潮滩微地貌的声学观测与分析

于2013年6月8日至6月9日在江苏如东潮滩进行海底地貌与沉积动力学观测.采用"差值法"从声呐数据中提取底形信息,并分析底形演化与水动力、悬沙浓度的关系.底形数据结果表明,潮周期内底床形态变化明显;分析同步的沉积动力学观测数据发现,底床形态的起伏程度与流速呈正相关关系.随着流速增加,近底部水体悬沙浓度增加,底床形态起伏程度增加;流速减小,近底部水体悬沙浓度回落,底床形态的起伏程度降低.分别分析东西向与南北向底床起伏程度与流速的关系表明,流向对沙纹的起伏程度具有重要影响,垂直沙纹走向的水流会增大底床形态的起伏程度,平行沙纹走向的水流会减小底床形态起伏程度.     

潮汐与陆架环流作用下的悬沙输运:江苏新洋港海岸冬季观测结果

细颗粒沉积物在海洋动力的作用下往往会以悬移质形式进行长距离的运动,并在海岸和内陆架产生侵蚀和堆积.废黄河三角洲至江苏中部潮滩系统是研究源—汇过程和产物问题的理想区域.遭受强烈侵蚀的废黄河三角洲作为物源,在沿岸陆架环流和潮流的作用下再悬浮起来的泥质沉积物沿岸输运并最终归宿于江苏中部潮滩.本研究于2013年冬季大潮期间在侵蚀—淤积的过渡带的新洋港岸外开展的全潮水文泥沙观测结果表明,近岸6km内区域的具有高悬沙浓度和强南向沿岸输沙的特征,而距海岸12km站位的悬沙浓度大致为内侧站位的1/3,而悬沙输运单宽净通量比内侧站位小一个数量级.计算估计出冬季大潮沿江苏海岸南下的悬沙通量大致为每天46万吨,这一数值可以和江苏海岸侵蚀岸段的侵蚀量相比较.     

日喀则群沉积厚度、沉积速率及剥蚀速率

通过对日喀则弧前盆地日喀则群沉积的详细研究,对日喀则群的沉积厚度、沉积速率做了近似的计算.日喀则群现今保存下来的厚度平均为3 000 m,恢复其原始沉积厚度为4 800 m,从而计算得出沉积速率为34 cm/ka(未脱压校正值为22 cm/ka),主沉积期的沉积速率为308 cm/ka(未脱压校正);并且与其他几个白垩纪同类盆地进行对比,得出白垩纪此类盆地发育过程中,沉积速率的平均值为27.75 cm/ka.根据近似恢复的弧前盆地和剥蚀区的范围,计算得出沉积盆地沉积物充填总量最小90 750 km3,最大137 500 km3;物源区剥蚀速率最小0.1 mm/a,最大0.45 mm/a.     

挥发物沉积对蓝宝石晶体生长影响的数值模拟及实验研究

采用泡生法生长蓝宝石晶体的过程中,不可避免地存在挥发物沉积。通过不同炉次的实验研究,并结合FLUENT的三维数值模拟结果,分别分析了上保温钼屏、锅盖及加热器表面的挥发物沉积对晶体生长的影响。为减少挥发物的形成,采用更高纯度的Al2O3原料,及靠近高温区的钼屏采用钨屏代替的方式,以降低挥发物的形成。经过调整后生长出75 kg的完整晶体,挥发物沉积得到有效控制。     

垂直磁场作用下电沉积数值分析与实验

对电沉积过程中磁场、电场和流场进行数值分析并利用COMSOL仿真软件进行数值求解,得到了无磁场作用和0.2T垂直磁场作用下流体流场分布、镀液中电场分布以及不同时间段镀层厚度变化特征的数值结果,并对其进行了对比分析.为了解磁场对电沉积过程的影响规律,分别在施加0、0.2、0.4和0.8T磁场作用下电沉积镍,对比实验和数值分析结果表明,镀层厚度仿真值和实验值变化趋势接近,无磁场条件下平均绝对偏差为0.443μm,0.2T磁场条件下平均绝对偏差为0.425μm.施加0.2T垂直磁场作用后,镀层的平均厚度较无磁场作用下增加了11%,与仿真结果一致,并且随着磁场强度的增加,镀层晶粒细化度、表面质量得到进一步提高.分析结果表明数值分析可以较为精确地反映磁场对电沉积过程的影响作用.     

低温集输管道沉积速率及热洗周期的确定与分析

基于室内环道模拟试验装置,开展了高含水原油低温混输试验。利用差压方法研究了不同流型时的管壁沉积物沉积速率,并借助于室内试验与油田矿场生产实际相结合的方法,以流动介质的极限流通管径为基准,建立了相应集输管路热洗周期的确定方法。应用实例表明,该方法对于高含水期低温集输管路具有较好的适用性,有益于指导新形势下油田地面工程生产能耗的有效控制。     

轴流泵装置的数值实验分析

基于ANSYS CFX 10.0软件、Standard k-ε 湍流模型及RNG  k-ε 湍流模型封闭雷诺平均N-S(RANS)方程,对轴流泵装置在不同工况下进行全三维数值模拟实验.计算装置的扬程和水力效率,得到的计算结果与实验结果的变化趋势一致.在最高效率点附近,Standard k-ε 计算的扬程值误差较小.在大流量时计算的扬程值大于实验值,在小流量时计算的扬程值小于实验值.      

金属有机化学气相沉积薄膜制备中传热传质的数值模拟

建立水平式GaAs的金属有机化学气相沉积(metal-organic chemical vapor deposition,MOCVD)数学模型, 采用求解压力耦合方程的半隐式(SIMPLE)算法对反应气体流动进行二维数值模拟, 并基于边界层动量、热量与扩散传质的相关理论分析了薄膜制备过程中化学组分的输运, 以及反应前驱物与气相之间的传热过程. 计算所得的GaAs生长速率与实验结果吻合较好. 同时, 数值讨论了反应器进气流量、操作压力以及基底温度对GaAs生长速率的影响. 薄膜生长的速率峰值随入口气体速度的升高而有所增大, 但薄膜生长逐渐趋于不均匀性. 因此, 选取气流速度为0.104 m/s. 薄膜生长速率随着操作压力的增大而增大, 当压力为6 kPa时, GaAs生长速率较压力为2 kPa时提高了223%, 薄膜具有较好的生长速率和均匀性.基底温度对薄膜生长速率影响显著, 在1 050 K时薄膜有良好的生长速率和均匀性, GaAs生长速率比温度为950 K时提高了123%. 研究结果为优化MOCVD反应条件及其反应器的结构设计提供了理论依据.     

基于实验的原油氧化速率分析及应用

火烧油层作为一种利用燃烧重质组分加热地层以达到原油驱替的热力采油技术,热效率高且驱油效果明显,受到越来越多的关注。但目前火驱成功应用并不广泛,主要在于缺乏对火驱不同氧化阶段原油氧化速率认识,难以形成较为合理的注气速度,通过静态反应釜实验,测量低温阶段的压力随时间变化,进一步利用压降法计算出低温氧化反应速率,同时通过燃烧管实验,测量高温阶段反应前后的氧气含量的变化,根据气体状态方程得到高温氧化反应速率,并根据不同阶段的反应速率,结合火驱现场实际给出合理的注气速度,为后续火驱方案设计提供借鉴和指导。     

关于数值分析教学中上机实验环节的探讨

本文针对数值分析课程的特点,重点从上机实验环节部分对数值分析课程教学方法进行了探讨。     

不同熔化速率下的电渣重熔过程数值模拟分析

电渣重熔能提高钢锭的质量,从而满足特种行业的需要,其过程伴随着复杂的物理现象,存在着磁流体流动、传热和传质以及电化学等多方面的影响。通过耦合电磁以及流动和温度方程对电渣重熔过程的三维瞬态进行了数学模拟,研究了熔化速率对重熔过程的影响。结果表明:电流密度、焦耳热和电磁力都随着熔化速率的增大而增大,当熔化速率由14.4kg/h增加到27.0kg/h,电流密度、焦耳热和电磁力最大值的增大比例超过100%。随着熔化速率的增大,温度最大值有小幅的增加,而且速度最大值的增大幅度接近50%;金属熔池深度则由27mm增大到38mm,不利于保证铸坯的质量。     

大空间浮射流流动规律的数值分析及实验验证

利用PHOENICS程序对大空间中的四环动量射流和圆环浮射流（通称四环射流或环形射流）的速度和温度分布规律进行了详细的数值分析，并用实验进行了验证，数值计算结果和实验结果基本上相同．     

腐蚀产物对漏磁场影响的数值分析与实验研究

漏磁检测方法由于其简便、快捷、结果准确等特点,在现在无损检测领域得到越来越广泛的应用。但是在现场检测过程中,由于提离值波动、铁磁性杂物等影响,使得漏磁检测量化结果会产生误差,甚至会产生误判。这对检测结果的准确性有很大的影响。本文研究了缺陷腐蚀产物与漏磁场之间的关系,利用有限元方法建立直径、深度相同腐蚀产物厚度不同的漏磁检测模型,通过计算得到不同腐蚀产物厚度模型漏磁场分布,对比分析结果表明:无腐蚀产物缺陷的漏磁场最明显,随着腐蚀产物厚度的增加,缺陷漏磁场变得越不明显。在实验室条件下进行了腐蚀产物影响实验,实验结果与有限元数值分析结果一致。     

方腔内混合对流换热的数值研究与模型实验

为研究方腔内混合对流向受迫对流过渡的临界参数,通过数值模拟和模型实验,得到了不同工况下的流场、温度场,并将数值结果与实验结果进行了对比,通过一系列的数值计算,取得了均匀通风方式时混合对流处于受迫对流占优状态、自然对流受到抑制时的特征参数,指出描述方腔内混合对流的特征参数Ｇｒ／Ｒｅｎ中的ｎ不等于２,并发现当自然对流引起的旋涡消失时,自然对流对换热仍有一定的影响。     

顶吹搅拌液相流体的水模实验与数值模拟分析

采用水模型和VOF数学模型对浸没式气体顶吹搅拌液相流体分别进行实验与数值模拟,分析在不同喷吹条件下气泡在液相中的形变、运动及液相流体的流场特性。结果表明,随着气流量和喷管浸入液面深度的增加,气-液混合区域分布范围逐渐扩大,液面波动更剧烈;气流量越大、喷管浸入液面越深、液相温度越高,气泡运动对液相流体内部的搅拌作用越强,流体内部扰动越剧烈,液相流场域中的流场速度越大,其中,当气流量为2.0m3/h、喷管浸入液面深度为340mm时,其液相流场速度最大值达到1.18m/s。     

密立根油滴实验中油滴的参数选择分析

密立根油滴实验中关于合适的油滴选择是做好实验的关键环节,文中利用数值模拟的方法直观地展示了静态法和动态法测量油滴所带电量的各参数应当选取的范围,该结果能够丰富实验内容,加深学生对实验的理解和把握。     

模拟静电场实验的误差分析与研究

用A类标准不确定度方法、一元线性回归方法、二元线性回归方法分别处理稳恒电流场模拟静电场中得出的实验数据,通过理论分析与数值比较,讨论了三种方法的特点.处理结果表明:二元线性回归法是一种更为精确的数据处理方法,该方法是现行教材中未使用过的数据处理方法,在教学中推广使用,教学效果较好.