气泡在水中的之字形与螺旋上升轨迹机理研究

为了深入研究气泡在水中自由上升轨迹为之字形或螺旋形的运动机理，通过实验观察气泡上升运动过程及形状变化，从宏观受力的角度，将气泡路径和尾涡耦合起来，从两个正交角度进行拍摄，获得了气泡三维运动轨迹，分析了其运动波动特征，从浮力和尾涡牵引力的动态平衡解释了气泡之字形运动的机理。结果表明，之字形运动是由于气泡尾部涡的脱落及边缘负压大小的变化导致的，具体形成之字形还是螺旋形轨迹取决于低压点转移路径——沿经线还是纬线。对于扁平气泡，低压点沿经线转移，形成之字形轨迹；对于球度较圆气泡，低压点沿纬线转移，从而形成螺旋形运动轨迹。螺旋轨迹较之字形轨迹上升速度更快，振动频率更低。     

通气料仓下料过程中气泡运动行为

利用高速摄像仪拍摄二维充气料仓粉体下料过程中气泡的运动图像,得到不同工况下气泡运动行为特性,获得了气泡体积、形状、位置、聚并、分裂及湮灭的基本规律和特点。研究表明:气泡生成后,其体积先增大后减小,同时上升速率逐渐增大并最终趋于一稳定值;气泡在其生命周期内形状依次为斜长形、倒直角梯形、帽状;先后生成上下2个气泡,上部气泡会吸引下部气泡发生聚并,较大气泡和较扁平气泡由于受力不均匀会发生分裂而生成2个小气泡;实验范围内的所有气泡均会湮灭在料仓中,但会呈现3种不同的湮灭方式。     

大气泡在水中上升的运动状态模拟

为得到尺寸相对较大(D≥20 mm)的气泡在水中上升时流场及气泡形状的变化情况,用Fluent软件分别对水中有一个或多个大气泡涌入后,气泡的运动过程进行了模拟.对一个气泡上升的过程进行数值模拟,得出气泡形状由球形逐渐变为小圆帽形.对连续多个气泡上升的过程进行模拟,可以看到当第一个气泡已变成小圆帽形状时第二个气泡略有变扁.若从第一个气泡开始算起,以2个气泡为一组,则组与组之间运动规律是相似的.     

基于APAS的人体上肢运动分析

为了得到人体上肢关节运动数据，利用多维摄像系统，拍摄人体上肢在日常生活中的典型活动。通过设计标记点在人体上肢的布置和建立的人体上肢运动学模型，应用人体运动分析系统APAS分析处理体表标志点的运动，从而得到相应人体部位的运动。该研究可为建立人体上肢有源仿生机构和设计康复器材提供数据来源。     

有限深度液体中气泡的破碎条件

针对球形气泡在有限深度液体内的运动过程，建立了气泡壁初始运动导致气泡破碎的数理模型．该模型综合考虑了流体黏性力、气泡壁初始速度、有限液面高度等因素，是传统R-P方程的一种改进．研究发现气泡临界破碎条件与液体高度、气泡壁初始速度等因素密切相关，随着液体深度的增大，气泡更容易破碎．当液体深度大于气泡半径的100倍以上时，液体深度对气泡破碎临界条件几乎无影响，此时可以近似认为气泡位于无穷深液体中．当气泡壁初始速度为0时，气泡不容易破碎；当气泡具有初始收缩速度时，气泡最容易破碎．通过分析得到了气泡壁初始速度为0时的临界破碎准则预测式，并与其他文献的结果进行了比较．     

镜象气泡变形过程的模拟研究

气泡在作轻微运动的平面附近变形，它的镜象气泡起的作用是让边界静止。流体源的作用可用来解释刚性板的影响。数值模拟的结果表明：如果板边界朝气泡运动，气泡变形较快；如果板边界作离开气泡的运动，气泡变形较缓慢。     

基于openCV的互相关图像测速方法研究

通过对比互相关技术和多普勒技术的差别,从一个新的角度把互相关技术应用于微小气泡测试的研究中.利用高速CCD相机拍摄微小气泡运动图像,利用快速傅里叶变换实现互相关算法,为提高计算准确度采用高斯曲线拟合互相关函数的峰值并给出拟合公式,得到了亚像素级的运动速度.为标定互相关算法的准确度,采用图像平移的方法验证算法的可行性和可靠性.该算法具有潜在的广泛应用价值.     

液态金属熔体中气泡运动特性数值模拟

为了揭示高温液态金属熔体中气泡运动规律及其彩响因素,应用VOF方法对单个气泡在液态金属中的运动特性进行了数值计算,得到了与实验数据相符合的气泡变形及上升速度规律;分析预测了表面张力对气泡变形过程的影响及单个气泡在液态铝熔体中的运动轨迹．结果表明,气泡的变形随着奥托斯数的减小而减小;其运动规律是呈螺旋式上升的,容器半径越小、气泡越小,气泡的摆动幅度越大．     

海底冷泉气体渗漏模拟观测系统设计与开发

由于海底冷泉声探测需要准确的气泡特征信息作为支撑，以真实海底冷泉气泡分布特征为依据，研制了控制精度高、功能全的海底冷泉气体渗漏模拟观测系统。通过模糊PID控制算法对气体流量进行精准控制，相比于常规控制方法流量误差率最高可降低1.5%,可以准确可控地模拟真实环境下的冷泉气泡；通过设计的以太网同步触发器驱动双相机同步拍摄，使拍摄同步误差范围降低1.1 ms,实现了对初始溢出阶段气泡形态的正交同步观测，能够为海底冷泉探测提供数据支持。     

非牛顿流体中在线气泡聚并的混沌特征

利用光电信号采集系统测定了非牛顿流体中伴有聚并现象的在线连续上升气泡的通过频率信号,并采用基于相空间重构技术的混沌时间序列法对其进行了分析.相图和Cao算法计算结果定性表明了非牛顿流体中伴有聚并现象的在线连续气泡上升行为具有混沌吸引子特征,服从确定性的混沌运动机理.最大Lyapunov指数量化分析表明在线连续气泡上升行为的混沌特征与聚并程度密切相关:气泡行为的混沌程度随聚并程度增大而增大,增大气速易于导致气泡行为混沌程度增大.     

剪切层区域旋涡空化的发生机理

为研究高速水流中旋涡空化的形成机理 ,用高速摄影和录像的方法观察了发生在中空射流阀内部流场的空化现象 ,采用数值模拟的方法计算了阀内部非定常粘性流场。发现流场中空化的产生与流动分离以及所伴随的剪切层区域的非定常旋涡运动有关。旋涡空化水流中有两种空穴 ,即空化泡与空化旋涡。在剪切层非定常旋涡从流动分离点产生的过程中 ,旋涡形成区域的压力进一步降低 ,在空化条件下产生大量的空泡 ,部分空泡被旋涡所包容 ,从而形成空化旋涡     

粘性应力对液体扩张抛撒影响的实验研究

利用组合式激波管和高速摄影机,获得不同工况的气液界面不稳定性发展直至发生首次破碎的高速摄影照片.实验结果表明,RT不稳定性和RM不稳定性均随时间增长.在扰动波发展的过程中,两相混合区中气泡的前缘基本保持圆形,而尖钉的头部在发展过程中有雾化的迹象.由于黏性的存在,不稳定性的发展将受到抑制,且随着黏性系数的增大,扰动波的增长系数随之减小.     

基于数字图像处理的浮选泡沫速度特征提取及分析

以浮选泡沫图像序列为对象,研究浮选泡沫图像序列速度特征提取方法,分析泡沫速度特征与浮选性能间的关系.提出一种抗尺度快速变化和具有旋转不变性的模板匹配算法,利用宏块跟踪技术对浮选泡沫图像序列的泡沫速度特征进行估计,得出像素级的泡沫运动速度参量.然后,采用二维拉格朗日曲面插值方法提取亚像素位移,得出精确的亚像素级位移参量.结果表明:在浮选过程中,减少浮选泡沫运动速度的紊乱程度能减小已粘附在泡沫上的矿物粒子的脱附率,进而提高浮选精矿品位,降低尾矿中有用矿物含量.     

肺泡间的压强平衡

运用附加压强和表面张力等物理知识,可以解释在呼吸过程中肺泡上表面张力所起的重要作用。了解肺泡平衡的原理。     

运动激波和气泡(串)相互作用的三维数值模拟

对激波和气泡（串）相互作用诱导的大变形界面演化进行了三维数值研究.采用2阶迎风TVD求解欧拉方程得到流场解,采用5阶WENO求解Level Set方程追踪多流体界面.在三维情况下,采用GFM确定界面边界条件.将速度分量分别外推,再沿法线分解,得到伪流体切向速度分量,给出了不同时刻运动激波和气泡（串）作用后的压力、密度云图分布图像.计算结果表明：采用速度分量外推方法适合三维界面边界条件处理,并与二维情况下切向速度直接外推的计算结果兼容,验证了切向速度外推方法的正确性.该方法模拟多个流体界面也是有效的,得到了高分辨率的三维变形界面.     

加压下气泡在液体中的行为

通过物理实验,研究了容器压力、喷嘴孔径和吹气流量对气泡形貌、直径和上升速度的影响.结果表明,在常压下,大孔径喷嘴形成的气泡呈扁平状,其上升过程形状变化大;而在大的压力下,其形成的气泡呈椭球状,上升过程形状稳定.常压下吹气流量对大孔径产生的气泡等效直径影响较小,在小的喷嘴孔径下,吹气流量能明显增加气泡的等效直径,而压力对改变小气泡等效直径的作用不明显.在低的吹气流量和高的容器压力下,较大孔径的喷嘴也能产生较小的气泡.在大孔径下吹气,压力在0.1~0.2 MPa时,不同的吹气流量下的气泡等效直径相差小;而当压力增加到0.3~0.4 MPa时,不同吹气流量的气泡等效直径差别变大.压力增加,气泡的上升速度降低,且在大的吹气流量下,压力对气泡运动速度的影响更为明显;大孔径喷嘴产生的气泡一般有更大的上升速度.在常压下,气体流量对气泡上升速度起着决定性影响,而加压到0.4 MPa,喷嘴孔径对气泡上升速度起着决定性作用.     

超声波驱动下微管内两气泡间的相互作用

本文发展了气泡和管径可相比拟时管内两气泡间相互作用的理论模型.当管长度一定时,两气泡在管内的声响应取决于两气泡-液柱耦合振动系统的声响应.气泡初始状态、管尺寸以及气泡在管内的位置等都会影响耦合振动气泡的线性共振频率和幅值.采用逐级近似法分析了两个耦合振动气泡（bv=0）和对称状态下单气泡的非线性声响应特性,得到了3倍频和1/3分频振动幅度-频率响应关系.结果表明：系统非线性效应促进基频振动能量向倍频和分频振动传递,气泡间的相互作用和介质黏性对此能量传递过程也有促进作用.     

旋转带蒸馏塔内液体的流动形态

旋转带蒸馏是一种新型的高真空分离技术,它对沸点相近或热敏性液体混合物具有极佳的分离效果在自行设计和建立的旋转带蒸馏冷模实验装置上,利用高频相机连拍技术对塔内壁液体流动形态进行实验观察和记录,得到了不同工况下塔壁液体的流动形态．通过无因次雷诺数建立塔壁液体流动形态的数学模型,得到了塔壁液体流动形态具有普适性意义的经验关联式,为旋转带蒸馏塔的流体流动和传质研究打下基础     

资产价格泡沫理论综述

对资产泡沫的形成机制的研究可以从理性投机泡沫理论、非理性泡沫理论、基于信息论和博弈论的泡沫理论、非线性泡沫理论等方面进行总结，对这些研究进行一个简单的文献综述，可以得出结论：资产泡沫成因必须结合多个理论进行分析。     

Simulation of dynamic behavior in bubbling fluidization

Both the behavior of bubbles in the distributor with several orifices and the sensitive dependence of bubbling fluidization on initial condition have been simulated by particle-motion-resolved discrete model in which the gas flow is obtained by solving the Navier-Stokes equation including two-phase interaction, and the motion of solid phase is obtained by decomposing the motion of each particle into collision process and suspension process. Compared with the pseudo-fluid models and previous discrete models, this model is authentic and can be widely used for simulating bubbling fluidization.