在强加来流作用下二元系中枝晶生长的稳态解

研究了远场来流作用下二元系中的枝晶生长.当Schmidt数很大时,应用渐近分析方法得到枝晶稳态生长的渐近解,其温度场和浓度场的首级解、一级解均为相似性解,枝晶形状为存在细微波动的旋转抛物面.远场来流的强弱影响着枝晶生长的Peclet数的大小,进而影响着枝晶的尖端半径与生长速度.当过冷度一定时,在枝晶尖端或在枝晶前沿处的温度随着流场的增大而减小,而溶质浓度随着流场的增大而增大.     

过冷纯熔体中晶体生长平界面的稳定性分析

具有匀速运动平直界面的一维凝固系统,一经扰动其界面将不再为平面。Mullins-Sekerka在假定扰动波长远远小于热扩散长度与液固界面满足局部平衡条件的基础上,推出了M-S色散关系。在界面上也存在着动力学的作用,即界面的稳定性也依赖于动力过冷。文章在界面上考虑动力学影响,应用渐近分析理论继续分析过冷纯熔体液固界面的稳定性。结果表明,非快速凝固系统的液固界面不会绝对稳定。     

固液两相流对螺旋离心泵流场影响的数值分析

以螺旋离心泵为对象,以 fluent 软件为工具,利用标准k-ε数学模型对其内部三维流动进行数值模拟.计算清水和不同颗粒直径、不同体积分数的含沙水在螺旋离心泵内的液固两相流场,分析颗粒直径、体积分数、速度、压力等流动参数在泵内的分布规律及其相互影响.研究结果表明,按照颗粒的粒径范围和体积分数来设计叶片型线,可以减小叶片磨损,提高叶轮的使用寿命.     

晶硅定向凝固过程中熔液流动对溶质分布的影响

定向凝固方法是目前生产太阳能用晶体硅的主要方法。晶硅电池片的质量是影响晶硅电池效率的重要因素之一,而晶硅电池片的质量与硅锭中的溶质含量及分布情况密切相关。该文对定向凝固熔炉中心区域(包括硅、坩埚及石墨支架)建立了二维瞬态分析模型,研究了定向凝固过程中热场分布、溶质分布、液硅流动情况,并分析了熔液流动对溶质分布的影响。结果表明:随时间推进固液界面从平直变成略凹;径向温度梯度产生自然对流浮力,驱动熔液流动形成一个大涡,并随时间流动强度越来越大;在长晶初始阶段,存在明显的溶质边界层,之后受流动影响,溶质分布区域扩大到整个熔液中,并且分布形式与流线形状相似;溶质向界面中心区域聚集。     

过冷纯熔体中晶体生长扰动解的可解性条件

在晶体液固界面上考虑动力过冷,对凝固系统控制方程的扰动解进行渐近展开,分别求其零级、一级近似解.推出判别液固平界面稳定性的色散关系,该关系式适合于任意的扰动波长.结果表明,过冷纯熔体中非快速凝固晶体生长的液固界面是不稳定的.     

板型燃料组件内部流场数值分析

为板型燃料组件的设计和实验研究提供参考 ,采用商用流体力学计算程序 CFX5对板型燃料组件内部流场进行了数值模拟 ,以获得各流速下的板间流场。数值计算结果表明 :板型燃料组件不同流道和单一流道内的流速分布基本均匀 ,在 2 0个流道中居中的 3～ 5流道内的流量比其它流道小一些 ,其中中间流道内的流量最小 ,其流量与平均流量的误差小于 10 % ;提梁对其后部速度场的影响较大 ,对其后部压力场的影响很小。当板间水隙的最大加工误差为0 .15 mm时 ,该流道内的流量与流道内平均流量的误差接近10 %。组件进出口差压计算值与实验值比较接近 ,证明了计算结果的可靠性     

低浓度固液两相流中的粗颗粒浓度分布

基于低浓度固液两相流的动理学分析所导出的颗粒相基本方程 ,在二维恒定均匀流的条件下 ,探讨了颗粒相浓度的垂向分布规律。通过模化粗颗粒垂向所受外力 ,得到了颗粒脉动能在均匀、线性和指数分布假设下的粗颗粒浓度公式。这些粗颗粒公式可以在一定条件下转化为基于扩散理论的传统公式 ,并与粗颗粒实验资料符合很好。传统公式在描述粗颗粒浓度分布上存在不足 ,并从动理学角度分析了其原因     

低浓度固液两相流颗粒相本构关系的动理学分析

固液两相流的动理学理论认为固体颗粒相可用Boltzmann方程描述。从流场中的颗粒受力分析出发 ,应用动理学的 Chapman- Enskog法 ,探讨了低浓度固液两相流下的 Boltzmann方程的二阶近似解和颗粒相本构关系。结果表明 ,尽管颗粒所受相间力与两相脉动速度有关 ,但在两相脉动速度近乎无关的极限条件下 ,颗粒速度分布函数和颗粒相本构关系与快速颗粒流的相同。这样的极限条件在含粗重颗粒的两相流中可以近似实现     

Au/Si扭转界面能各向异性研究

采用改进型嵌入原子法(modifiedembedded atom method,MEAM),计算了(001)Au/(111)Si、(011)Au/(111)Si、(111)Au/(111)Si、(001)Au/(001)Si、(011)Au/(001)Si、(111)Au/(001)Si六个扭转界面的界面能.结果表明,不论是对于(111)Si还是(001)Si基底,相同基底的界面均按照(111)Au/Si、(001)Au/Si、(011)Au/Si顺序依次增加;从界面能的最小化考虑,Au在(111)Si或(001)Si基底上的外延生长,Au(111)面为择优晶面,择优扭转角分别为θ=2.68°和θ=2.42°.     

Study on flow characteristics of solid/liquid system in lysozyme crystal growth

During the process of lysozyme protein crystallization with batch method,the macroscopic flow field of solid/liquid system was observed by particle image velocimetry(PIV). Furthermore,a normal growth rate of(110) face and local flow field around a single protein crystal were obtained by a long work dis-tance microscope. The experimental results showed that the average velocity,the maximal velocity of macroscopic solid/liquid system and the velocity of local flow field around single protein crystal were fluctuant. The effective boundary layer thickness δeff,the concentration at the interface Ci and the characteristic velocity V were calculated using a convection-diffusion model. The results showed that the growth of lysozyme crystal in this experiment was dominated by interfacial kinetics rather than bulk transport,and the function of buoyancy-driven flow in bulk transport was small,however,the effect of bulk transport in crystal growth had a tendency to increase with the increase of lysozyme concentra-tion. The calculated results also showed that the order of magnitude of shear force was about 10-21 N,which was much less than the bond force between the lysozyme molecules. Therefore the shear force induced by buoyancy-driven flows cannot remove the protein molecules from the interface of crystal.     

铜／钢反向凝固过程数值模拟中接触热阻的处理

以液固相反向凝固法生产的包铜钢线为研究对象，提出了反向凝固过程中在数值模拟时铜-钢界面处接触热阻的处理模型．在选择合适的热阻参数条件下，模拟结果和实验结果基本吻合．