天然气浓度分布、爆炸超压和温度变化规律,基于计算流体动力学方法,使用FLACS软件建立三维模型并进行数值模拟。结果表明：水平泄漏和向上45°泄漏条件下,泄漏气体云团影响范围达到稳定的时间分别为120和30 s,垂直泄漏气云达到稳定时间最短仅需5 s。水平泄漏场景下,泄漏气体可扩散至气化器以及储罐周围,其影响范围大于向上45°泄漏和垂直泄漏。向上45°泄漏爆炸产生的最大超压高于其他两个场景下的最大超压,且影响范围最大。水平和向上45°泄漏时,高温区域主要集中在气化器的底部和左侧,2种场景燃烧产生高温对气化器的安全运行具有较大的安全隐患,而垂直泄漏高温区域主要分布在泄漏口上方,对设备造成的影响最小。     

管内低温两相弹状流特性试验研究——弹状气泡长度分布

用高速动态分析仪对低温倾斜上升管内不同位置处弹状气泡进行了试验观测,试验所用管内径为18 mm,长为1.0 m,管路与水平方向的夹角范围为45°~90°,并对获得的气泡长度进行统计分析,研究弹状气泡长度的变化规律.结果表明:在各种倾斜角度下,弹状气泡平均长度随着x/D(D为管内径)的增加而增大;垂直管内,标准偏差随着x/D的增加而增大;倾斜管内,当倾斜角度大于45°时,随着x/D的增加,先增大而后减小.在相同x/D下,随着倾斜角度的减小,平均弹状气泡长度先增大而后减小,在60°处最大.当管微倾斜时,气泡聚合加快;当倾角达到45°时,气泡的聚合又减小.     

异形孔腔结构对液体孔型密封泄漏特性及转子耗功的影响

为降低透平机械中动静间隙泄漏量,提高机组运行效率与转子系统稳定性,以孔型密封为基本模型,提出了一种球凹孔腔、两种周向倾斜孔腔(倾斜角为±30°)和两种轴向倾斜孔腔(倾斜角为±20°)的密封结构。采用基于三维定常RANS方程的数值计算方法,研究了异形孔腔对液体孔型密封泄漏特性和转子耗功的影响,计算分析了不同转速(0～6 000 r/min)下,典型孔型密封和5种异形孔密封结构的泄漏量、孔腔流场、湍动能耗散率分布和转子面拖拽力矩。结果表明:球凹孔腔在转速0～4 000 r/min的范围内能显著降低密封泄漏量;周向倾斜孔腔能显著降低间隙内周向旋流,倾斜角为30°的周向斜孔密封具有更低的泄漏量;轴向倾斜孔腔能略微降低转子耗功,倾斜角为20°的轴向倾斜孔腔能降低泄漏量,而倾斜角为-20°的轴向倾斜孔腔导致泄漏量增加。     

不同送风角度下乘员集聚方式对客室气流组织的影响

载客量的提高对地铁车厢内环境产生一系列的影响,如温湿度分布不均匀、空气流动性恶化等,从而引起乘客的不适.为创造舒适、健康的地铁车厢内环境,本文利用ANSYS Fluent软件,基于k-e双方程湍流模型和SIMPLE算法,以夏季制冷模式下北京DKZ5型地铁车厢为计算模型,对比分析了30°、 45°、 60°、 90°送风角度下,乘客单人就坐、并排就坐、近距离并排背靠背站立、混合站立4种集聚模式对空调列车客室内三维空气流场与温度场分布的影响.结果表明:当送风角度为30°、 45°、 60°时工况4的温度不均匀系数最小,工况3的速度不均匀系数最小;送风角度90°时工况1的温度、速度不均匀系数均最小.     

二维、三维模型碳纳米管场发射场强计算的比较研究

在计算碳纳米管场发射显示器中电场强度时,为了提高计算效率,许多资料将三维空间的场发射简化为二维模型进行计算,为了比较分析使用二维模型和三维模型计算结果的差异,建立了二维模型单根碳纳米管、三维模型单根碳纳米管和单碳纳米墙3个模型,应用Ansoft Maxwell有限元数值仿真软件进行了仿真,计算结果表明:二维碳纳米管场发射模型的仿真结果代表的三维空间实际情况为碳纳米墙场发射,而不是真正的三维空间碳纳米管场发射。对于单根碳纳米管,用二维模型计算的碳纳米管尖端电场强度仅为三维空间碳纳米管尖端电场强度的1／4。     

碳纳米管场发射显示屏栅极工艺的研究

利用优质云母板作为栅极结构基底材料，结合简单的丝网印刷工艺将导电银浆制作成条状栅极，制作了新型的栅极结构；采用高温分解方法制备了碳纳米管薄膜阴极，制作了三极结构碳纳米管阴极平板显示屏样品。该样品具有良好的场致发射特性以及栅极控制能力。利用这种新型的栅极结构，能够克服整体器件高温封装所带来的技术困难，避免碳纳米管阴极和阳极荧光粉的损伤，实现了稳定可靠的高温封装，具备了制作大面积场致发射器件的潜力。     

碳纳米管表面电荷电分布及尖端电场研究

碳纳米管具有一些特殊的物理性质，其中潜藏着重要的技术价值。从理论上具体研究了金属型碳纳米管周围的电势分布、纳米管表面电荷分布及其尖端附近的电场强度等静电特性，结果显示长径比小的碳纳米管尖端处所集聚电荷密度的相对值大，而长径比大的碳纳米管尖端处所集聚电荷密度的绝对值大，并且碳纳米管的尖端电场强度有很大的加强。这对理论上进一步探索碳纳米管的场发射机制有积极意义。     

Field emission study of CNTs on metal tips

The field emission characteristics of multiwalled carbon nanotubes grown on metal tips are studied at various temperatures. It is found that emission current at a given applied electric field increased with the temperature, and the stability of the current did not change. The dependence upon temperature varies quite differently with the metal substrates. This may result from the asymmetry of the CNTs and the interface effect between CNT and underlay.     

Ni颗粒对碳纳米管场致电子发射的影响

根据Fowler-Nordheim的场致电子发射机制建立了顶端被催化剂Ni颗粒封闭的碳纳米管场致电子发射模型.利用该模型分析了Ni颗粒被移去前后碳纳米管场致电子发射性能的差异.分析结果表明Ni颗粒被移去前后碳纳米管场致电子发射性能的差异主要起源于碳纳米管顶端处电场强度的不同.     

一种基于纳米碳管的常开型后栅极场致发射显示板

提出了一种常开型后栅极场致发射显示板及其工作原理．该显示板直接利用阳极使阴极产生场致电子发射,而通过埋在阴极之下的栅极上施加低于阴极电压的电压来阻止阴极产生场致电子发射,从而来调制显示所需图像．文中采用有限元法对该场致发射器件的电场强度分布进行了模拟计算,并研究了该器件中阴极的发射特性．计算结果表明在该场致发射显示板中,阴极发射均匀性好,发射面积大,从理论上证明了该常开型后栅极场致发射显示板工作原理的可行性．     

外加电场下碳纳米管的稳定性分析

基于Tersoff势,采用分子动力学方法研究了外加电场下碳纳米管的稳定性,并对不同半径及手性的碳纳米管进行了对比分析。结果表明:随着直径的增加,当作用于碳纳米管上的电场力表现为拉伸作用时,碳纳米管拉伸断裂的临界电场强度也随之增大,而当作用于碳纳米管上的电场力表现为压缩作用时,屈曲临界电场强度随着直径的增加而不断减小,但两种情况在直径2.0 nm以后都达到一个稳定的值。     

六角排列碳纳米管阵列的场增强因子的计算

通过求解Laplace方程得到六角排列的碳纳米管(CNTs)阵列的管尖端电场强度和场增强因子,具体研究CNTs的自身线度、阵列密度及阵列形状对CNTs的场增强因子的影响.研究结果表明,场增强因子随CNTs长径比的增加而增加,对于长径比一定的CNTs阵列,对应着一个最佳阵列密度,如管长为 6 μm、管径分别为5 nm、13 nm、20 nm的CNTs阵列对应的最佳阵列密度为3.05×1011 cm-2、4.83×1010 cm-2、2.12×1010 cm-2.在相同的阵列密度下,六角排列CNTs阵列的场发射性能要优于四方排列的CNTs阵列.计算得到六角排列CNTs阵列上端面的电势分布曲线.     

碳纳米管平板显示器有限差分法模拟

采用有限差分法,根据碳纳米管平板显示器的特点选择合适的边界条件,分析了碳纳米管平板显示器内部的电场分布和场增强因子随碳纳米管直径、长度和碳纳米管之间间隔的变化关系。计算结果表明,当碳纳米管之间间隔大于碳纳米管长度3倍时,碳纳米管之间的屏蔽效应可以忽略不计,电场强度和场增强因子随碳纳米管长度增大而线性地增大,当碳纳米管直径较小时,电场强度和场增强因子随碳纳米管直径减小迅速增大。     

碳纳米管阴极场致发射的电场数值模拟

利用Visual FORTRAN语言，对碳纳米管阴极的外电势分布和电场强度分布进行了数值模拟．采用非等间距的网格划分对碳纳米管尖端附近进行细致的划分处理，并利用等参有限元方法进行了模拟计算．分析了碳纳米管尖端局部电场强度的增强效应和相邻碳纳米管之间的电场屏蔽现象．讨论了碳纳米管电场强度随管间距变化的关系以及碳纳米管尖端电场强度随半径变化的关系。