水中空化单泡的磁场效应

基于Navier-Stokes(N-S)方程,推导了稳恒磁场存在时水中空化单气泡的动力学方程,同时数值分析了磁场对气泡运动的影响,并从能量角度讨论了能对水中气泡产生有效抑制作用的磁感应强度范围。结果表明:磁场对气泡振动产生抑制;随着磁场增大,气泡的振动幅度及振动周期减小;磁场能对水中气泡行为产生有效抑制效应的下限应大于0.5T。     

T型微通道内气液两相流数值模拟

采用相场方法,在湿壁面条件下对T型微通道内不可压缩气液两相流动进行了模拟研究.数值模拟中得到微通道内特有气泡——Taylor气泡形成的过程,发现其形成共经历了4个阶段,气泡在形成过程中主要受到挤压力、表面张力、黏性力的作用,分析各阶段这3种力对气泡的作用,得到Taylor气泡形成机理.计算结果表明,挤压力和表面张力在气泡整个形成过程都起作用,表面张力在气泡脱离前达到最小值,黏性力仅在气泡形成前两阶段起作用并在阻塞阶段取得最大值.这些基本规律为有效控制微通道内气泡尺寸和微通道系统设计提供了一定的依据.     

圆柱形容器中垂直激励的弱黏性流体界面波

利用两时间尺度的摄动展开法,研究了在圆柱形容器中由垂直强迫激励引起的两种互不相容液体的弱黏性流体界面驻波运动.假设在圆柱形容器中的流体是不可压的,运动是无旋的,考虑了外部激励和表面张力的影响.基于弱黏性流体的假设,流场分解为外势流部分和黏性边界层部分.由相容性条件推导出振幅方程,并给出阻尼系数的解析表达式.     

流体物性对空化气泡溃灭过程影响研究

文章采用VOF模型,模拟近壁面气泡在流场中的溃灭过程,研究了流体的不同物性(黏性和表面张力)对气泡溃灭过程的影响.结果表明:在近壁面,空泡将形成非对称溃灭;因水锤作用,引发高速射流在壁面产生高压而形成空蚀破坏;流体的黏度越大,气泡的溃灭周期越大,射流压强越小;空泡溃灭的周期随液体表面张力的增大而减小,射流压强随表面张力...     

黏性流场中圆柱壳结构的振动能量流输入特性

以周向分布线力作用下,浸没在黏性流场中的无限长弹性薄圆柱壳为研究对象,分析流体黏性对黏性流场-圆柱壳耦合系统的振动能量流输入的影响规律,考虑周向分布线力作用下,薄圆柱壳壳体与由有黏、可压缩流体组成的流场之间的相互作用.首先采用Flügge薄壳理论分析壳体结构振动,然后把线性化的连续性方程、线性处理后的纳维-斯托克斯方程和小振幅波动下的状态方程结合起来得到了黏性流场中的声波波动方程,进而根据声场与圆柱壳外表面的运动协调条件推导得到耦合系统的声振耦合方程,提出了相应的数值计算方法,并与理想流体中的特性作了对比,研究了流体黏性对黏性流场-圆柱壳耦合系统的振动能量流输入的影响规律,为水下结构的减震降噪提供理论依据.     

黏性与非黏性颗粒在流化床中的气泡行为模拟

运用离散单元法对黏性与非黏性D类颗粒在气-固流化床中的气泡行为进行研究,分析了气泡在流化床内的产生、长大过程以及黏性力对气泡产生的影响.结果表明:流化速度将影响气泡的产生,而黏性力的作用将推迟气泡的产生;与非黏性颗粒相比,D类黏性颗粒在流化过程中所产生的气泡尺寸减小,上升速度变慢,气泡周围的压力增大、运动速度减小;另外,气泡周围的压力和颗粒运动速度对黏性力较为敏感.     

单个三维气泡运动的直接数值模拟

采用VOF（Volume—of-Fluid）中的PLIC（Piecewise Linear Interface Calculation）界面重构方法模拟了三维气泡在另一种静止流体中的上升和变形运动;在数值模拟的例子中分别考察了不同黏度和表面张力对气泡在上升过程中的变形及上升速度等的影响．计算结果表明,PLIC界面重构方法可以正确地模拟气泡的变形、破裂等过程．黏性和表面张力在气泡运动过程中的作用可以用Eoetvoes数和Reynolds数来描述．在相同的密度和黏度比的情况下,表面张力越大,则气泡的形状变化越小,上升的速度越快,表面张力起着使气泡保持原状的作用;黏性越小,则气泡在上升过程中射流穿透上表面的时间越早,变形速度越快．     

气泡黏性对上升运动特性影响的界面追踪算法模拟

为了研究气泡黏性对其上升过程的速度、形态以及阻力系数的影响,基于界面追踪法(front-tracking method,FTM)模拟了气泡在黏性流体中的运动,通过改变气泡黏性来改变气液黏度比,研究了气泡内的速度分布以及气泡周围黏性剪切应力的分布和变化特点。研究表明:气液黏度比较小时,流场中的黏性耗散很强,气泡的黏度主要影响其平衡速度和形态,气液黏度比较大时,黏性耗散减弱,其平衡速度和形态基本无变化,气泡黏性主要影响气泡内的速度分布;气泡上升过程中的阻力系数随黏度比增大而减小,黏性剪切应力则呈现相反的变化趋势。气泡上升过程中,周围的黏性剪切应力关于中心轴线对称分布,出现最大黏性切应力的区域由气泡两侧逐渐向气泡底部边缘过渡;气泡尾部边缘的形变引起气泡尾部的表面张力不平衡,使得气泡的形态发生改变。     

液体表面张力对气泡声散射的影响

气泡在液体中受液体的表面张力和液体静态压力相当的情况下,研究了表面张力对气泡声散射的影响.建立球形气泡表面的速度和压力连续性方程,并在方程中引入气泡受液体表面张力的影响,求出了气泡在对称振动模式下的散射系数及散射声功率,并进一步推导了在多气泡的情况下的等效入射声场.通过数值分析发现,当球形气泡在液体中受液体的表面张力和液体静态压力相当时,球形气泡的半径约为10^-6m,在此情况下,液体表面张力对气泡声散射的影响只在驱动声场的角频率小于10^5rad/s时才能表现出来,并且在多气泡的情况下对等效入射声场的等效声压振幅会产生较大影响.而在驱动声场的角频率大于10^5rad/s的情况下,液体表面张力对气泡的散射系数、散射声功率及等效入射声场声压振幅的影响不明显.对于气泡的声散射问题,气泡受液体表面张力的影响需根据所研究的具体问题进行取舍.     

基于微流控芯片的微气泡生成与驱油实验研究

为了了解多孔介质中微气泡的生成及驱油机理,设计制作了一种集成T型微通道和模拟多孔介质高低渗透率的微流控芯片,采用基于显微成像的微流控系统开展了气相压力和液相流速对微气泡生成的影响以及两种尺寸微气泡驱油实验.研究结果表明:T型微通道内的微气泡是在液相压力、黏性剪切力和表面张力的共同作用下生成的,表现出3种生成机制;微气泡...     

T型微通道内气泡生成大小影响因素研究

采用流体体积函数（VOF）方法,对T型微通道中气泡形成过程进行数值模拟研究,根据气泡形成机理,分析了气液流速、流体性质和微通道尺寸等因素对生成气泡大小的影响。研究结果表明,T型微通道内生成气泡长度随气体份额的增加呈指数增加趋势,而在相同气体份额下气液流速对气泡长度影响不大;比较而言,液体粘度和表面张力对生成气泡大小的影响较小,当液相表面张力从0.072 N·m-1降低到0.01 N·m-1时,T型微通道内生成气泡的长度减小了18%,主要是因为在阻塞阶段,最大颈部宽度和塌陷时间减小了;气泡长度随微通道直径的增加而增大,而气泡的无量纲长度基本不受微通道直径的影响。     

大跨越输电线路β阻尼线空间形态及特性分析

β阻尼线是大跨越输电线路重要防振金具,其线形影响微风振动防振效果.利用摄动渐进方法,构建了β阻尼线的空间静态线形模型,推导了β阻尼线微风振动和端部激励下的振动方程.并结合500kV吉阳大跨越β阻尼线防振方案,运用Matlab软件数值分析了β阻尼线的轴力、花边长度对其振动特性的影响规律.结果表明:β阻尼线的轴力随着花边长度和垂度的增加而逐渐减小;β阻尼线的自振频率受轴力和长度的影响较大;建议β阻尼线的单个花边长度小于5m,以减小微风振动对β阻尼线振动的影响.     

欠平衡钻井井底气泡生成尺寸计算方法研究

欠平衡钻井过程中气层逐渐被打开时,气体将以小气泡的形式从地层进入环空流体中,气泡进入环空后将膨胀运移,变成大气泡。因此,气泡生成半径对环空流体的流动规律有重要影响。建立不同气侵量下气泡生成直径的计算模型,并给出气侵量高低的判别标准。分析得出:井底欠压值和地层孔隙半径是影响气泡生成直径的重要因素。在欠压值恒定时,气泡直径随着表面张力和孔隙半径的增加而增大,而随钻井液密度的增加而减小;随着气体侵入量的增加,欠压值增大,钻井液密度和表面张力对气泡直径的影响减弱。     

高雷诺数下双圆柱绕流诱发振动的数值模拟

基于表面涡方法研究了不同间隙比及归一化阻尼参数下,串列和并列双圆柱的流体诱导振动问题,并计算了圆柱的振动响应、流体力、振动频率等.结果表明:圆柱为刚性时的计算模拟结果与相关文献的实验结果吻合良好;在文中的研究条件下,串列双弹性圆柱具有屏蔽流的特征,涡脱落频率比刚性圆柱的大,其值主要取决于归一化阻尼而非间隙比;流体从并列双弹性圆柱分离的涡是对称的,与并列双刚性圆柱相比其平均力系数略小,但由于流体诱导振动造成的脉动力系数较大,故流体诱导振动对并列圆柱的动态响应有重要的影响.研究结果为亚临界雷诺数范围内热交换器管束的复杂流体诱导振动等问题提供了一种可能的计算方法.     

强电、强磁场对钢箱梁跨越磁浮快线轨道顶推落梁施工的影响

中低速磁浮快线轨道通电时会使周围的电场和磁场发生强烈的变化,形成强电、强磁场效应,是上跨磁浮快线轨道钢箱梁顶推及落梁施工的重大安全隐患.以长沙黄花国际机场大道工程为案例,研究强电、强磁场对钢箱梁跨越磁浮快线轨道顶推落梁施工的影响.采用大型有限元分析软件ANSOFT,对磁浮快线轨道产生的强电、强磁场进行有限元分析及数值计算,假定钢箱梁推进过程中磁浮轨道电流保持不变,通过改变钢箱梁相对于轨道的位置,研究不同工况下强电、强磁场对钢箱梁顶推落梁产生的影响,并对每一个工况进行静态分析及计算,得出相应的施工安全范围,为今后类似工程提供具有参考价值的理论和经验.     

移动磁场作用下的通电导线的非线性动力学分析

研究输电线在磁场中谐扰力作用下的主共振问题,应用动力学方法建立磁场中受谐扰力作用输电线的非线性振动。根据非线性振动的多尺度解法,得到了系统满足主共振情况的近似解,并对其进行数值计算。分析磁场变化、外部激励、调谐值、阻尼等对系统的响应。得到系统失稳的临界磁场强度,指出力幅响应曲线存在跳跃现象。     

移动磁场作用下的通电导线的非线性动力学分析

研究输电线在磁场中谐扰力作用下的主共振问题,应用动力学方法建立磁场中受谐扰力作用输电线的非线性振动.根据非线性振动的多尺度解法,得到了系统满足主共振情况的近似解,并对其进行数值计算.分析磁场变化、外部激励、调谐值、阻尼等对系统的响应.得到系统失稳的临界磁场强度,指出力幅响应曲线存在跳跃现象.     

饱和多相流体孔隙介质内部磁场梯度的探测

饱和流体孔隙介质中存在的内部磁场梯度会对孔隙介质的核磁共振产生显著影响,提出了一种基于（T2int,D）二维核磁共振方法计算饱和多相流体孔隙介质内部磁场梯度的方法,可以计算饱和水以及油水多相流体的孔隙介质中内部磁场梯度．数值模拟与实验测量表明,该方法计算的饱和流体孔隙介质内部磁场梯度是有效的．     

挤出流动的力学行为——第二报:牛顿流体的模口膨化

作者继第一报证明了模口处的横向剪切应力是产生出口弯角的根源之后,进一步对牛顿流体的模口膨化效应进行了研究。从理论上证明了模口处的横向剪切应力也是影响牛顿流体模口膨化比的重要因素。另外三个影响牛顿流体模口膨化比的力是:流体流出狭缝后外层流体对内层流体作用的粘性拖曳力,流体的惯性力和表面张力。推导出这4种力与模口膨化比的定量关系式,由这一关系式可明显看出粘性、惯性和表面张力是如何影响模口膨化的,从而解释了许多别人的实验结果和数值计算结果。     

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.