力学冲击试验中激波和类行波的作用

用NASTRAN和ANSYS软件包计算在冲击作用下试件所受的应力,其结果往往比实测值偏大许多倍.本文认为冲击在试件中诱发了激波或类行波,采用Lax-Friendrichs(L-F)格式数值模拟了激波和类行波在固体中的传播,计算结果表明应力波的作用区间很小,而且作用时间很短,表观很大的冲击力及其所做的功实际并不大.计算所得的冲击值分布与冲击试验的实测值趋势符合,定性解释了出现上述情况的物理原因.     

颗粒流动的一般本构关系

从理论上分析了颗粒流本构的最一般形式,及其在平面简单剪切流这一典型且常用的剪切流上的本构关系,颗粒群受剪从极慢颗粒流动,低速颗粒流 直到快速颗粒流动打一构可以统一起来,利用试验资料,对颗粒在空气中受剪的本构进行了分析,很好地验证了理论分析结果,尤其是,理论分析及所有试验都表明在正应力和剪切应力表达式存在流速梯度的一项,揭示在颗粒流中还存在颗粒的相对滑动及相互挤夺和,该项与普通流休珠线性粘滞应力类似     

100ZG型渣浆泵固液两相流的模拟分析

100ZG型渣浆泵具有耐磨、耐腐蚀、运行效率高等优点,被广泛应用于冶金、电力、石油等生产部门。由于输送介质的多样性和复杂性．使得对该类型渣浆泵的理论研究还落后于普通清水泵。本文采用工程上常用的Mixture多相流模型以及扩展的k-ε模型,利用改进的SIMPLE算法进行求解。对该类渣浆泵的整体固相速度分布、静压和总压分布进行模拟,从而得出压力和速度的变化规律并对渣浆泵内部许多重要过流部件进行能量损失分析,为该类型渣浆泵的性能研究提供了一定的理论依据。     

倾斜角度和动载对管内流动影响

本文实验研究了动载作用下不同倾斜角度的管内单相流、气液混合两相流以及沸腾汽液两相流的压力变化特性。通过对实验数据的处理与分析,考察了动载和倾斜角度对实验管段进出口压力的影响,获得了试验管内流体的压力变化特性。     

基于激波形状控制的定几何高超声速可调进气道概念及初步验证

针对现有定几何高超声速进气道低马赫工作时流量系数低、溢流阻力大, 变几何高超声速进气道结构复杂、附加重量大、可靠性低等缺点, 提出了一种基于激波形状控制的固定几何高超声速可调进气道概念, 给出了其实现模式, 并进行了初步的验证. 研究结果表明, 该可调进气道能够依靠自身的高压驱动来实现对口部波系、有效喉道面积的调节, 使进气道在低马赫数下的流量系数相对于常规定几何高超声速进气道提高20%以上, 前体阻力系数下降8%以上, 其性能特征对于改善高超声速飞行器的低马赫数加速性能特别有利.     

伪均质固液两相流水击压力的计算方程及验证

根据伪均质固液两相流的特征 ,推求了连续方程及运动方程 ,建立了伪均质固液两相流水击模型 ,并根据实验资料对伪均质流水击模型进行了验证 .由于该模型推导中考虑了伪均质固液两相流黏度、阻力及波速的特点 ,与单相流模型相比具有较高的精度     

伪均质固液两相流水陆压力的计算方程及验证

根据伪均质固定液两相流的特征,推求了连续方程及运动方程,建立了伪均质固液两相流水陆模型,并根据实验资料对伪均质流水击模型进行了验证,由于该模型推导中考虑了伪均质固液两相流黏度、阻力及波速的特点,与单相流模型相比具有较高的精度。     

冲泻区水动力特性的数值分析

基于三维非稳态的Navier．Stokes方程,采用有限体积法进行数值离散,在构造高分辨率STACS格式的VOF方法的基础上,建立基于气液两相流的三维自由面流动模型,并基于该模型对三维剪切流场和圆柱水体坍塌进行了三维模拟,检验其数值精度．应用该模型数值研究冲泻区内涌波（bore）在均匀斜坡上的动态传播过程．对上爬水流自由面水位高度与实验数值进行对比,结果显示数值解与实验解吻合较好,模型能很好描述水流的掺气运动．数值分析了涌波崩塌（BoreCollapse）、上冲流（Uprush）和回落流（Backwash）等过程中的自由水面、瞬时流速及床面最大剪切应力的时空分布．结果表明,冲泻区水动力结构时空变化非常复杂,模型能捕捉到高速薄层水流结构,优于前人的数值结果,研究有利于进一步了解冲泻区内的泥沙输运规律及岸滩演变机制．     

常重力和低重力条件下气液两相流实验研究

实验研究了常重力和低重力条件下水平方管内水气两相流型特征及其相互转换条件, 实验中均观察到了泡状流、弹状流、弹-环状过度流及环状流等流型. 发展了半理论Weber数模型以计入截面形状对弹状流-环状流转换的影响, 较好预测了实验观测结果. 此外, 滑移流率模型可成功预测大Froude数水平两相泡状流-弹状流间的转换边界.     

非均质底水油藏水平井沿程水淹模型

地层非均质性和井筒压降是水平井沿程见水不均匀的两个重要影响因素.本文建立了底水油藏地层两相渗流与水平井井筒变质量流的耦合模型,并给出求解方法.保持井筒沿程平均渗透率和变异系数不变,构造不同的渗透率分布,并以此为基础,利用所建模型对井筒沿程产液剖面与渗透率剖面关系、井筒沿程含水率变化规律和水平井井口含水率变化规律进行分析.研究表明,由于井筒压降的作用,沿程渗透率分布对水平井含水率的变化有很大的影响,井筒沿程产液剖面与渗透率剖面相关性沿流体流动方向逐渐变差;在井口定产液量的条件下,高渗带与跟端距离越近,高渗带处产液量越来越大、水平井见水越早、井口含水率上升得越慢、开发效果越差.     

离散型两相流动的大涡模拟

大涡模拟(Large-eddy simulation,LES)的研究正在取得迅速进展.和雷诺平均模拟(Reynolds-averaged Navier-Stokes modeling,RANS modeling)相比,LES可以给出流动和火焰的瞬态结构,并且在不少情况下可以给出比雷诺平均模拟更准确的统计平均结果.本文作者及其同事从2002年开始,用大涡模拟研究了气泡-液体流动的瞬态结构.后来从2005年至今陆续研究了气体-颗粒两相流动的大涡模拟、气体绕过单个颗粒流动的大涡模拟、以及有蒸发和燃烧的油滴周围的流动的大涡模拟.本文对作者及其同事近期进行的上述离散型两相流动的大涡模拟研究给出了简要的综述,包括控制方程、亚网格模型、数值方法、主要的模拟结果及其实验验证.     

阶梯溢流坝水气两相流数值模拟

阶梯溢流坝作为一种重要的消能结构已逐渐赢得广大学者和溢流坝设计者的兴趣. 为了深入地认识阶梯溢流坝面水气两相流的复杂特性, 引入水气两相流混合模型, 采用RNG k-ε 紊流模型模拟计算了阶梯溢流坝面水气两相流的流速、掺气浓度、初始掺气点和压力等特征参数. 实测结果验证了数值模拟的可靠、合理性, 有助于深入研究阶梯溢流坝的消能机理.     

尺寸依赖的界面能与界面应力

随着低维材料尺寸的减小,表面体积比急剧增加,界面能和界面应力对材料性能的影响显著增加。然而,目前人们对这些物理量,尤其是对其大小的尺寸效应的了解还很少。根据经典热力学理论,本文介绍了一系列无自由参数的、可模拟不同性质界面的块体和尺寸依赖的界面能以及相应的界面应力模型。已有的不同结合键类型的低维材料的实验和其它理论结果证实了模型的预测。     

定向凝固界面形态演化及其稳定性的相场法研究

采用B—S相场模型研究了二元合金定向凝固过程中抽拉速度和温度梯度两种凝固参数对界面形态演化、溶质分布、溶质截留及界面稳定性的影响．模拟结果再现了随抽拉速度和温度梯度的变化凝固界面形态发生深胞→浅胞→平界面的演化过程，比较了不同抽拉速度和不同温度梯度下一次间距、沟槽深度以及有效溶质分配系数等参数，预测了高抽拉速度和高温度梯度条件下的绝对稳定性，模拟结果与M—S稳定性理论吻合良好．     

异种纯金属固-固界面化合反应初生相孕育期的动力学极限

以最小熵产生原理、昂色格倒易关系等线性不可逆过程热力学理论为基础建立模型,讨论了在扩散焊等温、等压条件下,一对可产生界面化合反应的固相纯金属,其连接界面演变初期,异种元素互扩散与界面化合反应两线性不可逆过程的相互关系;揭示了界面反应初生相孕育期在动力学上的必然性,得到了初生相孕育期的动力学极限以及初生相的动力学临界形核尺寸,并以Al-Mo界面反应为载体,对相关理论计算值与相应实验结果进行比较,证明了其理论分析的可靠性．     

非均匀尺寸气泡形成的层流泡状流

对于非均匀尺寸气泡形成的泡状流,根据气泡尺寸分布将气泡划分成若干组,使每组内气泡尺寸近似均匀一致,对液相和每组气泡建立了基本方程.通过分析气泡在流场中的运动和受力,给出相应的本构关系式,建立了封闭的多流体模型,用于描述非均匀尺寸气泡形成的层流泡状流. 模型预测值与实验数据对比表明所建立的多流体模型能够较好地描述非均匀尺寸气泡形成的层流泡状流动.     

低热值燃料稳定燃烧的研究现状与进展

随着经济的持续发展,我国的能源需求不断增加.即便煤炭产量以及石油进口量都在不断刷新也难以保障能源的安全供给.因此,节约能源,扩大可利用的能源资源范围,对我国的经济建设极为重要.低热值燃料的应用能提高能源利用效率,但其热值低,稳定燃烧难以控制,需要在组织燃烧场、拓展可燃极限、稳定燃烧方面争取技术突破.本文将低热值燃烧技术分成两类进行了综述,一类是优化着火条件,一类是优化燃烧场结构,并介绍了国内外的一些低热值燃料燃烧实例,探讨了这方面的应用基础研究和技术开发现状.     

光与电子的电磁感应相互作用

本文论述了光与电子的电磁感应相互作用和电子云导体模型,说明了电子云形状方位因子的变化规律,讨论了电子与光之间电磁感应造成的能量交换行为,运用电子云导体模型对光与电子之间相互作用的几种情况进行分析。说明光与分子中电子之间的电磁感应相互作用确实存在,先与电子间能量交换的根源之一是它们之间的电磁感应相互作用。     

弯曲河床中底沙运动和河床变形的三维k-ε-kp两相湍流模型

建立了曲线坐标系下的三维k-ε-k_p固液两相双流体湍流模型, 模拟了弯曲河道内的底沙运动和河床变形. 计算了实验室120°弯道内水沙两相流的时均流速、泥沙运动以及床面变形, 数值结果较好地再现了实验规律. 同时, 比较了单流体模型和k-ε-k_p模型的数值结果. k-ε-k_p模型能够求解悬沙的三维速度场, 并采用零梯度边界条件获得底沙的运动信息. 计算结果表明在弯道内泥沙运动轨迹的变化比水流运动轨迹的变化平缓, 泥沙轨迹从弯道入口开始逐步偏离水体轨迹, 其偏离程度随泥沙粒径增大而增大. 通过采用底沙的运动强度和方向来求解推移质运动方程以及床面变形, k-ε-k_p模型能够比单流体模型更好地模拟弯道内的床面演变.