跳水运动中"水花"成形机理及"压水花"技术的探讨--跳水"压水花"技术研究系列论文之二

在对人、水碰撞过程进行计算机模拟方面已经取得阶段性成果的基础上,根据有关流体力学理论和力学原理,重点对“水花”形成的机理进行进一步的分析.把运动员两手臂上举,两手合掌成尖锐状的入水动作简化为“楔形体”、把两手臂上举,顶肩翻掌以手掌平面撞入水面的动作简化为“方形体”,把具有翻转速度平掌撞水的动作简化为“翻转方形体”,分别探讨和总结出不同形状固体、在不同条件下撞击水面时“水花”形成的规律,根据这个规律,对“压水花”技术进行生物力学研究,提出了撞、揉结合的“压水花”理论.     

跳水"压水花"技术的科学训练--跳水"压水花"技术研究系列论文之三

根据平掌撞水、撞揉结合的”压水花”理论,以江苏跳水队为科学训练基地,在短期实验训练的基础上,又进行了5年的长期跟踪研究。针对不同的项目特点和不同层次运动员的特点,探索其“压水花”技术训练的规律,总结出动作要领,有效缩短了运动员“压水花”动作的训练周期,提高了成功率。     

楔形体入水的时间解析-粒子图像测速测试及数值研究

为了研究楔形体入水问题以及基于粒子图像测速(PIV)进行砰击压力间接评估的可行性,应用时间解析PIV(TR-PIV)技术对不同底升角楔形体入水过程中的流场进行测试.开展相应的数值模拟,依据PIV结果进行瞬时砰击压力重构.详细分析了入水过程中的运动响应与流场结构,探讨了基于TR-PIV压力重构方案的准确性和适用性.结果表明:楔形体入水流场的TR-PIV测试结果与数值结果吻合良好.对于不同网格间距和时间步长,压力重构方案均具有良好的精确性.基于TR-PIV重构不同底升角楔形体的砰击压力场结果与数值结果吻合良好,砰击载荷的评估结果同样吻合良好.     

基于3DEC的楔形体滑移过程分析 ——以兰成渝管线伴行边坡 K0526+300边坡为例

岩质斜坡楔形体滑移速度变化与路径曲线,对防治工程的布置有重要意义。为了研究岩质斜坡楔形体失稳滑移的速度变化及路径曲线,分析滑移运动过程与防护工程布置的关系,以兰成渝管线伴行道路岩质边坡——上缓下陡反倾边坡的楔形体为研究对象,定性分析楔形体的稳定性及滑移过程,使用3DEC模拟滑移过程并监测该过程速度位移变化。得到楔形体滑移运动分为匀加速直线、转动滑移变速和匀加速直线3个阶段,楔形体绝对速度的3个极小值存在于转动滑移阶段。针对以上楔形体滑移运动特征,提出在转动滑移变速阶段进行楔形体滑移灾害防治的建议,为防治工程的布置提供了依据。     

二维楔形物体的自由撞水分析

为分析物体在撞水过程中由于加速度急剧变化而对其运行有效性和安全性的影响,基于速度势理论,采用任意的Lagrangian-Eulerian(ALE)边界元法分析二维楔形体的自由撞水,并预设自由液面网格点的运动轨迹平行于结构面.对一斜升角楔形体自由撞水实验结果与数值计算结果的比较验证了该计算方法的可靠性,同时,获得了液固耦合面上的无量纲水动压力分布随时间变化规律.另外,参数比较研究发现,斜升角或质量减小时,加速度变化速度加快,加速度峰值降低,达到峰值所需的时间缩短,相同参数增量下的峰值变化幅度增大;而初速度增大时,加速度-时间历程具有相同的变化趋势.     

斜传低频阿尔芬波加热的粒子模拟

采用实验粒子模拟方法,研究了同等振幅条件,不同斜传角度下,斜传低频阿尔芬(Alfvén)波的加热;分析了加热过程中,质子动力学温度随斜传角度的变化,以及X、Z方向上粒子运动规律.模拟结果表明:低频阿尔芬波斜传角的增加会强化相混,从而有利于加热效率的提升;相混的提升是由于斜传加热在平行方向上产生的不均匀性导致的.     

基于体素的优秀跳水运动员大脑结构性特征研究

诸多研究表明,运动技能获得会伴随着人脑结构发生一定程度的可塑性变化．但至今为止,长时运动技能学习对人脑运动皮层的影响还较少受到关注．文中采用核磁共振技术,基于体素的形态学分析,比较了12名优秀运动员与12名普通人在大脑灰质结构像上的差异．结果表明,优秀运动员在双侧丘脑和左侧运动前区（BA6）上的灰质密度显著高于普通人．这种变化究竟是先天选材还是多年运动技能训练所引起的,需要进一步的探讨．此外,建议运动技能学习的脑成像研究可以更关注运动员这一专业群体．     

水花微囊藻多糖复合物的提取

研究了热水和碱提取法在不同溶剂体积、不同时间和不同温度条件下,对水花微囊藻多糖提取率的影响．结果表明：藻干重与水体积之比为 １∶１５、１００ ℃、提取６ ｈ 的条件下多糖提取率最高,为３４５．５ ｍ ｇ／ｇ 干藻,为最佳提取条件．在 ３０ ℃、６０ ℃、１００ ℃下以碱抽提,以 ４％ Ｎａ Ｏ Ｈ 浓度下多糖得率最高,分别为９９．５、２７３．２ ｍ ｇ／ｇ 干藻;热水提取效果好于碱提取．用冷水预浸泡结合等电点沉淀的方法脱蛋白对粗提取物进行纯化,结果使提取液中水溶蛋白除去率达 ６３．０％ ．用最佳提取条件获得的多糖溶液,经氯仿脱蛋白,乙醇沉淀得多糖１４．５％ ．     

跳板跳水起跳动作时的人板协调关系

为了研究运动员在跳板跳水起跳过程中人板之间的协调关系,根据跳板跳水运动特征建立起跳过程的"人-板"系统模型,分析得到起跳过程的4个有机联系的时相以及各个时相能量转化的特点.以4名运动员为研究对象建立了走板起跳的数据模型,从相关分析的角度首先分析了人板协调关系,然后利用数据模型量化分析了各个动作结构时相在起跳周期中所占的比例以及肢体运动模式特征,从能量转化的角度进一步分析了人板之间的协调关系.     

密集颗粒体-机械表面摩擦测试仪研究

文章研制了密集颗粒体与机械表面摩擦作用测试仪,用以模拟楔形滑块摩擦副中,工件表面与颗粒介质的摩擦作用。摩擦测试仪用步进电机控制平移台做直线运动,使表面试件与颗粒体发生摩擦运动,通过扭矩传感器和拉压力传感器分别测出试件受到的剪切阻力与法向支撑力,信号经放大滤波,实时显示并记录下来。摩擦测试仪能实现不同速度、迎角、表面造型、颗粒粒径等条件下,试件受力的精确测量。经过标定与分析,测试仪具有高灵敏度、高线性度、低迟滞误差、操作便捷等特点。     

二维楔形体入水砰击仿真研究

基于数值仿真的方法对二维刚性楔形体的入水砰击问题进行了研究.建立了包含气水流场的二维有限元模型,考虑空气、重力等因素在砰击过程中的影响,研究了流场的自由液面、压力和速度等物理量的变化情况.对不同入水角的楔形体入水的砰击压力峰值系数进行了计算,分析压力峰值的变化规律.结果表明,楔形体入水砰击压力峰值系数不仅与入水角度有关,而且与入水速度也有很大的关系.     

水滴撞击固体表面实验研究

为了研究水滴撞击固体表面的影响因素,利用高速摄影仪记录了水滴撞击不同固体表面的形态变化过程,记录速度为2000f/s.实验是在常温大气环境中进行的,水滴的初始直径固定在(1.8±0.05)mm.对不同材料和不同表面粗糙度的固体表面以及不同撞击角度进行了实验观察,并采用图像处理技术获得不同条件对液滴撞击固体表面行为的影响.实验结果表明:不同固体表面、不同表面粗糙度和撞击角度对液滴撞击固体表面后的润湿行为有非常显著的影响.随着We由50增大到300,液滴撞击在非润湿性表面上会出现部分反弹、反弹甚至飞溅现象;相同固体表面的表面粗糙度增大使撞击过程的接触角变小.     

水平井压裂单缝和多分支缝中携砂液流动规律数值模拟

压裂过程中携砂液的注入是为了防止地应力将已压裂出的裂缝重新闭合,裂缝中携砂液的流动是典型的固液两相流。关于垂直井裂缝中携砂液的流动已有众多学者对其进行了研究,然而关于水平井单裂缝和分支缝中携砂液流动的二维或三维数值模拟几乎未见研究。采用混合物湍流计算模型,对携砂液在二维水平井单裂缝和三维水平井分支缝中的流动进行了模拟计算。模拟结果得出:水平井单裂缝中的铺砂形态与垂直井单裂缝中明显不同,水平井单裂缝中的铺砂前缘会形成一个"砂包"向前推进,并且在入口处向缝内展布的铺砂浓度不会快速地下降。在保持其他参数不变的情况下,随着携砂液入口速度的增大,裂缝中的铺砂高度逐渐增大;携砂液入口颗粒浓度越大其他位置的铺砂浓度也越大;携砂液颗粒密度越大铺砂分布范围越小,而铺砂浓度大小基本相同。楔形裂缝中的携砂液相较于矩形裂缝更容易填充满整个裂缝;楔形裂缝中向前推进的"砂包"比矩形裂缝较低。分支缝主缝中砂堤区厚度大于单缝中的厚度,而分支缝主缝中悬浮区的厚度远小于单缝中的厚度。随着支缝与主缝夹角的增大,分支缝主缝中铺砂范围逐渐减小。当夹角为90°、120°时,沙粒在支缝与主缝的连接处产生堆积,导致主缝在第一个连接处后方区域的铺砂浓度明显减小。     

底吹冰铜吹炼炉中气-液流动状况的数学模拟

采用Eulerian-Eulerian模型描述了底吹冰铜吹炼炉内气液两相流行为,在模拟结果与实测结果一致的基础上,对双喷嘴在不同喷气角度下熔池内的气液两相流行为及气体含量进行模拟计算与比较.结果表明:随着喷吹角度的增大,喷溅情况相应有所减弱,在14°对喷角度下的喷溅现象最为严重.随着双喷嘴对喷角度的增大,射流轴线横向穿透距离增大,湍动能的分布区域也相应增大,气泡在容器中停留时间增加.但当夹角超过一定范围后,继续增大角度会使喷嘴口距离液面垂直距离减小,气泡在熔池中的停留时间反而减小,其中28°对喷角度下,熔池中的气体体积分数最大,而且湍动能分布范围最广.     

液滴撞击液膜喷溅过程的LBM模拟

气液两相流动现象广泛存在于自然界和工程应用中,而液滴撞击液膜后产生喷溅的过程则是这一类问题的典型代表.采用格子Boltzmann方法（LBM）对上述过程进行了数值模拟.采用基于“单相”（single-phase）模型的LB两相流方法计算得到了3组Reynolds数（Re）和Weber数（We）组合下液滴撞击液膜后所产生的3种效应.结果表明,随着We数和Re数的不断增大,液滴撞击液膜后将产生铺展、喷溅以及喷溅并伴有小液滴脱落等不同现象,计算所得的结果与实验及理论分析的结果相吻合,表明了LBM研究气液两相流动问题的可行性.     

航空发动机吸雨试验中进气道内水滴粒径变化

为了研究航空发动机吞水试验中,进气道内水滴粒径的变化,通过DPM模型数值仿真的方法,研究了吸雨模拟试验中发动机不同状态下进气道内水滴粒径的变化。计算结果展示了水滴进入进气道后粒径变化和液滴分布,结果表明：发动机不同状态下,不同初始粒径的水滴进入进气道后,液滴的平均体积直径和索太尔平均直径均急剧减小并维持在恒定值;发动机最大状态下,喷水装置以50°锥角喷射,水滴会随气流向进气道中心轴收敛,不同喷嘴喷出的水滴之间存在干涉;慢车状态下,进气道内水滴分布更加广泛,液滴直径值大于最大状态时,靠近进气道边缘的喷嘴会有一部分水滴打在唇口上,并飞溅至进气道外。     

一种带钢热连轧的楔形控制方法

在不需要任何额外硬件投资的基础上,提出了一种新的控制带钢楔形的思路,即引入比例积分调节(PI)法对楔形进行控制.仿真实验结果表明,采用此控制方法可以有效地提高带钢楔形的控制精度.     

楔面角度扰动对斜爆轰结构的影响研究

为研究楔面角度扰动对斜爆轰波结构的影响,采用两步法反应模型建立了二维反应Euler方程组,在LevelSet函数中引入时间变量用于描述运动楔面边界,开展了楔面角度扰动对斜爆轰影响过程的数值模拟,仿真结果表明:楔面角度增加时,诱导区变短,突跃过渡斜爆轰演变成平滑过渡斜爆轰,斜爆轰波角度增加并向上游移动;楔面角度减小时,诱导区变长,平滑过渡斜爆轰演变成突跃过渡斜爆轰,斜爆轰波角度减小并向下游移动;演变过程包含复杂的波系变化.