液态金属中气体射流过程数值模拟研究

应用欧拉-欧拉法双流体模型描述液态金属中气体射流搅拌过程的两相流动及气泡分布.采用分别描述气泡和液体湍流的k-ε两相湍流模型,重点分析气泡和液体在流场中的受力,详细讨论了阻力、升力等相间作用力对气泡分布的影响.结果表明,气泡的喷射对熔池起搅拌作用,中心线上入口处气含率最高,进入熔池后迅速下降,到一定高度后下降趋势变缓,在出口附近趋于不变.预测结果和文献中的实验结果进行对比表明,在给出合理的相间作用力模型时,该模型预测值和实验结果符合较好.     

激波卷扬附壁煤尘的湍流模型

本文建立了激波卷扬煤尘的气固湍流边界层方程,其中考虑了气固两相间的耦合效应和气固相湍流效应。模型认为颗粒上扬是激波后气固流动的剪切升力和湍流效应的结果。数值计算结果与文献实验结果较一致。     

SST k-ω-kp两相湍流模型及其在湿蒸汽凝结流动数值模拟中的应用

首先，建立了湿蒸汽凝结流动的双流体模型，考虑了湿蒸汽两相流动中相间的速度滑移、耦合以及湍流扩散作用的影响．然后，针对蒸汽透平叶栅中流动的湍流特性，在单相湍流计算中数值模拟精度相对良好的两方程SST k-ω湍流模型基础上，参照颗粒湍能输运方程理论，推导建立了SST k-ω-kp湿蒸汽两相流动湍流模型，模型中引入了液相黏性、导热及扩散系数等拟流体概念．对二维叶栅中存在自发凝结的湿蒸汽流动进行的数值模拟表明：建立的数值模型表现良好，明显优于单流体模型，特别是吸力面的压力分布模拟精度有很大提高，具有较高的精确性和可靠性．由于实验数据的匮乏，数值模拟中发现的汽液两相的动力特性以及液相的参数分布有待于进一步的实验来验证．     

2种浸入式侧吹模式下的熔池搅拌现象

在考虑流股成泡后各分散气泡形阻力的影响以及气液相运动时相间的滑移等条件的基础上,耦合了Sato模型和湍流分散力,建立了欧拉气液两相多流体模型;采用计算流体力学的方法对深侧吹和浅侧吹2种不同浸入式侧吹模式下熔池内两相流动状态和混合特性等进行了计算和比较.研究结果表明:浸入式侧吹能有效吸收气体流股的冲击能量,减少喷溅,熔池中易于形成有利于体系混合的环流;深侧吹比浅侧吹具有更强的搅拌能力和更快的混合速度,相间和相内传质速度更快,可以为高碳锰铁快速脱碳提供更加良好的反应动力学条件.     

竖直槽道中泡状湍流的数值模拟研究

利用直接数值模拟技术计算研究了泡状槽道湍流问题,着重研究了当重力方向和流动方向反向(逆流方向)和同向(顺流方向)时气泡运动和湍流脉动的相互作用.比较了泡状槽道湍流和纯剪切槽道湍流的流场统计特性,分析了气泡在流场中的分布规律,讨论了气泡在湍流流场中的脉动运动特性及其对湍流近壁结构的影响.计算结果表明,逆流泡状槽道湍流中,气泡增强流体运动,湍流的统计特性增强;而在顺流情况下,气泡对流体运动的作用相反.     

搅拌槽内多相流动数值模拟研究进展

综述了过程工业中广泛应用的搅拌槽反应器内多相流动数值模拟研究的进展.讨论多相湍流模型、相间作用力模型及搅拌桨处理方法等重要的数值模拟技术和方法,并对有关的计算模型进行了比较分析.针对搅拌槽内的各种多相体系,论述了不同研究者在桨区处理、相间动量传递描述和分散相的引入对体系湍流特性影响等方面的模拟方法并对结果作了比较.提出了需要进一步深入研究的课题.     

基于k-ε模型的剪切流中湍流动能衰减规律研究

分别从理论推导和数值模拟的角度,分析了剪切流中湍流动能的衰减规律.通过简化湍流变量输运方程,采用Matlab求解了使用标准k-e模型计算剪切流时湍动能在不同高度处的数值解,通过fluent数值模拟,验证了理论数值解,并与均匀流中的数值模拟结果进行对比,分析了在剪切流中入口湍流强度和湍流黏性比、来流速度梯度和输运方程扩散...     

静水中气泡上升运动特性的数值模拟研究

采用数值模拟和实验研究相结合的方法,对静水中气泡上升运动特性进行了研究。在考虑和不考虑Basset力的情况下对推导出的静水中单个气泡上升运动控制方程进行耦合求解的基础上,对比分析了不同初始半径气泡上升速度模拟值与实测值之间的差异,研究了在考虑Basset力的情况下静水中不同初始半径气泡的模拟上升速度与时间的关系以及上升速度和初始半径对气泡半径变化率的影响。     

大型筛板塔上两相湍流的数值模

运用CFD数值模拟方法 ,建立了大型筛板塔塔板上气液两相流双流体模型 ,数值求解了三维速度场分布。文中应用κ ε模型封闭雷诺方程 ,构成了二方程湍流模型 ,附加关系采用了修正GRACE相间曳力模型。CFD模拟结果与实验值进行了对比 ,真实地反映了塔板上三维混乱的流体力学特性 ,并揭示了液相的回流现象。     

大型筛板塔上两相湍流的数值模拟

运用CFD数值模拟方法，建立了大型筛板塔塔板上气液两相流双流体模型，数值求解了三维速度场分布。文中应用κ-ε模型封闭雷诺方程，构成了二方程湍流模型，附加关系采用了修正GRACE相间曳力模型，CFD模拟结果与实验值进行了对比，真实地反映了塔板上三维混乱的流体力学特性，并揭示了液相的回流现象。     

地转偏向力的物理学分析

在非惯性参照系中，物体要受到惯性力的作用；证明了在匀速圆周运动的参照系中作相对运动的物体不仅受到惯性离心力的作用，还受到科里奥利力的作用，且Ｆ科＝２ｍ（ｖ×ω）．在地球表面作水平运动的物体受到的地转偏向力，是物体所受科里奥利力在地平面内的分力，其大小ｆ偏＝２ｍｖωｓｉｎΦ，方向与物体运动方向垂直，一般是量级很小的力．     

据加速度的相对性事实对伽利略变换进行推广

将惯性力合理地纳入牛顿定律的体系,从而将长期困扰人们的惯性力与非惯性系协调起来,将伽利略变换由匀速直线运动推广到变速运动,进而得到对一切参照系都适合的经典力学理论.     

在转动参考系中讨论单极电机

在导线静止的转动参考系中讨论单极电机的原理，发现在此转动系中不仅有磁场而且存在径向电场。     

在未知环境下基于阻抗模型的受限机械手模糊力控制方法

在传统的阻抗控制模型中应用一种新的参考轨迹模糊调节算法.在该算法中应用一个参考比例因子调节参考轨迹.根据反馈的接触力信息,通过模糊推理确定参考比例因子的大小, 从而使生成的参考轨迹适应未知环境刚度的变化.根据接触力的变化对阻抗模型参数进行模糊调节,减少了受限运动中力干扰的影响,提高了全局力控制效果.仿真结果表明,与传统力控制方法比较,该方法提高了力控制精度,增强了对接触环境参数变化的鲁棒性.     

典型底部结构对轿车侧风稳定性的影响及作用机理

凹凸底部和光滑底部是进行轿车车身设计与布置时2种典型的设计方案，但底部结构对轿车侧风稳定性的作用机理尚不明确，厘清其影响不仅可为底部结构设计与布置提供参考数据，而且是进行轿车侧风稳定性评价的关键技术问题。通过建立典型底部结构轿车的数值计算模型，分析了不同侧风风速对轿车气动力和气动力矩的影响规律；采用汽车空气动力学与汽车系统动力学耦合方法建立了典型底部结构轿车的侧风稳定性分析与评价模型，研究了底部结构对轿车侧偏运动、横摆运动以及侧滑运动的影响规律及作用机理。研究表明：凹凸底部结构会增加轿车的气动升力、气动俯仰力矩、气动阻力以及气动侧力，加剧轿车的侧偏运动和横摆运动，增加轿车侧滑的风险；路面附着系数越低，凹凸底部结构对轿车侧偏运动和横摆运动的影响越大、对侧滑临界风速的影响越小。     

非线性摩擦力对碰摩转子-轴承系统混沌运动的影响

在考虑轴承油膜力和非线性摩擦力的基础上,构造了具有碰摩故障转子-轴承系统的动力学模型,对碰摩故障转子在运行过程中的非线性行为进行了研究,并分析了转静件间相对速度影响因数对转子分岔与混沌运动的影响·发现随着速度影响因数的增加,在亚临界转速区,拟周期和混沌运动区域增大;在超临界转速区,混沌运动区域减小,碰摩力的作用效果增大,拟周期运动逐渐演变为周期3运动·该结果为转子-轴承系统的故障诊断提供了依据和参考·     

基于反步法的机械臂鲁棒自适应位置/力控制

针对机械臂终端受环境约束而产生的位置/力控制问题,提出一种鲁棒自适应控制算法。该方案采用反步法的思想设计具有全局收敛特性的位置/力控制器,根据坐标变换得到降阶的动力学模型,设计中考虑了驱动电机模型使控制器更符合实际控制要求,并将其分解为动力学控制器和电机控制器两部分以降低设计难度。利用自适应方法对动力学模型中的非线性部分和未知扰动进行补偿,采用鲁棒控制克服电机参数的不确定性的影响。二自由度机械臂的仿真结果表明,系统能快速有效跟踪参考信号,说明该控制器是有效的。     

运用能量图解法研究有心运动问题

运用能量图解法研究了质点在绕固定轴匀角速度转动参照系和有心力场中的运动及其稳定性.运用这种方法虽然不能定量地给出某些结果,但是可以利用势能曲线,通过引入等效势能,将三维问题化为一维问题,对有心运动作定性分析.这种方法直观、简易、避免了复杂的数学运算,在量子力学中也有一定的应用.     

转动参照系中的圆锥摆

讨论了在转动参照系中考虑科里奥利力的作用后，圆锥摆运动的轨迹、半径、速度和周期，并与惯性系中的圆锥摆进行了比较，在转动参照后，若摆锤以惯系中锥摆的初速度和半径开始运动，则其轨迹是椭圆，轨迹以一定的周期顺时针方向转动；若分别以惯性系中的初速度和半径开始作圆周运动，则半径和速度都与惯性系中的不同；在摆锤作逆时针和顺时针方向运动时，以上情况也不相同。     

不同润滑油黏度对碰摩转子-轴承系统动力学行为的影响

在考虑非线性油膜力的基础上,建立了具有碰摩故障的转子 轴承系统的动力学模型·用Runge Kutta法详细分析了该转子 轴承系统的碰摩故障特性,发现了由倍周期分岔进入混沌运动、阵发混沌等多种进入混沌运动的道路.并深入研究了改变轴承润滑油黏度对具有碰摩故障的转子 轴承系统的动力学行为的影响,发现随着轴承润滑油黏度的降低,转子响应在二倍临界角速度以上的混沌区域扩大了,但是润滑油黏度的降低对转子系统在亚临界区域的运动状态影响不大·该结果为碰摩转子 轴承系统的安全运行和故障诊断提供了依据和参考·