颗粒流动特性的研究与分析

大量离散物质的流动行为可以借用颗粒物质的流动行为来描述,这给研究多粒子复杂体系提供了一个实验研究手段.本文介绍两个典型的颗粒流实验,分析各种因素对该体系的影响,并给出自己的看法.     

荷电水雾除尘过程中颗粒运动轨迹的数值模拟

基于牛顿运动定律，用拉格朗日法推导出了粉尘粒子在荷电水雾除尘过程中的轨迹方程，建立了单个粒子运动轨迹的数学模型。基于MATLAB自行设计了颗粒轨迹可视化软件包，利用该软件包对所建数学模型进行了计算机模拟，实现了粒子运动轨迹的快速成图。通过数值模拟研究，指出了静电力作用是低速小粒子被捕集的主要因素，证明了惯性碰撞作用及拦截效应在粉尘粒子被捕集过程中的重要作用。模拟试验结果表明该软件包设计合理、适用。     

凝聚核粒子计数器的理论研究及数值模拟

 凝聚核粒子计数器是一种纳米级颗粒物的检测装置, 本文对该仪器的冷凝段进行了理论分析及数值模拟。数值模拟采用四点有限差分隐式法和Crank-Nicolson 法, 使用不等间距网格。结果显示四点有限差分隐式法模拟结果的稳定性和精确性良好, 并与前人的研究结果基本一致。在数值上对剑桥大学提出的高温凝聚核粒子计数器的可行性进行验证, 模拟结果显示, 高温下工作的凝聚核粒子计数器切割粒径为4 nm, 能够去除挥发性物质的影响。研究验证, 由于工质冷凝在颗粒表面而导致的工质损失以致过饱和度降低的影响可忽略不计。     

基于直接力浸入边界法的线形排列多球颗粒沉降特性研究

本文运用直接力浸入边界法对低雷诺数的单个及线形排列的两个和多个球形颗粒自由沉降的特性和过程进行了数值模拟,首先通过单个球形颗粒自由沉降模型验证了该方法的准确性,同时研究了颗粒刚体假设(RBA)对结果精确性的影响,然后,在不同的颗粒间距分布条件下对竖直排列的不同数量的球形颗粒沉降进行了直接数值模拟。模拟结果表明,相对间距在一定范围内的线形排列双球和多球颗粒都可发生相继的牵引、触碰、翻滚过程;当线形排列球颗粒数量大于3时,颗粒的数量不会影响最下方两球初始的牵引和触碰运动;线形排列多球可改变发生牵引的两球的受力从而加速牵引和触碰的过程。     

基于GPU的多维树搜索算法在管道流体仿真中的应用

为提高邻近粒子搜索速度,使水力压裂过程中注入管道内的水流现象更好地满足实时性要求,在图形处理器(GPU)上基于光滑粒子流体动力学(SPH)算法,将结合GPU的并行操作能力和多维树搜索算法优点的多维树搜索算法应用在水力压裂管道流体模拟中。首先,给出了流体粒子的受力分析及更新颗粒位置的方法;然后,给出了该算法在管道流体模拟中的具体实现过程。最后,通过实验近似模拟水力压裂过程中管道与水流交互过程,并与其他算法进行对比分析。结果表明将本文算法应用于大规模管道流体模拟中,执行速度快了几倍,实现了水流模拟在管道中的实时性。     

2D刚体碰撞的计算机实时模拟

将刚体力学与计算机技术相结合，介绍了对刚体的物理运动进行实时模拟的方法和步骤．通过Vector类封装的与向量运算相关的成员函数和操作符，对顶点对顶点、顶点对边这两种接触类型的碰撞侦测进行了探讨和研究，运用动量及动量矩定理计算了碰撞刚体间的实际冲量公式，建立了刚体碰撞响应模型，从而实现对2D刚体碰撞的实时模拟．     

用三维粒子模式研究黄河输出的悬浮颗粒物的输运

本文利用了一个三维的乳浮颗粒物输运模型，对黄不可输出的悬颗粒的健布进行了计算。这是一个使用粒子追踪方法的模型，利用随机走步法模拟扩散过程。     

基于fluent的反应器内生物质流动特性对比分析

螺旋热解反应器的螺距结构对其性能影响较大,所以分析不同螺距的螺旋对生物质流动特性的影响至关重要,还有助于螺距参数的选择.通过计算流体力学方法来仿真模拟生物质在反应器中的流动特性.通过分析反应器内生物质颗粒的平均停留时间、填充度和返混程度,来了解生物质颗粒在反应器内的流动特性.发现随着螺距的增大生物质的平均停留时间和填充...     

高梯度磁分离的特性及应用

系统地研究了高梯度磁分离过程的分离特性. 随着磁场强度的增大, 磁分离效率提高;在相同的磁场强度下,磁性强弱不同的粒子分离效率具有显著的差异,弱磁性的粒子要在很强的磁场下才能得到分离;对于同种物质,颗粒大的粒子比颗粒小的粒子更易分离. 含有铁、铜等金属氧化物的废水可通过高梯度磁分离器直接过滤进行处理,而通过加入"磁性种子"进行强化, 高梯度磁分离技术可以有效地处理有机工业废水.     

壁湍流中喷发和扫掠对颗粒离散的影响

近壁湍流中的拟序结构:喷发(ejection)和扫掠(sweep),对壁附近颗粒的扩散输运起着重要作用。本文首先采用直接数值模拟(DNS)方法得到槽道湍流（雷诺数ReT = Uδ/γ = 80)的速度场,然后追踪颗粒群中每个颗粒的轨迹,最后详细分析喷发/扫掠事件对颗粒群离散行为的统计特征。模拟结果表明,流向和展向的粒子离散,在扩散初期来自于扫掠事件中的粒子离散大于来自于喷发事件中的粒子离散。当扩散时间超过数倍拉格朗日积分尺度后,开始时刻处于喷发或扫掠的粒子运动规律没有明显的不同,也就是说这些粒子几乎已经失去初始记忆。