絮体生长模拟及其分形特性的研究进展

絮体的形态学研究是当今热点,本文便对近些年混凝过程的分形理论研究进行了概述.由于混凝中絮体的形成是一个随机碰撞——结合过程,由初时粒子碰撞结合逐步长大,决定了它在一定范围内是具有分形的两个重要特征:自相似性和标度不变性,也就是说絮体也是一个分形结构.     

山谷环流的二维数值模拟

建立一个采用地形跟随坐标系,能适用于复杂地形的边界层数值模拟的二维静力平衡大气模式．模式只需要单点探空资料及高层地转风资料作为初始条件．利用该模式对祁连山引起的山谷风环流进行模拟研究,试验结果表明在早晨有较强的下坡风,厚度为１０００ｍ;而在下午表现为谷风,厚度为８００ｍ．     

基于二维颗粒元法的超高速碰撞薄靶数值模拟

传统基于网格数值方法在模拟超高速碰撞时存在着材料大变形引起节点位置异常变化,导致单元畸变严重使计算无法进行;尤其是超高速碰撞中引起的材料断裂、破碎等用传统网格算法很难准确描述. 为克服传统网格算法在模拟超高速碰撞时存在的缺陷和不足,用二维颗粒元法模拟直径为5 mm球形弹丸以4~7 km/s对2 mm厚的靶板碰撞. 模拟结果表明,该方法克服了计算过程中存在的网格畸变现象,模拟得到的弹丸对薄靶开孔规律和形成碎片云形貌与实验基本吻合,证实了二维颗粒元法可作为新方法模拟超高速碰撞.     

多孔介质燃烧的二维数值模拟

利用商业软件FLUENT6 2结合用户自定义标量和用户自定义函数,采用二维稳态模型和简单化学反应机理,对堆积床内丙烷/空气预混燃烧进行了数值模拟,并与实验结果进行对比.结果表明,由于壁面粘性和壁面散热的影响,多孔介质燃烧火焰呈现明显的二维结构.所以在实际的燃烧器设计中应考虑壁面带来的影响.     

基于Fluent的离心泵二维流场数值模拟

使用Fluent软件,结合MRF法模拟了离心泵内流体的二维流动情况,采用标准的湍流模型,得出了离心泵内的速度分布图、速度矢量图、静压力和总压力图,结果表明离心泵叶轮内各通道的流量、流速及压力分布有明显的差异,表现出明显的非对称性,利用数值模拟方法能真实反映泵内部的复杂流动,为泵内流道的设计、改进提供了理论依据.     

二维泊松过程的数值模拟及其在道路模型中的应用

提出了二维泊松过程的数值模拟模型，在微机上实现了数值模拟并进行了检验；把该方法应用于二维泊松滤波过程道路模型的模拟，比较好地表现了道路表面的起伏形状和与ＩＳＯ案相近的道路谱。证明了所提方法及模型的可行性和实用性。     

压裂液滤失的二维数值模拟

结合油藏工程和数值模拟技术,根据压裂施工过程中滤失的压裂液在地层中二维流动和压裂液为非牛顿型流体的实际,建立了非牛顿型压裂液的二维动态滤失模型,用数值方法求解,并将计算结果与一维模型结果进行对比分析。计算表明:仅考虑压裂液垂直于裂缝壁面一维流动所计算的滤失速度会偏小,并且这种差值会因地层渗透性的增加而加大。二维方法由于考虑了压裂液的非牛顿特性和二维流动,其结果也比一维模型更符合现场实际,可以减少压裂施工的风险,提高压裂设计的可靠性。     

单级涡壳式离心泵内二维流场的数值模拟

通过使用FLUENT软件模拟计算单级涡壳式离心泵的二维流动,采用标准的湍流模型,计算分析了离心泵内的速度矢量图、压力等直线图。结果表明离心泵叶轮内各通道的流量、流速及压力分布有显著差别,呈现明显的非对称性。利用数值模拟方法能真实反映泵内部的复杂流动,为泵内叶轮的设计、改进提供了理论依据。     

射流曝气器内部流动二维数值模拟

在简要介绍射流曝气内部流动过程的基础上,针对射流曝气器内部复杂流动,利用FLUENT软件,模拟了其内部二维流动过程。模拟流量报告证实选用的多相流混合模型正确,但压力曲线与它人结果差异较大,后采用轴对称欧拉多相流模型结果良好。     

Numerical simulation of aeolian sediment transport

A discrete element model (DEM) is developed for aeolian sediment transport in the scope of investigation of the dynamic behavior of grains, in which the motion of individual grain is considered while velocity distribution of wind is given according to bed forms. The above model has been used for simulating the phenomenon of 4000 grains blown by wind, resulting in ripples and saltating paths, which shows good agreements with experimental observations. The result is helpful for revealing the intrinsic mechanism of sand flow.     

基于分形的超细颗粒声波团聚数值模拟

利用声波团聚同向合并作用模型和气溶胶团聚动力学方程,分别对考虑和不考虑团聚体分形特性下的超细固体颗粒声波团聚效果进行了模拟．将模拟结果和实验进行了对比,例如在与实验相同的条件下。经过声波作用3s后,不考虑和考虑团聚体分形的团聚颗粒平均半径的模拟结果分别为1．44μm和7．89μm,而实验值为7．50μm,这表明不考虑分形时模拟结果和实验值相差很大,而考虑分形特性的团聚模拟结果和实验值符合较好．在此基础上进一步数值模拟了声场强度、声波频率、颗粒质量浓度等参数在考虑分形的条件下对团聚效果的影响,结果表明,团聚效果随颗粒质量浓度线性增加。随声波强度呈指数增加,对声波频率则存在一个团聚效果最佳的频率值．     

应用颗粒受力模型模拟平板膜错流微滤过程

为了揭示跨膜压差和悬浮液浓度对膜污染的影响规律,采用理论计算和数值模拟的方法,推导了恒压条件下颗粒受力模型函数,并对恒压错流微滤过程进行了数值模拟计算。在对模型的准确性进行验证之后,模拟计算了不同跨膜压差TMP、不同悬浮液浓度条件下渗透速度和滤饼厚度的情况。得出了渗透速度随TMP的增大或原料液浓度的减小而增大,滤饼厚度随TMP和原料液质量浓度增大而加厚。以上模拟可以在一定程度上指导实验的设计、操作等。     

旋风分离器内颗粒浓度场的数值模拟

采用改进的雷诺应力模型和颗粒随机轨道模型对旋风分离器全空间内颗粒浓度分布进行了数值模拟.结果表明,旋风分离器分离空间的浓度场沿径向可划分为中心的颗粒逃逸区、边壁的颗粒捕集区和中间的颗粒分离区.颗粒捕集区的颗粒在器壁表面形成高浓度的灰带螺旋下行,灰带以一定的频率上下波动;颗粒分离区浓度分布均匀,颗粒处于被分离状态;颗粒逃逸区的颗粒浓度很低,颗粒螺旋上升逃逸.旋风分离器的浓度场沿轴向分布比较复杂,在环形空间的上部和灰斗的上部存在顶灰环,浓度分布具有显著的非轴对称性,在升气管入口下方0.25倍筒体直径(Φ)范围内存在短路流造成的高浓度区,在排尘口处存在旋转气流摆动造成的颗粒返混高浓度区.模拟结果与实验数据吻合较好.     

旋风分离器内颗粒浓度场的数值模拟

采用改进的雷诺应力模型和颗粒随机轨道模型对旋风分离器全空间内颗粒浓度分布进行了数值模拟.结果表明,旋风分离器分离空间的浓度场沿径向可划分为中心的颗粒逃逸区、边壁的颗粒捕集区和中间的颗粒分离区.颗粒捕集区的颗粒在器壁表面形成高浓度的灰带螺旋下行,灰带以一定的频率上下波动;颗粒分离区浓度分布均匀,颗粒处于被分离状态;颗粒逃逸区的颗粒浓度很低,颗粒螺旋上升逃逸.旋风分离器的浓度场沿轴向分布比较复杂,在环形空间的上部和灰斗的上部存在顶灰环,浓度分布具有显著的非轴对称性,在升气管入口下方0.25倍筒体直径(Φ)范围内存在短路流造成的高浓度区,在排尘口处存在旋转气流摆动造成的颗粒返混高浓度区.模拟结果与实验数据吻合较好.     

空间分数阶KGS方程中不同孤子的数值模拟

该文给出了空间分数阶KGS方程的多辛结构,并利用傅里叶拟谱方法和二阶平均向量场方法对分数阶KGS方程的多辛结构进行离散,得到了方程新的保能量格式.利用新格式数值模拟了α和传播速度v取不同值时空间分数阶KGS方程中核子与介子的相互作用,并且分析了新格式保方程的离散能量守恒特性.     

渣浆泵内固相颗粒冲蚀特性的数值模拟

应用雷诺涡粘模型(液相)、离散相流动模型(固相)和压力耦合流场计算法,对渣浆泵全流道内固液两相湍流场的固相颗粒的冲蚀行为进行数值模拟.研究泵转速、固相粒径和叶片参数对颗粒冲蚀特性的影响.研究结果表明:随着泵转速的提高或者粒径的增大,颗粒冲击叶片表面的位置逐步移向叶片的头部,颗粒的冲击速度和冲击角度随之增大;不同叶片参数的叶轮对固相颗粒的冲蚀行为影响明显;数值模拟的研究成果可应用于抗冲蚀磨损叶轮的设计.     

颗粒阻尼器减震控制的数值模拟

基于离散单元法,建立了颗粒阻尼器对多自由度结构进行减震控制的数值模拟方法,并介绍了系统参数的取值方法.该方法采用合理的计算时步和高效的接触检测算法,能较好地模拟颗粒间以及颗粒与容器壁之间的相互作用.开展了附加颗粒阻尼器的多层框架的振动台试验,通过试验结果与数值模拟结果的对比发现两者吻合良好,说明该数值方法可以较好地模拟颗粒阻尼器的减震控制效果.     

底吹氩钢包内三维流场的数值模拟

利用商业Phoenics软件对某钢厂230 t 钢包底吹氩精炼钢包内钢液的流场进行数值模拟计算,并从流场分布和湍动能分布等角度分析了不同喷嘴布置和不同吹气量对钢包内钢液混匀效果的影响.结果表明,底吹氩钢包内透气元件采用0.6R-β布置可避免钢液对包壁所造成的严重冲刷,且有利于减少钢包内钢液的混匀时间,从而获得较为理想的搅拌效果.     

液滴与球形颗粒相互碰撞的数值模拟

为了研究液滴与球形颗粒的碰撞规律,建立了正确反映液滴与颗粒间相互碰撞的物理模型.利用所建模型模拟了液滴与颗粒的动态碰撞过程,进而对液滴半径铺展系数及液膜中心高度系数进行分析,研究了液滴与颗粒间的撞击速度、湿润角、粒径比等参数对碰撞结果的影响.结果表明:在一定条件下,撞击速度的提高会增大液滴的最大铺展半径系数,当撞击速度...