欠尺寸稳定器环空流场特性模拟

欠尺寸稳定器在页岩气导向钻井中具有控制井眼轨迹、降低摩阻/扭矩、减少钻具阻卡的风险和改善井眼清洁
状况等多重作用,但欠尺寸螺旋稳定器作用下的环空流场特性和作用机理并不完善。为此,采用时均紊流黏性模型法和
Realizable k–ε 湍流模型,对欠尺寸螺旋稳定器环空流体流动特性进行了数值仿真模拟。模拟结果表明,在稳定器环空
入口段的环空流动较稳定,靠近稳定器位置开始出现扰动;在稳定器环空中下游（稳定器外侧和出口段）环空流速、总压
力和动压力的分布均出现了3 个轴对称的流动区域,该流动区域的形成、发展和分布规律基本呈螺旋状,这种螺旋流动
状态有利清除井壁岩屑床;而且该段流场涡量较大,流动迹线的发展也极不规律,即稳定器的螺旋结构导致流体发生绕
流,绕流时形成了大量的漩涡流动,伴随产生了较大的动压力,而动压力诱发的激振力会加剧钻柱的振动。     

过冷沸腾中热声振荡驻波自激形成的实验研究

借助工程信号处理的时域和频域方法,详细分析了竖直管内过冷沸腾中热声振荡特性,获得了热声振荡驻波自激形成与主流过冷度的关系．实验表明,当主流过冷度较大时,过冷沸腾声振荡具有多频性;随着过冷度的下降,多频的声振荡逐渐在管道长度方向上发展为具有单一高频的热声驻波;当过冷度下降到致使加热面接近饱和沸腾时,空泡群脉动所致低频压力波动将取代高频热声振荡驻波．在此基础上,提出了验证热声振荡驻波形成与否的相关判断原则,它可方便地应用于过冷沸腾传热工况的诊断之中．     

过冷沸腾在磷酸浓缩中的应用

实验证明,在低品位二次能源的利用中,利用过冷沸腾原理浓缩磷酸,可以使磷酸浓缩的蒸发负荷达到0.9kg/(m2·K·h),传热系数达引进专用浓缩装置的75%,而加热面的最高温度不超过70℃。这一现象将对湿法磷酸浓缩技术的工艺、设备、材质和操作运行管理产生重要影响。     

低气压直流氩气辉光放电的数值模拟研究

建立了一维氩气直流辉光放电自洽流体模型,采用对流与扩散方程来描述带电粒子在间隙中迁移、扩散以及电子的能量变化过程,并考虑了空间电荷对电场的影响以及离子撞击阴极产生的二次电子发射作用.采用有限元法对放电模型进行数值求解,得到了放电电流随时间的演化波形,以及放电稳定后带电粒子的浓度与总通量密度的空间分布,同时也求得了电子能量与电场的空间分布.计算结果表明:加压25μs后,放电逐渐趋于稳定状态;当放电稳定后,在阴极位降区附近,离子密度比电子密度高几个数量级,在正柱区附近两者浓度几乎相等;电子能量在阴极位降区内达到峰值29 eV,而在负辉区及正柱区几乎保持不变;放电电流密度在阴极位降区主要由流向阴极的氩离子及其产生的二次电子所贡献,而在负辉区和正柱区,电子成了放电电流密度的主要贡献者.     

过冷核态池沸腾的分形模型

本文提出过冷核态池沸腾热传递的分形模型,根据加热表面活化点的分形分布得到了过冷核态池沸腾热流密度的表达式.从该模型中发现过冷流动沸腾热流密度是壁面过热度、流体的过冷度、流体的接触角与流体物理特性的函数关系,并且没有增加新的经验常数.对不同的过冷度,模型预测的结果与实验数据进行了比较,两者是极好的吻合.     

竖直狭缝通道内水沸腾换热的气泡动力学研究

为加深对狭缝通道内水沸腾换热机理的探索,对宽度为2 mm、长度为300 mm的竖直狭缝通道内水沸腾气泡动力学展开研究,通过数值模拟的方法探索气泡生成、长大和脱离的过程,分析了壁面过热度、泡底微层的运动对沸腾换热的影响,并与实验数据进行了对比.数值计算中考虑了重力、表面张力和壁面黏附作用.研究结果表明:表面张力在细通道沸腾换热过程中所起的作用要远远大于重力;壁面过热度越高,气泡脱离直径越大;随着加热时间的增加,气泡直径d不断增大,当d≥1.5mm时,就会受到来流的影响而发生形变;泡底微层的存在加速了壁面对流,对换热系数的提高有一定作用;数值模拟结果与实验数据吻合良好.     

小韦伯数下小球入水的数值分析

为了能准确预测壁面湿润性对固体入水的影响,使用二维轴对称模型和动网格技术模拟了疏水小球低速竖直入水实验,使用用户自定义函数(UDF)加入动态接触角模型来处理壁面湿润性.气液界面的捕捉采用流体体积(VOF)法,界面重构应用Compressive方法.首先模拟了小密度超疏水小球入水实验以验证小球受力计算的准确性,然后针对3种不同空泡类型实验进行数值模拟,模拟结果与实验符合较好,并数值分析了入水初速度的改变对入水过程的影响,对于shallowseal空泡,无量纲闭合时间与韦伯数可用二次曲线精确拟合.     

圆环形腔内凝固问题的热阻法近似解

对圆环表腔内的凝固问题进行研究,得到了热阻法近似解,以及在第三类边界条件下,该近似解的表达式,并用有关实验予以验证,用此公式计算了圆环形腔的性能,得出以下结论：圆环形腔蓄冷量大而蓄瓣最佳关径比为0.15-0.25;Bi数小于10时,增大Bi数才能起到强化凝固传热的作用,因此,用于冷却的表面传热系数应在Bi数小于10的范围内选取。     

镁合金轮毂低压铸造过程模拟

运用软件PAM—CAS^TM对镁合金轮毂的低压铸造过程进行了数值模拟,研究了填充和凝固过程中温度场、流场以及液体分数等主要参数的分布,预测在此过程中可能出现的各种缺陷．结合镁合金独特的物理性能,分析了这些缺陷的形成机理,给出抑制这些缺陷的方法和措施．发现通过降低浇注速度,可有效地消除在浇铸过程中所产生的气孔和部分缩孔缺陷,以获得高质量的镁合金铸件．     

旋转同心圆筒间Couette-Taylor流动的数值模拟

通过求解三维不可压缩流Navier Stokes方程 ,数值模拟了旋转同心圆筒间的Couette Taylor流动问题 .计算预测了流动失稳的临界Reynolds (Rec)数及相应的空间失稳波长 ,与已有的实验结果相符很好 .同时 ,还计算显示了复杂的流场结构 ,结果表明 ,当Re小于Rec 时 ,流场为二维结构 ;当Re数增大到Rec数之后 ,流场发展成三维定常流动结构 ;当Re数进一步增大 ,流场演化为三维非定常流动结构