波浪作用下海床动力反应有限元数值模拟与液化分析

基于二维广义动力Biot固结理论,提出了线性波浪作用下饱和弹性多孔介质海床动力反应的有限元数值解法。静力平衡条件和Biot固结方程组成的边值问题控制方程组可视为其特例。提出的数值模拟方法能够模拟多层非均质海床等复杂土质和地层条件,这是一般解析法难以处理的。讨论了波浪诱发海床液化机理与液化判断准则,对比计算表明驻波造成的最大液化深度往往是推进波导致液化深度的数倍。     

爆炸荷载作用下饱和土体的液化特性分析

为了研究饱和土体在爆炸冲击荷载作用下的液化特性,在LS-DYNA软件框架内,建立了适合于爆炸荷载作用下土体动力分析的实用模型,并对某爆炸液化现场试验进行了数值模拟。模拟得到的孔压时程与试验结果基本一致,表明数值手段能够较好地预测土体在爆炸荷载作用下孔压的发展规律。同时,通过数值模拟结果还可以发现,爆炸荷载作用下土体可能发生液化的区域远大于爆炸直接冲击导致结构破坏的区域。因而,在防护结构设计中,不仅要考虑结构本身的强度是否满足抗爆设计的要求,还要考虑由于周围土体液化导致的地基失效而造成的结构失稳破坏。     

旋流燃烧器气固多相流研究

本文采用数值模拟的方法对宁夏中宁电厂330MW亚临界锅炉燃烧器内气固多相流动进行了数值模拟。根据模拟出来的燃烧器内气固多相流速度场分布规律,分析得出这种新型旋流燃烧器的运行特性。     

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.     

爆炸驱动作用下固体燃料分散过程的计算分析

在分析FAE燃料分散物理过程的基础上,利用爆轰产物分段等熵膨胀原理估算了中心装药爆生气体产物膨胀范围,建立了固体燃料颗粒抛撒的二相流运动模型,获得了抛撒距离的计算方法.固体燃料颗粒尺寸、形状等影响其抛撒距离,且决定燃料云雾区内固体燃料分布的均匀性.与实验结果的对比表明了理论预测的正确性,可以为FAE燃料设计及其云雾范围控制提供依据.     

油气层渗流与井筒多相流动的耦合及应用

以油气层渗流及多相流理论为基础,将地层渗流与井筒复杂多以动结合考虑,建立了一套动态理论模型,并采用数值方法和技术进行了求解和计算分析.该模型较为全面地考虑了地层渗流规律和影响井筒多相流动的各种因素,可以动态地反映和描述油气井钻探和开发过程中各种复杂情况下井筒内多相流动特性以及对地层渗流的影响,对研究和指导油气钻探、开发和油气藏的动态描述具有现实意义.     

油藏多相渗流体系物理模拟相似参数的数值分析方法

本文提出了相似参数敏感性的数值分析方法,定义了表征相似参数重要程度的敏感因子。通过分析相似参数对于目标函数的影响程度,可以量化各个相似准数的主次关系,从而确定物理模拟中必须优先满足的主要相似准数。把该方法分别用于水驱油和聚合物驱油体系中,得到了水驱油和聚合物驱油物理模拟的主要相似参数,为物理模拟的设计和运行提供了参考。     

有机污染场地热强化多相抽提修复的模拟研究

多相抽提(multi-phase extraction, MPE)技术已成为地下有机污染修复领域的研究热点,而数值模型可以对MPE过程中污染物的迁移、转化进行高效精准预测.本研究通过对多孔介质内多相流基本物理概念的描述及迁移规律的推导分析,构建MPE修复数学模型,并对华东地区某有机污染场地MPE修复过程进行模拟概化,再现了修复过程中有机污染物的迁移、转化特征,同时对其进行细致分析,为地下有机污染修复提供理论基础和科学依据.结果表明,MPE过程中污染物在压力驱动下向抽提井方向迁移至饱和带,饱和度锋面存在明显向下收缩的趋势.模拟计算结果与实际监测值有较好的相关性,污染物的总去除率达93%,修复效果较好.此外还设置了不同MPE修复方案,模拟研究温度、抽提井压力对有机污染物去除率的影响,结果表明,有机污染物的去除率随着温度和抽提井压力的升高而升高,低温低压时低渗透层中残留的污染物难以抽出,导致其总去除率降低.     

低浓度多相流管道冲蚀磨损数值模拟

液固多相流冲蚀磨损会严重影响管道的使用寿命。以某输油管线设计为研究对象,运用Fluent软件中的Mixture-DPM双向耦合模型研究低浓度颗粒的油水多相流管道流场变化,分析集输管线整体冲蚀速率分布,得到了不同管件冲蚀磨损较严重的区域。为了进一步研究冲蚀磨损的影响因素,选取3种不同的入口流速及原油含水率进行综合对比分析,结果表明：不同管件的冲蚀磨损区域各不相同;90°弯管磨损区域主要集中在外拱壁面,三通管磨损区域主要位于下支管右壁面,渐缩管磨损区域主要位于喉部区域及出口处,盲三通在盲端1/3处形成小型旋涡,且磨损区域主要位于盲端与下支管相贯线区域以及下支管右壁面处;冲蚀速率随入口流速的增加呈指数型增长,指数系数为1.89;随原油含水率增加,冲蚀速率呈倒"U"形变化,当含水率为20%时,冲蚀速率达到最大值。     

基于多相质点网格法的大气污染仿真模拟

为了准确估计不同风速条件对单点源排放的污染物浓度时空分布、粒子抬升高度、污染物扩散范围产生的影响,本文使用以多相质点网格方法（Multi-Phase Particle-In-Cell,MP-PIC）为基础的拉格朗日粒子追踪模型对污染物扩散进行大涡仿真模拟。结果表明:低风速下,受污染源阻挡作用,污染源周边形成方柱绕流现象,污染物在下风方向分裂为两股,污染物随湍流作用在计算域内波动,且计算域内分裂状况始终存在。随着风速的增大,污染物分裂情况逐渐消失,且污染物扩散范围、粒子最大抬升高度随风速增大而减小。风速为2 m·s-1时,分裂的两股污染物之间距离为5-20 m,流场稳定时下风向1 000 m至1 300 m污染物最大数浓度为70-87个·m-3;风速为5 m·s-1时,分裂的两股污染物距离为2-10 m,流场稳定时下风向1 000 m至1 300 m污染物最大数浓度为212-300个·m-3;风速为10m·s-1时,分裂情况消失,流场稳定时下风向1 000 m至1 300 m污染物最大数浓度为407-502个·m-3。     

碱协同介质阻挡放电等离子体破解污泥

通过响应曲面法分析研究Ca(OH)2与介质阻挡放电(dielectric barrier discharge,DBD)等离子体对污泥破解的协同作用,并推测其可能机制.结果 表明:仅使用Ca (OH)2破解污泥,投加量在300 mg/g MLSS(混合液悬浮固体)时,得到较好的破解效果,反应60 min后,污泥溶解性化学...     

介质阻挡放电聚乙烯表面能改性

介质阻挡放电(DBD)处理聚合物表面可有效提高其亲水性和结合强度.利用不同工作气体(氮气和空气)的DBD对聚乙烯(PE)表面能进行改性.N2-DBD处理PE30min后其表面水接触角达到19.3°,而空气-DBD处理后最小只能达到28.7°.红外吸收光谱与原子力显微镜分析其表面发现出现新的化学基团,且形貌变得相对粗糙.随处理时间的增加,经N2-DBD和空气-DBD处理的PE无论从表面成分还是表面形貌看,前者都比后者变化程度更大.     

介质阻挡放电等离子体与淀粉溶液的反应

采用大气压氦气介质阻挡放电等离子体处理淀粉溶液.利用扫描电子显微镜观察淀粉的形貌,发现经等离子体处理后淀粉颗粒体积变小,并且更容易聚集.标准pH计检测发现,淀粉溶液pH值随着等离子体处理时间的延长呈现大幅度的下降,等离子体处理后立即检测和2 h后检测的结果基本相同.采用高效液相色谱分析经等离子体处理过的淀粉溶液,发现主要产物中含有葡萄糖和乙酸.比较传统淀粉酸水解和等离子体水解结果可见,后者水解程度明显大于前者,说明等离子体中活性成分与淀粉溶液发生化学反应,解离淀粉长链是其水解的主要原因.等离子体与淀粉溶液反应产生的酸对淀粉水解的贡献很小.     

介质阻挡放电等离子体与淀粉溶液的反应

采用大气压氦气介质阻挡放电等离子体处理淀粉溶液.利用扫描电子显微镜观察淀粉的形貌,发现经等离子体处理后淀粉颗粒体积变小,并且更容易聚集.标准pH计检测发现,淀粉溶液pH值随着等离子体处理时间的延长呈现大幅度的下降,等离子体处理后立即检测和2 h后检测的结果基本相同.采用高效液相色谱分析经等离子体处理过的淀粉溶液,发现主要产物中含有葡萄糖和乙酸.比较传统淀粉酸水解和等离子体水解结果可见,后者水解程度明显大于前者,说明等离子体中活性成分与淀粉溶液发生化学反应,解离淀粉长链是其水解的主要原因.等离子体与淀粉溶液反应产生的酸对淀粉水解的贡献很小.     

常压介质阻挡放电非平衡等离子体渗氮

利用介质阻挡放电．在自行研制的设备上进行常压非平衡等离子体渗氮．研究表明．该新工艺不仅在很短时间内在试样表面得到很深的渗层和白亮层．而且省去了真空放电下必须的真空设备．整个工艺过程操作简便。是一种很有发展前景的新工艺．此外,还分析了渗层深度及硬度随放电间隙不同的变化规律．     

DBD等离子体中OH自由基数值模拟研究

在介质阻挡放电H2O/He体系中通过解Boltzmann方程,得到电子能量分布函数,利用得到的电子能量分布函数计算电子-分子碰撞反应速率常数,建立了应用于介质阻挡放电的空间平均的化学动力学模型,研究了H2O/He体系在介质阻挡放电中,OH(X2∏)、OH(A2∑+)和电子的浓度随时间的演变以及不同气体组分对电子、OH(X2∏)和OH(A2∑+)的产生及其时间演变的影响.结果表明OH(X2∏)、OH(A2∑+)的浓度随H2O、O2含量的增加先增大后减小,其规律与部分实验结果能够较好地符合.讨论并分析了产生上述结果的主要物理化学反应过程和机理.     

大气压下介质阻挡放电的发射光谱

为了研究大气压下气体介质阻挡放电的微观机理,利用Maya2000-pro光谱仪采集了气体介质阻挡放电的发射光谱,分析了介质阻挡放电型低温等离子体反应器的放电参数、气体体积流量和气体组分对发射光谱强度的作用规律,并依据气体放电发射光谱研究了放电空间的活性物质和氮气氩气混合气的放电机理.结果表明:大气压下氮气放电会产生第2正带系的跃迁辐射光谱;氮气放电的特征谱线强度随激励电压峰峰值与放电频率的升高而增大;氮气放电的激发态物质种类不随放电参数的改变而改变;在放电功率不变的情况下,特征谱线强度随气体体积流量变化不明显;氮气氩气混合气放电时,观察到明显的潘宁效应,且气体放电的击穿电压峰峰值随混合气中氩气体积分数的升高而下降.     

介质阻挡放电中Ar－Hg等离子体辐射的研究

研究了碰撞、辐射、原子和分子的计算模型（ＣＲＡＭ）模拟介质阻挡放电中Ａｒ－Ｈｇ等离子体的动态特性．在本模型中，不仅考虑了汞原子内部能级的跃迁，也考虑了准分子的形成过程．从介质阻挡放电等离子体的非平衡特性出发，对等离子体的演化全过程进行了模拟．在发展了一种新的处理电子、离子复合方法的基础上，得到了Ａｒ－Ｈｇ等离子体的演化规律．此外，还研究了汞原子的共振辐射及其准分子辐射强度与电源频率和管壁温度的关系．其中，汞原子的共振辐射强度反转的结果是与所报道的实验结果相一致的．     

常压介质阻挡放电等离子体处理纤维的ESR研究

探讨常压介质阻挡放电(DBD)等离子体的反应机理,采用电子自旋共振技术研究经DBD处理的3种典型纺织纤维所产生的自由基.分析比较了不同处理时间,不同纤维含潮率下羊毛纤维中所产生的各种自由基的电子自旋共振谱,以及同一处理条件下不同种类纤维的ESR谱.结果表明,常压DBD等离子体反应能够有效地促成纺织纤维表面自由基的生成.纤维含潮率是平行于等离子体处理时间,纤维大分子结构等参数,是影响自由基产物的重要因素之一.当纤维中的水分含量达到一定程度时,纤维回潮会抑制等离子体处理过程中自由基的生成.     

介质阻挡放电等离子体处理对麦秸秆表面润湿性能的影响

采用常压介质阻挡放电等离子体处理麦秸秆表面,分析了放电电压、电极间距和放电时间对麦秸秆表面润湿性的影响。结果表明:麦秸秆表面经过常压介质阻挡放电等离子体处理后,表面接触角显著减小,表面自由能明显增大,润湿性得到明显改善,且其对麦秸秆外表面的改善效果尤为明显; 此外,随着放电电压的增大,电极间距的减小及放电时间的延长,麦秸秆表面的接触角呈现先减小后增大的趋势,自由能则呈现先增大后减小的趋势; 在放电电压为30 V,电极间距为6 mm,处理时间为60 s条件下,介质阻挡放电等离子体处理对麦秸秆表面润湿性的改善效果最为显著。