近自由面水下爆炸气泡与破损结构耦合作用机理研究

近自由面水下爆炸气泡的动态特性非常复杂,研究其与破损结构的耦合作用机理对于发挥武器的二次攻击毁伤能力具有重要的意义. 基于耦合欧拉-拉格朗日方法,建立了近自由面水下爆炸模型,讨论了（不）完整直角结构近自由面水下爆炸过程中气泡的动态特性,揭示了近自由面水下爆炸气泡与破损结构耦合作用机理. 首先建立近自由面水下爆炸模型,将气泡形态、最大半径、周期等仿真结果与实验数据对比,验证数值模型及计算方法的有效性. 探究了完整和破损结构的存在对近自由面水下爆炸气泡动态特性的影响,发现结构与自由面的共同作用使得气泡出现射流偏折、水冢一侧凹陷和气泡破碎等现象. 结果显示破口尺寸参数γ在0.070~0.085区间内,气泡在结构一侧将形成倾斜射流,破口尺寸的增大对射流的头部宽度、头部速度和倾斜角度呈现明显的正向影响.      

水下爆破对水生物的损伤机理及防护技术研究综述

为加强对水下爆破对水生物损伤的相关认识,指导水下爆破施工,查阅了大量文献,总结了前人对水下爆破对生物的损伤机理相关研究,从水下爆炸能量释放及传播规律、水下爆炸损伤机理与效应评估、水下爆炸防护措施等方面详细介绍了相关技术研究进展。结果表明：水下爆炸产生的能量主要以冲击波能和气泡能的形式释放,最后衰减为声波能,但各能量的产生、传递和转化机制尚不清晰。爆破产生的冲击波、声波冲均会对鱼类的肝、脾、肾等内部器官造成不同程度的伤害,甚至破坏鱼类的听力和神经系统,但爆破的水生物损伤模型主要以鱼鳔损伤为基础,作用于鱼体不同易损器官的损伤模型尚未建立,损伤模型对鱼群种类、体型大小的评价不足;水下爆破还会对水环境造成扰动,影响鱼的呼吸、摄食、孵化率和成活率,因此爆破引起的水环境的变化长期生物效应研究是一个重点方向,水下爆破对生物多样性的影响也颇具研究意义。目前水生物的主动防护措施主要集中在装药结构起爆方式的改进以及对水生物的驱赶,被动防护手段包括气泡和高分子帷幕、预裂缝和减振沟槽等。针对水生物的防护,可研发新型炸药或者非爆手段替代主动减小冲击波,而基于声学的驱鱼方式是一种重要手段,但结合水下视觉系统,实现...     

爆炸气泡与水面相互作用的数值模拟研究

为探究近水面水下爆炸水幕的形态及形成机理,采用LS_DYNA软件对0.6gRDX球形装药的水下爆炸过程进行了数值模拟. 数值模拟获得的水幕形态、气泡形态及气泡脉动参数等与实验结果进行了对比,验证了数值模拟方法的正确性. 通过观察气泡与水面之间的速度流场变化过程,分析了速度流场变化与水幕、气泡形态的对应关系,揭示了爆炸水幕的形态演变规律和形成机理. 研究结果表明,不同起爆深度下,气泡与水面之间的相互作用过程差异明显,直接影响了爆炸水幕的形态;径向、垂直喷射水柱的形成均产生于气泡膨胀阶段;水射流的形成与气泡是否破裂无关.     

Air entrapment in coatings by way of a tip-streaming meniscus

Entrapment of small air bubbles is a problem for continuous liquid-film coatings processes. The coating of any surface requires that the surrounding air in contact with it be displaced by an advancing liquid interface. Studies of dynamic wetting suggest that if the interface motion is too rapid, the air is not completely removed and it becomes entrained in the coating material. This process, which can lead to undesirable flaws in the form of bubbles, blemishes or voids, limits the speed at which the substrate can be moved in the production of uniform precision coatings. However, the entrapment process is not understood in detail. Here we report an experimental investigation of air entrapment in high-speed coating operations. Tip streaming--a phenomenon well known in emulsification technology, involving the ejection of a fine filament from the cusped interface between two immiscible fluids--is shown to be the precursor of air entrainment. We demonstrate that tip-streaming air filaments emanating from the contact zone of a dynamic liquid interface give rise to minute (approximately 10 microm) bubbles.     

高效液相色谱中流动相脱气问题的剖析

对高效液相色谱流动相产生气泡的机理、流路中产生气泡引法的问题、溶解的空气(氧)对检测的影响、不同脱气方法的特点进行了较为全面、详细的剖析.     

蒸气爆炸过程中压力波冲击气泡现象的数值模拟

为了进行高温金属铝液与水相互作用产生蒸气爆炸过程中压力波冲击气泡现象的机理研究,采用用Euler坐标下Level set方法追踪界面研究压力波对水下气泡的冲击过程,通过数值模拟可以清楚地看到压力波对水中气泡的冲击过程,并分别对气泡和压力波的不同初始压力条件下的作用过程进行数值模拟. 研究结果表明,气泡破裂后各观测点的最大压力随着气泡内部初始压力的增加呈线性递减;随着入射平面压力波压力载荷的降低,气泡破裂后各观测点的最大压力不断递减.      

含油污水气浮旋流耦合分离方法的研究

为了提高含油污水旋流分离器的分离性能,应用了气浮理论．利用气液混合泵边吸水边吸气,在泵内含油污水和空气在一定的压力下均匀混合,产生大量的微细气泡,然后泵入旋流器内进行分离。研究了加入气泡对压力降和入口流量的关系、分流比和压力降的关系、含油浓度和分离效率的关系、气泡量和分离效率的关系的影响。发现在一定的充气量范围内(标况下体积比4％～5％),微细气泡的存在能够明显提高油水旋流分离器的分离效率(约20％)。     

一种新型水下混合增压排气方式研究

水下排气是一种具有红外抑制作用的排气方式,在水下负压区排气基础上,提出了一种新型的动力与结构混合增压的水下排气方式.首先,在排气管末端建立水微团力学模型,得出提高排气压力可以实现水下排气,并指出叉管叉角、支管直径与排气压力存在相互关系.其次,应用SPECIES模型,分析了排气管道与动力增压管道连接处的流体特性,揭示出低压气体通过卷吸作用而排出的排气机理.最后,模拟了叉管结构的流场分布,得出叉管结构具备增压性能,并推导了海水倒灌量的计算公式.研究结果表明水下混合增压排气方式原理可行.     

固体颗粒和空泡的Lagrangian模型

建立了固体颗粒和空泡在不可压缩流体任意流场中运动的Ｌａｇｒａｎｇｉａｎ模型，考虑了浓度等因素对固体颗粒和空泡运动的影响，给出了计算固体颗粒和空泡的数值方法，并模拟了一水泵叶轮中的固体颗粒和空泡运动，得出了水泵叶轮流场中固体颗粒和空泡的运动特性，为分析水力机械的磨损提供了可行的数值模拟方法．     

空中和水下爆炸时钢筋混凝土板动态响应对比分析

 利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立钢筋混凝土板在不同介质中（空中和水下）爆炸的数值模型,在对比分析爆炸冲击波在空中和水下传播特性的基础上,研究了空中和水下爆炸冲击波对钢筋混凝土板动态响应及损伤程度的影响,并对比分析了不同炸药量及起爆距离对钢筋混凝土板在空中和水下爆炸时动态响应的影响规律。研究表明,在近爆区域内,爆炸冲击波在空中和水下的传播特性存在较大的差异：在空中的传播速度较水下快,并且冲击波压力在空中衰减较水下快;但水下爆炸冲击波压力峰值较空中爆炸大很多,对钢筋混凝土板的潜在破坏能力较强。两种介质中爆炸时钢筋混凝土板的破坏形态对比分析,发现无论是迎爆面还是背爆面,同等炸药量及起爆距离下水下爆炸时混凝土板损伤程度均较空中爆炸时大。     

反应注射成型充模过程中气泡卷入现象的分析

通过反应注射成型冷态充模模拟，考察了充模过程中各种气泡的形成过程。对气泡产生的现旬豚原因进行了描述，分析，同时提出了充模过程中防止气泡卷入的措施。     

近刚性圆柱水下爆炸气泡动力学特性研究

针对刚性圆柱附近水下爆炸气泡的动力学特性进行了研究. 基于Navier-Stokes方程结合流体体积法捕捉气液两相界面,建立了数值模型;采用电容器放电产生水下爆炸气泡并用高速摄像机记录了气泡的脉动,并将实验结果与数值模拟结果对比验证了数值模型有效性. 通过数值模拟得到了气泡与刚性圆柱相互作用的流场细节信息. 结果表明:气泡在刚性圆柱附近脉动使得刚性圆柱表面流体介质存在速度梯度,速度较大的流体液层冲击气泡形成不同的气泡形状. 定义了一个量纲一的距离参数来表征气泡与刚性圆柱之间的相对距离,研究了距离参数对射流冲击压力、最大射流速度及气泡型心运动的影响. 随着距离参数的增大,射流冲击压力逐渐减小,气泡内部最大射流速度先增大后减小;气泡型心的偏移随距离参数的增加而减小.      

气泡在外混式自吸泵内运动的简单数值模拟

本文提出一种气泡在外混式自吸泵内运动的计算模型。用数值方法分别对不同情况进行计算分析,计算结果表明:气泡初始直径影响其运动轨迹;转速越高,分离速度越快。     

电场耦合式水下无线电能传输系统的耦合机构

基于电场耦合原理对水下无线电能传输系统进行建模分析,并简述其基本工作原理。对水下无线电能传输系统的关键部分耦合机构进行重点研究,包括水下耦合机构等效电容值的计算、电场分布情况、传输距离对其影响及功率损耗分析,并与空气中耦合机构进行对比。得出结论如下:(a)水下耦合机构的等效电容值比在空气环境中大,并且不受传输距离的影响;(b)增大工作频率和接收端负载,可以减小耦合机构的损耗。设计水下电场耦合无线电能传输实验系统,验证了上述结论。     

Negative wake behind bubbles in non-newtonian liquids

GAS bubbles rising by gravity in non-newtonian elastic liquids(1-4) are different to gas bubbles in viscous newtonian fluids in at least two ways. First, the bubbles in the non-newtonian liquids often have a peculiar tip at the rear pole, and second, the terminal rise velocity versus volume curve often has a discontinuity at a certain 'critical' volume. To investigate this unusual flow situation further we have used laser-Doppler anemometry(5) to measure the liquid velocity in the wake behind air bubbles in a non-newtonian liquid. The measurements described here reveal the unexpected result that the liquid velocity behind the bubbles is in the downwards direction away from the rising bubbles (the velocities are referred to an observer at rest with respect to the liquid far from the bubbles). Thus the liquid velocity is opposite to the velocity in the usual wake behind objects moving in viscous newtonian fluids and we have called the phenomenon 'negative wake'.     

利用红外对管进行无干扰气泡上升速度测量的实验研究

采用红外对管作为测量手段,对空气气泡在去离子水、质量分数为10%的氯化钠水溶液、质量分数为5%以及10%的酒精水溶液中的上升速度进行了实验研究.实验结果与Mendelson经验公式以及Harmathy经验公式的预测值相比,误差小于15%,与数码摄像法的实测值吻合良好.该法具有设备简单,操作方便,成本低廉,对流体物性无影响,不干扰气泡的上升过程等特点,特别适宜测试毛细管等微管内气泡(气弹)的上升速度,是研究毛细管传热及微通道气液两相流动力学的较好方法.     

房地产泡沫量化研究

介绍国内外房地产泡沫测量基础上详细介绍了我国现今使用最广的房地产泡沫指标法,并分析目前我国在使用该法量化分析房地产泡沫巾存在的问题,最后对我国房地产泡沫量化研究提出几点建议。     

双爆源气泡与水面相互作用的实验

为研究双爆源气泡与水面的相互作用过程,开展了水箱内水下爆炸实验,采用两台高速录像机同步拍摄了气泡和水幕形态变化过程,分析了双爆源气泡和水幕运动的关联,对比了同药量、同比例深度下单双爆源气泡及水幕的差异.研究结果表明:双爆源气泡先后经历单气泡膨胀及相互融合,融合气泡膨胀、收缩-溃灭等阶段,水幕经历"水冢、水柱和水射流"3种形态的变化;双爆源融合气泡横向最大半径较单爆源气泡增大8.7%,膨胀至最大半径的时间基本一致;双爆源炸形成的水幕呈幂指数增高,炸药起爆40 ms后,相同时刻双爆源水幕比单爆源高10%以上.      

Progress in bionic information processing techniques for an electronic nose based on olfactory models

As a novel bionic analytical technique, an electronic nose, inspired by the mechanism of the biological olfactory system and integrated with modern sensing technology, electronic technology and pattern recognition technology, has been widely used in many areas. Moreover, recent basic research findings in biological olfaction combined with computational neuroscience promote its development both in methodology and application. In this review, the basic information processing principle of biological olfaction and artificial olfaction are summarized and compared, and four olfactory models and their applications to electronic noses are presented. Finally, a chaotic olfactory neural network is detailed and the utilization of several biologically oriented learning rules and its spatiotemporal dynamic propties for electronic noses are discussed. The integration of various phenomena and their mechanisms for biological olfaction into an electronic nose context for information processing will not only make them more bionic, but also perform better than conventional methods. However, many problems still remain, which should be solved by further cooperation between theorists and engineers. Supported by the National Creative Research Groups Science Foundation of China (Grant No. 60421002) and National Basic Research Programme of China (Grant No. 2004CB720302)     

自熔合金粉末性能对喷焊涂层组织的影响

利用扫描电镜SEM和X射线衍射仪分析研究了自熔合金粉末颗粒内部形貌和夹杂物对涂层组织的影响.结果表明,在空心粉率相同的情况下,空心粉末中气泡在中心形成,内部壁厚均匀且较厚的粉粒比颗粒内部气泡出现偏移或开口的粉粒更易产生喷焊涂层微观缺陷(针孔);粉末颗粒内部存在着少量金属Cr夹杂,由于夹杂物表面生成了保护性氧化膜,喷焊时夹杂物不能溶解到基体中,涂层在进行磨削加工时出现剥离,形成不规则状缺陷.