基于分形的超细颗粒声波团聚数值模拟

利用声波团聚同向合并作用模型和气溶胶团聚动力学方程,分别对考虑和不考虑团聚体分形特性下的超细固体颗粒声波团聚效果进行了模拟．将模拟结果和实验进行了对比,例如在与实验相同的条件下。经过声波作用3s后,不考虑和考虑团聚体分形的团聚颗粒平均半径的模拟结果分别为1．44μm和7．89μm,而实验值为7．50μm,这表明不考虑分形时模拟结果和实验值相差很大,而考虑分形特性的团聚模拟结果和实验值符合较好．在此基础上进一步数值模拟了声场强度、声波频率、颗粒质量浓度等参数在考虑分形的条件下对团聚效果的影响,结果表明,团聚效果随颗粒质量浓度线性增加。随声波强度呈指数增加,对声波频率则存在一个团聚效果最佳的频率值．     

声波的多尺度分解与颗粒粒径分布的实验研究

利用颗粒运动碰撞壁面产生声波的机理以及多尺度小波分解方法,建立了Hou-Yang方程,揭示声波信号在各尺度的能量分率分布特征及粒径分布的定量关系.通过在φ为150 mm流化床冷模装置中,分别对多种聚乙烯颗粒体系进行流态化实验,确定了声波信号的小波分解的最优尺度数为7.并通过实验分析得到的单一j粒径与混合粒径的能量比λj、单一j粒径颗粒的特征谱图和混合粒径的能量谱图,实现了冷模装置和工业热态操作中流化床壁面局部区域的颗粒粒径分布的在线测量,其测量值与取样筛分分析值的平均偏差均小于15.8%.应用Hou-Yang方程还可及时预测床内颗粒粒径的异常分布,判断颗粒团聚的产生.     

双臂质量不同音叉振动周期与频率的研究

在分析音叉受迫振动的基础上,利用周期测定仪测定周期快捷方便的优点,将负载分别加在音叉某一臂上的不同位置,研究音叉的振动周期和频率与所加负载在音叉不同位置的关系,得到了随着位置的不同,音叉的频率与周期为非线性变化。当在音叉某一位置不变而逐渐增加负载质量,发现周期与质量为线性关系,并为正相关,而频率与质量为线性关系,但为负相关,而且正相关与负相关的线性相关系数很高。其结果揭示了振动周期和频率与音叉双臂质量不同时的关系。     

跃移雪颗粒运动特性的数值模拟研究

运用拉格朗日方法,根据雪颗粒的运动机理,对单个跃移颗粒运行轨迹进行了数值计算.同时,结合颗粒的受力特征,对影响其运动的一些参数,如粒子直径、摩擦速度和颗粒密度等进行了分析.结果表明,随着雪颗粒直径或雪粒密度的增大,粒子竖向受力与重力之比减小,粒子的跃移高度则随之增大;而当粒子起跳速度不同时,水平方向受力与重力之比的变化规律也表现不同,进而影响其水平方向的跃移长度.基于经验公式,建立了雪面侵蚀质量通量与跃移粒子数目之间的关系,计算了雪颗粒质量传输率,并与经典文献的计算方法进行了比较.结果显示,随着雪颗粒直径和摩擦速度的增大,粒子质量传输率随之增大;随着阈值摩擦速度增大,粒子质量传输率随之减小.所得计算结果与Iversen经验公式吻合较好.     

双H型石英音叉陀螺驱动信号频率跟踪算法的研究

为提高双H型石英音叉陀螺驱动信号的稳定性,基于DSP设计了一种数字化闭环控制电路,依据双H型石英音叉陀螺在串联谐振频率点处工作时驱动叉指振动的幅度随频率变化的影响最小,通过相位控制实现了驱动信号频率的跟踪,并利用希尔伯特变换产生了一对正交的参考信号用作相位检测.实验结果表明,双H型石英音叉陀螺工作稳定后,驱动信号频率跟踪算法的相位标准差为4mrad,精度达到0.003 4Hz.     

磁性纳米颗粒的二维光操纵及团聚效应

我们利用暗场显微镜系统地研究了水剂磁性液体中Fe3O4磁性纳米颗粒在高度聚焦激光作用下的动力学过程.实验研究表明:当激光聚焦在样品池中间时,由于受到沿激光入射方向强散射力和吸收力的作用,磁性纳米颗粒会被排开至光斑的外围;当激光聚焦在样品池上表面时,在光力和样品池上玻片的共同作用下,磁性纳米颗粒会被捕获在样品池的上玻片的下表面并发生团聚效应;此外,我们还研究了不同激光功率作用下形成的磁性纳米团簇对入射白光的透过谱的影响,随着入射激光功率的增加,透过磁性液体的白光的透过率会急剧下降,而且透射谱的中心波长会随着入射激光功率的增加往长波方向移动.     

基于激光法探究炉渣灰颗粒的团聚现象研究

为获得炉渣灰在<80μm、80～150μm、>150μm粒径区间的颗粒特征变化规律,通过激光衍射、SEM扫描电镜开展了炉渣灰颗粒的粒径分布试验研究.结果表明:由于炉渣灰易形成蜂窝状的多孔空间结构,导致其细小颗粒易堆积填充,形成粒径大小不一的团聚体,其中>150μm的颗粒团聚现象最为明显.     

基于改进有限容积法的数群平衡方程数值方法研究

采用改进有限容积法对数群平衡方程进行数值计算,数群平衡方程涉及生长、团聚过程。对数群平衡方程进行数学变换,即把数量守恒方程变换为质量守恒方程,用非均匀几何网格对计算区域进行离散,运用有限容积法对变换后的方程进行离散求解,把数值计算结果与分析解和直接用有限容积法计算数群平衡方程的数值结果进行对比。研究结果表明:只考虑生长事件,改进有限容积法计算结果与分析解基本一致,有限容积法计算结果出现了显著的失真;只考虑团聚事件,2种方法计算结果都与分析解基本一致;同时考虑生长和团聚事件,改进有限容积法计算结果与分析解基本一致,有限容积法计算结果与分析解对比出现了失真。     

基于相群平衡模型的舰船气泡尾流数值模拟

为了获得舰船气泡尾流中的气泡尺度分布规律,首先采用欧拉双流体模型（Euler Two Fluid Model）中的单一气泡模型对集装箱船模型KCS（KRISO Container Ship）进行了数值模拟.然后将气泡分组,进行基于相群平衡模型（Population Balance Model）的数值模拟.获得的气泡数密度和体积分率等气泡分布特征后,通过对索特平均直径的分析,探讨了初始平均气泡直径的选取和气泡尺寸分组等因素对气泡尾流的影响.结果表明：大气泡将聚集在船体表面;自由面则以小气泡为主.ETF模拟可以作为PBM计算的初值.当初始化的均一气泡直径取值越接近索特平均直径,PBM计算越容易收敛.     

岩石声波压实效应的实验研究

选用不同地区2口井的具有代表性的不同岩性的砂岩、泥岩样品,研究孔隙结构、孔隙流体性质、岩石骨架在声波压实效应过程中所起的作用.研究发现: (1) 纵波时差(Tp)的压实效应随孔隙度(φ)增大而趋明显,孔隙度越大,时差随压力变化越快; (2)随着上覆有效压力(p)的增大,时差与孔隙度的线性相关程度减弱,说明Wyllie时间平均方程在较低压力范围内敏感; (3) 孔隙中所饱和的流体对横波速度(vs)影响不明显,而对于纵波,气饱和样品的波速明显小于液体饱和的波速,且气饱和样品的波速在低压时随压力的变化率比液体饱和的大; (4) 对于砂岩,在泥质含量与颗粒分选一定的情况下,颗粒分选差的岩石其杨氏模量比分选好的岩石大,颗粒分选差的岩石的杨氏模量随压力增大近似呈线性上升,颗粒分选好的岩石呈指数上升趋势;对于砂泥岩,弹性模量随着砂质含量的增大而增大.     

使用WRF-Fitch对湖区风电场风力发电机尾流效应特征的数值模拟

为解析不同稳定度情况下多种风机排布配置对尾流效应的强度、作用范围和风能利用效率的影响, 以鄱阳湖地区风电场为例, 使用中尺度数值模式WRF(Weather Research and Forecast)和Fitch尾流模型进行模拟实验。结果表明: 在不同大气层结稳定度情况下, 单个风机尾流效应的影响范围能够达到下游4~10 km处, 对下风向风速的削弱强度可达−0.2~−1.2 m/s。在风的来向上风机数量越多, 下游风速减弱越大; 正方形紧密排布风电场的尾流效应对风速的削弱效果最明显, 而空心菱形稀疏排布风电场的尾流区风速更容易恢复。由于不稳定的大气层结内热力和动力湍流交换强度更强, 更有利于尾流区内中动量的交换和下传, 因此稳定大气层结的尾流效应影响范围比不稳定大气层结更广。风机所在位置垂直剖面上的湍流动能呈现中心最强、向外耗散的特征, QKE(湍流动能的两倍)随着高度增加而先增至最大值(> 19 m²/s²), 再减至0左右, 之后趋于稳定, 最大值出现在约离地90 m的高度, 估计尾流效应的垂直影响范围可达约离地1.1 km的高度。     

基于BLACKFIN532非相参单脉冲雷达信号源的实现

雷达信号源用在调试雷达信号处理机过程中,通常只是简单的数据回放,用来验证信号处理算法.这种信号源无法来模拟出目标的角度和运动轨迹及起伏特性等动态的工作信息.利用DSP芯片产生实时和真实的回波信号.根据常规雷达信号源的不足和日常调试雷达中的不便,实现了基于BLACKFIN 532来实现对目标方位和目标轨迹模拟.     

基于颗粒团聚理论的纳米制冷剂导热系数计算

用基于颗粒团聚理论的导热系数算法计算了2种铜-水纳米流体在不同配比下的导热系数并与实验数据对比,证明了算法的可行性.使用该算法计算了5种铜-R22纳米制冷剂在不同配比下的导热系数.计算结果表明,颗粒团聚理论和热阻网络法是进行纳米制冷剂导热系数研究的有力工具.     

基于BLACKFIN 532非相参信号源的实现

雷达信号源用在调试雷达信号处理机过程中,通常只是简单的数据回放用来验证信号处理算法,这种信号源无法来模拟出目标的角度和运动轨迹及起伏特性等动态的工作信息。利用DSP芯片产生实时和真实的回波信号。根据常规雷达信号源的不足和日常调试雷达中的不便,实现了基于BLACKFIN 532来实现对目标方位和目标轨迹模拟。     

基于石英音叉温度传感器的测温仪表

~~基于石英音叉温度传感器的测温仪表@牟晓光$哈尔滨理工大学计算机与控制学院!黑龙江哈尔滨150080 @袁丽英$哈尔滨理工大学计算机与控制学院!黑龙江哈尔滨150080 @刘越军$哈尔滨理工大学计算机与控制学院!黑龙江哈尔滨150080 @王海涛$哈尔滨电视台制作中心!黑龙江哈尔滨150036~~~~[1]刘和平．单片机原理及应用[M]．重庆：重庆大学出版社, 2002． [2]徐军,李欣,李瑞杰,等．一种新型高性能石英音叉温度 传感器[J]．仪表技术与传感器,2003,(4)：3-7． [3] SPASSOV L . A rotated y - cut quartz resonator wi…     

一种基于透射比的纳米流体颗粒团聚定量分析方法

为了得到简单易行的定量反映纳米流体颗粒团聚的方法,在分析纳米颗粒团聚与纳米流体透射比之间关系的基础上,提出团聚体平均颗粒数这一可以定量反映纳米流体内颗粒团聚状况的参数,并推导出基于纳米透射比的团聚体平均颗粒数的计算式.所提出公式的计算结果与利用反映实验数据的三维DLCA模型得到的团聚体平均颗粒数吻合较好,反映了该计算式的有效性.     

基于QSGS法3D重构土体渗流场的LBM数值模拟

基于四参数随机生长法（QSGS）以及改进QSGS方法等效重构三维（3D）各向同性/各向异性土体内部孔隙结构,结合格子玻尔兹曼方法（LBM）,采用MATLAB自编程序进行细观渗流场数值模拟,分析不同孔隙参数及模型各向异性等因素对渗流特性的影响规律. 结果表明：3D模型尺寸100×100×100格点时,连通孔隙率nc达到最大增幅19.23%. 流体易在连通性好、孔喉直径大的部位形成主渗流通道,且存在“指进效应”,流体越靠近孔道中轴线流速越快. 3D重构土体的计算渗透率k随模型孔隙率n增大而增大,随土颗粒尺寸减小而减小,当分布概率pc = 0~0.05（大、中颗粒）时渗透率显著降低,降低幅度达42.86%. 考虑各向异性的重构模型出口边界渗流速度波动幅度较大、变化趋势规律性不明显,且流线分布稀疏、相互交错、主渗流通道不明显. 该研究能揭示流体在3D土体孔隙结构中的流动规律,并为3D土体重构和细观渗流模拟研究方法提供借鉴.     

基于不规则颗粒的砾岩力学性能数值模拟研究

砾岩非均质性强,力学性质复杂。本文基于离散元方法,使用三维激光扫描技术获取了真实砾石的颗粒形态,建立了含不同粒径颗粒的砾岩三维数值模型。基于此数值模型开展单轴抗压模拟实验,将实验结果与均质数值岩心对比,分析了砾岩破坏形式和规律,讨论了颗粒粒径大小和颗粒形态对砾岩力学性质的影响。结果表明:在加载过程中,由于砾石颗粒的阻碍,裂缝需绕过砾石颗粒逐步贯通,从而导致岩样的位移和破坏形式较为复杂,没有形成与均质岩心类似的剪切带。在加载初期裂纹数目少、增加缓慢,在应力峰值附近裂纹数量迅速增加,岩样瞬间破坏,表现出较为明显的“鼓涨”效应。砾石颗粒粒径对砾岩的破坏机理和形式影响不明显,但随着粒径的增加,砾岩单轴抗压强度和弹性模量降低。相对于圆形颗粒,基于真实砾石颗粒形态的数值模型,能够模拟砾石间的摩擦力,拥有更高的强度,能更好的反应砾岩力学性质。     

基于LBM的贯流式水轮机甩负荷特性研究

基于格子Boltzmann方法(LBM),采用壁面自适应局部涡黏模型,对原型贯流式水轮机甩额定负荷的瞬态过程进行了大涡模拟,获得了在活动导叶两段关闭方式下水轮机甩负荷过程中转轮转速、水力矩、轴向力等工作参数的变化规律,探讨了贯流式水轮机在甩负荷过程中导叶和转轮前后的水压变化.计算得到甩负荷过程中转轮最大转速上升率为36.7%,满足电站甩负荷调节的要求.较慢的导叶关闭速率可以降低水压力波动的幅度.对甩负荷过程中水轮机各过流部件内的瞬态流场进行了分析,结果表明:在水轮机甩负荷过程中,水流冲角的变化使得叶片表面产生低压区从而引起空化空蚀,在转轮和尾水管内部存在湍流涡及复杂的二次流动,影响系统的运行稳定性.