声场流化床颗粒浓度时间序列分析

在内径140mm,高1600mm的声场流化床中,以FCC颗粒为流化介质,采用光导纤维探针测定不同轴／径向位置的颗粒浓度时间序列,通过统计分析、功率谱分析和小波分析揭示外加声场对颗粒浓度的影响。结果表明：声场的引入降低了颗粒最小流化速度,声压越大最小流化速度越小,声波频率在150HZ时最小流化速度最小。颗粒浓度功率谱呈现宽频且有明显主频的低频信号,声压越大主频的峰值越小,颗粒浓度信号的主频峰值随频率先下降后上升。对颗粒浓度信号进行5尺度离散小波变换,声场流化床中颗粒浓度信号高频部分增加,低频部分减小。     

加环筋轴对称壳体振动声辐射特性

为了研究加环筋轴对称壳的声振特性,建立了轴对称壳水中声辐射计算的FEM/BEM(有限元法/边界元法)三维模型,探索了加筋的高度、宽度、数目对轴对称壳的表面平均振速、辐射功率、辐射效率、激励点法向声强以及声场指向性的影响规律。计算方法是在有限元软件ANSYS中建模和模态分析基础上,将有关数据(网格、模态)导入边界元软件SYSNOISE中计算流体-结构耦合状态下的辐射声场特性。结果表明:随着环筋高度、宽度和数目的增大,激励点法向声强、表面平均振速、辐射效率和辐射声功率随频率变化曲线的峰彼此错开;环筋高度、宽度和数目增大时,激励点法向声强以及辐射声功率都有增加,而表面平均振速减小,因而导致声辐射效率的增加;在频率0~700 Hz内,低频时环筋高度、宽度和数目的变化对声场指向性影响规律类似;高频(601 Hz)环筋增多时对称壳尾部声辐射相对增强,而加筋处的中部声辐射相对减弱。     

二维微槽道内的流动模拟

直接模拟蒙特卡罗方法(DSMC)通过计算机跟踪仿真分子的运动,求解稀薄气体流动规律.选用硬球模型模拟仿真分子间的碰撞,编写DSMC的计算程序,模拟处于滑流和过渡流动领域的二维微槽道内气体流动.结果表明,气体流动在边界附近出现速度滑移和温度跳跃.计算结果和理论值相吻合.     

基于二维颗粒元法的超高速碰撞薄靶数值模拟

传统基于网格数值方法在模拟超高速碰撞时存在着材料大变形引起节点位置异常变化,导致单元畸变严重使计算无法进行;尤其是超高速碰撞中引起的材料断裂、破碎等用传统网格算法很难准确描述. 为克服传统网格算法在模拟超高速碰撞时存在的缺陷和不足,用二维颗粒元法模拟直径为5 mm球形弹丸以4~7 km/s对2 mm厚的靶板碰撞. 模拟结果表明,该方法克服了计算过程中存在的网格畸变现象,模拟得到的弹丸对薄靶开孔规律和形成碎片云形貌与实验基本吻合,证实了二维颗粒元法可作为新方法模拟超高速碰撞.     

基于亚网格时域有限差分法的改进雷电电磁脉冲计算模型

在利用均匀网格时域有限差分法(finite-difference time domain, FDTD)计算地闪回击电磁脉冲时,空间步长选取较大会导致计算结果中后期出现震荡,所以为了计算结果的准确必须采用较小的空间步长,导致计算效率低、内存需求大。为了解决这一问题,提出利用惠更斯亚网格技术改进计算模型,改进后的模型可以实现在距离雷电通道近、高频分量多的区域采用较小的空间步长,其余区域仍采用较大的空间步长,从而以较高的计算效率消除计算结果中后期的震荡。首先,分析了空间步长对均匀网格FDTD法的各个场分量计算结果的影响;其次,通过与均匀网格FDTD计算结果对比,深入研究了改进模型对水平电场中后期震荡的消除作用。结果表明：随着步长的增大,水平电场中后期震荡剧烈;在不同地面电导率、地闪回击速度下,改进后的计算模型均能以较高的计算效率得到准确的、无震荡的计算结果。     

超低轨卫星气动阻力特性

以180～300 km超低轨卫星为研究对象,采用自由分子流模拟方法中可准确模拟三维复杂外形的直接模拟蒙特卡洛(DSMC)法研究了典型外形的气动阻力特性.通过不同速度率条件下圆球和平板的理论阻力系数及不同速度率下70°钝体外形的气动实验数据与DSMC计算结果的比较,验证了三维DSMC方法对外形和网格的适应性.针对几类典型的卫星外形的阻力特性进行了计算比较,得出压差阻力、剪切阻力、总阻力及无量纲阻力系数随高度和外形的变化特性.超低轨卫星通过外形的优化设计可降低阻力约10%,能够有效改善其在轨运行特性,且可降低对卫星自身相关系统的设计需求.     

基于网格无关性与时间独立性的数值模拟可靠性的验证方法

数值模拟的可靠性验证是判断数值模拟可信度的重要方面。本文以水力旋流器一般研究中的纯水相仿真和多相流仿真为例,对数值模拟中的可靠性验证方法进行研究,探究Gambit下网格模型划分、网格质量检验方法、Fluent仿真方法、仿真中的边界条件设置方法、相关参数计算方法,并以此为基础对数值模拟可靠性验证中的网格无关性与时间独立性检验方法进行研究,分析了网格数量与时间步长对水力旋流器压力、速度、流量模拟结果的影响特性,探讨了网格数量与时间步长的确定方法。研究结果表明:以60 mm水力旋流器为例,网格数量不应低于15万;流量的计算较压力、速度的计算对时间步长具有更高的要求,一般精度要求下,计算压力、速度,时间步长不宜低于0.005 s,对于流量计算及压力、速度的高精度计算,时间步长不宜低于0.0001 s。     

可移动准刚性圆柱对平面波的声散射

计算了可移动的无限长圆柱体对于平面波的散射声场,并推导了圆柱表面的受力情况以及散射声场的方向性函数.以相对于空气可以看成准刚性材料的聚苯乙烯泡沫为例,根据理论结果进行了数值仿真模拟.研究表明:散射声场的方向性与入射声波的频率相关,频率越高,方向性越强,在低频时与固定圆柱有较大不同,高频时趋于一致;圆柱表面受力存在峰值,并且在峰值处与固定圆柱有明显差异.该研究结果消除了传统理论中关于散射体固定不动的限制,为实际中运动目标的识别以及缺陷的定位等提供了必要的理论依据.     

滑行艇阻力数值预报若干影响因素研究

针对滑行艇数值模拟中艇底出现异常水气分布的问题,研究了流体体积法(VOF)界面插值格式,网格类型、网格数目、时间步长等因素对滑行艇性能数值预报的影响,并提出改进措施.研究表明:当基于相同的结构化网格及计算设置时,采用几何重构界面插值格式预报滑行艇的阻力及底部水气分布最为准确,任意网格可压缩界面捕捉格式次之,修正的高分辨率界面捕捉格式最差.通过选择合理的网格类型及网格数目也可以改善滑行船体性能预报精度.SATR-CCM+采用多面体网格可以较为准确预报滑行艇体的流场和阻力.建议在滑行艇的阻力及流场预报中采用几何重构的VOF界面插值方式,减小时间步,选择多面体网格并进行适当的网格加密,这样可以提高水气界面捕捉的精度,减小阻力预报的误差.     

PDP放电特性二维流体数值模拟的加速方法

针对PDP气体放电的流体模型,采用指数方法(Scharfetter-Gummel)和电场半隐格式对新型荫罩式PDP显示单元结构的放电过程进行数值模拟.研究时间步长和空间网格大小的变化对模拟结果的影响和对计算速度的改进,结果表明利用半隐格式求解电场可以大大提高时间步长,同时可以在电场变化不显著的方向上粗分网格,从而达到既保证计算精度又提高计算速度的目的.针对新型荫罩式PDP显示单元结构的实例计算结果表明,使用半隐格式求解电场可使计算速度提高80倍左右.同时根据放电单元的结构和放电空间的电场分布,在电场变化不显著的方向粗分网格从5 μm增大到20 μm,可使计算时间比原来减少80%左右.     

双模态颗粒声凝并微观行为的数值模拟

考虑颗粒间多种相互作用机理及颗粒碰撞后的凝并与反弹机制，建立声凝并微观动力学模型，对大粒径外加颗粒及两个邻近的亚微米细颗粒之间的声凝并微观行为进行数值模拟研究。结果表明，双模态颗粒声凝并行为主要表现为外加颗粒仅与一个细颗粒发生凝并，以及外加颗粒先后与两个细颗粒发生凝并，声尾流效应、重力沉降作用是双模态颗粒声凝并的重要机理。随着外加颗粒初始位置与波节间距的增大，外加颗粒与较近细颗粒的平均凝并时间变化很小，两者形成的团聚体与较远细颗粒的平均凝并时间显著缩短；外加颗粒距离波节很近时，其仍能与较近的细颗粒发生凝并。对于外加颗粒与较近细颗粒以及两者形成的团聚体与较远细颗粒的凝并，随着外加颗粒直径的增加，平均凝并时间显著缩短，凝并概率先增加而后趋于恒定。     

纳微米聚合物颗粒分散体系微孔滤膜流动特征

为了评价纳微米聚合物颗粒分散体系在低渗透油藏中的流动特征,利用微孔滤膜模拟低渗透油藏的喉道,采 用激光粒度仪和微孔滤膜过滤装置,对其流动特征及其影响因素进行了研究。结果表明：水化时间小于120 h 时,聚 合物颗粒的封堵作用较强;水化时间大于120 h 后,聚合物颗粒逐级调驱能力增强;随着压力差增大,聚合物颗粒储层 深处逐级调驱的效果增强,压力差大于0.15 MPa 后,逐级调驱效果增加的速度明显加快;随着滤膜孔径减小,聚合物 颗粒过滤速度急剧降低,在0.45,0.80µm 微孔滤膜上粒径为1.68µm 聚合物颗粒具有很强的封堵能力,而在3.0 µm 微 孔滤膜上具有较强的储层深部逐级调驱效果;随着聚合物颗粒浓度增加,储层深部逐级调驱效果变弱,颗粒浓度增至 2.0 g/L 后,聚合物颗粒已经没有深部逐级调驱的效果。     

喷动流化床气固流动特性的三维数值模拟

采用离散元方法（DEM）,在用欧拉方法处理气相场的同时用拉格朗日方法处理离散颗粒场,对喷动流化床煤部分气化炉内的气固流动进行了三维数值模拟．直接跟踪床内每一个离散颗粒,考虑了碰撞力、携带力、重力、剪切提升力和Magnus升力,颗粒碰撞采用软球模型．获得了喷动流化床典型操作参数下的流动结构、颗粒的受力、颗粒的速度分布、气体和颗粒的湍流强度等结果．结果表明,颗粒之间碰撞率随着喷动气速的增大而增大,随粒径的增大而减小,然而颗粒与壁面的碰撞率受喷动气速和粒径的影响不明显．颗粒的运动受重力、携带力和碰撞力主导,除喷动区与环形区交界外,Magnus力和Saffman力可以忽略．气体湍流强度是颗粒湍流强度的2～3倍,近壁面区的气体和颗粒的湍流强度均较小．     

柴油轿车燃用生物柴油的模态颗粒排放特性

以帕萨特柴油轿车为试验样车,使用排气颗粒数量及粒径分析仪(EEPS),对分别燃用沪Ⅳ柴油、生物柴油混合体积分数分别为5%,10%,20%和50%的沪Ⅳ柴油-生物柴油混合燃料、纯生物柴油的模态颗粒排放特性进行了试验研究.结果表明:GB18352.3—2005Ⅰ型试验循环中,该车燃用生物柴油的聚集态颗粒数量浓度下降,核模态颗粒数量浓度上升,总颗粒数量浓度变化不大;随着生物柴油混合比例的增加,该车燃用沪Ⅳ柴油-生物柴油混合燃料排气颗粒的平均粒径降低,颗粒数量浓度峰值向小粒径方向偏移.     

高温影响下页岩岩石的声学特性实验研究

以四川盆地龙马溪组页岩为研究对象,研究了高温处理后页岩岩样物理性质的变化规律,讨论了温度对页岩岩石声波特性的影响,同时,也研究了高温影响下页岩岩石动弹性参数的变化规律。研究结果表明,当作用温度低于400℃时,温度对页岩表观颜色和物理性质影响较小,而当作用温度超过400℃时,页岩表观颜色逐渐由黑色变为灰白色,且页岩质量下降快、体积膨胀率上升快,造成页岩密度下降快;随着温度增加,页岩声波速度不断下降,且声波主频不断下降,而页岩声波衰减系数不断增大,且声波衰减系数对页岩热损伤效应的敏感性更强;随着温度增加,页岩损伤因子增大,同时,页岩动态泊松比也呈增大趋势,而页岩动态弹性模量、体积模量、剪切模量呈下降趋势。     

稠油输送管道90°弯管的冲蚀模拟分析

为了研究重质稠油内砂粒对弯管的冲蚀作用,以90°弯管为研究对象,运用计算流体力学（computational fluid dynamics,CFD）软件建立液固耦合的离散相冲蚀模型（discrete phase model,DPM）,利用SIMPLEC算法计算得到不同温度、砂粒粒径及质量流率下重质稠油输送管道弯管处冲蚀速率的变化规律。结果表明,同一流动状态下,随着温度升高,重质稠油的黏度及90°弯管的冲蚀速率皆呈指数递减趋势,最大冲蚀点出现在弯管90°方向线与侧壁面中线交点处;湍流流态下,90°弯管的冲蚀速率随砂粒粒径的增大而减小,稠油的黏性力对大粒径砂粒的束缚作用明显,冲蚀速率较低;湍流流态下,冲蚀速率随砂粒质量流率增加而增大,近壁面处砂粒与稠油间形成的黏性微团层对质量流率增加所引起的冲蚀具有一定缓解作用。     

纳微米聚合物颗粒驱油剂的表征及性能评价

 蒸馏沉淀聚合法制备AM/AA/MMA 聚合物颗粒,利用傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜和激光粒度仪进行表征,研究NaCl 质量浓度对聚合物颗粒水化膨胀性能的影响及水化时间对聚合物颗粒运移封堵性能的影响,并在不同渗透率的岩心中进行驱油实验。实验结果表明,AM/AA/MMA 聚合物颗粒为规则球形,干球粒径约为500 nm。随着水化时间增加,聚合物颗粒粒径逐渐增加,水化时间增至200 h 后,粒径基本不再增加。随着NaCl 质量浓度增加,聚合物颗粒的膨胀倍数逐渐减小,质量浓度由5 g/L 增至20 g/L,膨胀倍数减小了1.01。随着水化时间增加,聚合物颗粒对岩心的封堵作用增强,水化时间由24 h 增至120 h,岩心封堵率增大了40.62%。注入0.5 倍孔隙体积、质量浓度为1.5 g/L 的聚合物颗粒溶液段塞,可平均提高采收率9%以上,随着渗透率增加,提高的采收率逐渐增加,当渗透率大于50×10^-3 μm²后,提高的采收率基本不变。     

隔膜电沉积法制备片状氢氧化镁及其影响因素

以氯化镁为原料,采用隔膜电沉积法制备了片状氢氧化镁.考察了氯化镁浓度、反应温度、电流密度对氢氧化镁形貌及颗粒粒径的影响.采用SEM和激光粒度分布仪对产物氢氧化镁的形貌和颗粒粒径大小进行了表征.结果表明,该法获得的产物沉降快且易分离;电解质浓度增加,片状形貌更大且更厚,颗粒粒径变大;反应温度升高,导致片状形貌缺陷增大,团聚更严重,颗粒粒径先减小后增大;电流密度增强,造成片状特性变差,最终出现枝状形貌,颗粒粒径减小.对样品进行BET检测,发现合成样品中比表面积最大可达82.36 m2/g,对甲基紫的吸附量可达1 256 mg/g.     

聚丙烯酸丁酯胶乳的合成与性能Ⅰ聚合工艺参数的影响

本文研究了丙烯酸丁酯乳液聚合中乳化剂种类和用量、引发剂用量、及聚合反应温度等工艺参数对乳胶颗粒的平均直径及其分布、乳液聚合物及乳液表面张力的影响。结果表明,乳化剂浓度大时,乳胶粒平均直径减小,聚合物乳液表面张力下降,平均分子量上升;采用复合乳化剂且引发剂浓度较高、温度较高、聚合反应时间较长时,得到的乳胶粒平均直径较大,粒径分布较窄。     

气相燃烧合成TiO_2纳米颗粒的形态与结构

建立了 CO气相燃烧合成纳米颗粒材料技术 ,利用 Ti Cl4 气相氧化合成粒度小于 1 0 0 nm的纯金红石相以及锐钛和金红石混合相的 Ti O2 颗粒。当混合温度升高、Ti Cl4 进料量减少、停留时间减小时 ,Ti O2 颗粒粒度减小。随混合温度升高、Ti Cl4 进料增大以及停留时间延长 ,Ti O2 颗粒中金红石含量增大。在反应物中加入 Al Cl3 作为晶型调节剂时 ,Ti O2 颗粒粒度减小 ,金红石含量增大。在 Al Cl3 含量 w>0 .0 5时 ,金红石达到 1 0 0 %