二维不可压缩流体界面的数值模拟

采用基于MAC交错网格的变密度投影方法求解Navier-Stokes方程以及用VOF／PLIC方法追踪运动界面，直接模拟了capillary wave算例和经典的平面混合层算例，计算结果与精确解以及已有的研究结果符合良好。同时计算了含表面张力的两相平面剪切流动模型和平面迹模型，直接验证了已有文献的结果，并发现了平面迹失稳破碎过程中的相邻涡和相邻峰的合并现象。     

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．     

Euler方法中的不分裂输运算法

为解决用Euler方法求解多种介质的流体力学问题时,物质的输运中维数分裂算法容易出现重复或遗漏的问题,以Youngs界面重构技术为基础,输运步中采用维数不分裂算法,除了考虑相邻4个网格的输运外,同时还考虑斜对角网格的输运计算,有效地解决了消除重复或遗漏输运的问题. 论证了不分裂算法的合理性,给出了向相邻8个网格输运的所有可能分配量的表达式. 数值模拟结果表明,不分裂输运算法的精度有所提高.     

气泡群动力特性模拟分析

采用VOF(volume-of-fluid)中的PLIC(piecewise linear interface calculation)界面重构方法模拟研究了三维气泡群的上升过程及其对周围流场的扰动.重点分析考察了大量气泡上升过程中的动力学特性,伴随着随机的碰撞与融合等现象,气泡分布经历了由规则到扇形体再到随机的过程;在大雷诺数时融合过程表现为整体行为.受到融合过程的影响,周围流场表现出明显的振荡现象,且气泡群中心受到的扰动高于外围流体.     

单液膜气泡聚并和连接过程的移动粒子半隐式法数值模拟

为了研究单液膜气泡单层液膜包裹气体的特殊结构形式和内外壁面均受气液表面张力的特殊力学形式,在拉格朗日框架下采用无网格移动粒子半隐式法并基于表面自由能表面张力模型,建立了单液膜双气液界面表面张力模型,从而实现了单液膜气泡振荡变形过程中的复杂界面计算和捕捉。在此基础上对2个单液膜气泡的聚并和连接过程进行了模拟分析,获得了典型的流动现象和液膜变形特征与规律,发现减小表面张力系数或增大黏性系数均会减弱气泡变形过程中表面张力项的变形主导作用。为此,提出了凹点切线法用于计算连接型气泡的液膜夹角,明晰了连接型气泡的形状。计算结果可为工业消泡技术提供一定的理论依据。     

表面张力对固壁近旁空化气泡溃灭特性的影响

导出了考虑表面张力影响下模拟固壁附近溃灭空化气泡特性的边界积分方法及数值求解方法．首次在本研究领域采用ENO插值方法进行网格重分，而无须对每点计算结果进行人为光滑化就能模拟气泡的大变形．对算法各个环节的分析及比较结果说明本数值方法和程序是正确的．数值模拟结果显示，表面张力对固壁附近小空化气泡溃灭特性的影响是非常显著的．     

静止液体中顶部浸没管口处气泡形成的数值预测

综合分析气泡的受力,基于动力学平衡建立了长大-脱离的两阶段气泡运动方程.对顶部浸没管口处形成气泡的尺寸进行直接数值预测.分析了气体流量、管口内外直径以及表面张力、液体粘度和液体密度对气泡尺寸的影响.并将计算结果与实验结果进行了对比,两者吻合较好,变化趋势一致.研究表明:气泡尺寸随着气体流量以及管口的内径和外径的增加而增大.气体流量和管口内外径都是影响气泡尺寸的重要因素;在一定气体流量下,气泡的直径随着表面张力和液体粘度的增加而增大,而随着液体密度的增加而减少;随着气体流量的增加,液体粘度对气泡尺寸的影响增强,而液体密度以及表面张力对气泡尺寸的影响减弱.     

IDEAL算法在OpenFOAM界面两相流求解器中的实现与性能分析

针对IDEAL算法在界面两相流数值模拟中的应用主要基于结构化网格或二维非结构化网格,难以在复杂问题中推广应用的难题,将IDEAL算法植入到了开源计算流体力学软件OpenFOAM的界面两相流求解器interFoam中,然后通过二维液柱倒塌、二维单气泡上升、三维异轴双气泡上升以及三维起伏管段气液两相流4个算例对IDEAL算法与OpenFOAM软件中采用的PIMPLE算法进行了计算性能分析。研究结果表明:IDEAL算法的计算时间较PIMPLE算法减少了17.6%～+∞;在部分工况下PIMPLE算法难以收敛,而IDEAL算法仍然可以快速获得收敛解。研究结果为IDEAL算法在复杂界面两相流问题中的推广奠定了基础。     

静止钢液中影响钢包孔口处底吹气泡的因素

运用气泡形成的两阶段模型,分析在一定气体流量下,静止钢液中通过钢包孔口连续溢出气泡的形成过程。通过MATLAB编程计算得到气泡的脱离直径。对影响气泡脱离尺寸的气体流量、孔口直径和表面张力因素进行分析,并将气泡直径的理论计算值与数值模拟结果进行比较。从理论计算结果以及与数值模拟对比得出:随着气体流量的逐渐增大,气泡的脱离直径总体变化趋势为由缓慢增大到迅速增大;在较小的气体流量下,气泡脱离直径受孔口直径和表面张力影响显著,随着流量的增加其影响越来越小;孔口边缘的润湿性对气泡脱离尺寸的大小起决定性作用。     

欧拉网格中基于VOF方法的表面张力项处理方法

为了考察表面张力对液滴破碎的抑制作用,采用Brackbill的CSF模型,研究基于VOF界面处理方法的表面张力项离散模式.将其用于欧拉网格中,模拟了激波和拉伸流场中液滴变形与破碎过程.算例结果表明,Bussmann模型能够很好地解决VOF函数的表面张力离散问题.     

电解质对溶液中气泡大小的影响

本文利用激光粒径分析仪，研究了在鼓泡塔反应器中电解质溶液对气泡大小的影响。实验结果表明，气泡表面吸附电解质离子后改变了气泡表面的性质，抑制了气泡的聚并，使气泡的平均直径减小。还发现气泡大小与电解质溶液的离子强度有关，而与离子的类型关系不大，并得到气泡直径与离子强度的关联式。     

磁泡点阵

实验发现系列脉冲偏场能形成磁泡点阵,并给出了其形成规律,为磁泡点阵的形成提供了一种方法。     

气泡生长及脱离过程中下边缘的迁移行为

基于高速摄像技术记录静止液体中气泡生长及脱离过程,并采用Image-Pro Plus 6.0软件进行后处理,研究了两种管径下气泡生长过程的形状变化.实验结果表明:由于不同管径下气泡生长过程中起主导的作用力不同,导致小管径生成气泡的高宽比随时间变化呈先陡后缓的上升趋势,大管径生成气泡的高宽比随时间变化呈先缓后陡的上升趋势;由于生长前期不满足脱离条件,小管径生成的气泡会出现下边缘向液体侧迁移的现象;大管径生成的气泡在气液面与固液面夹角小于接触角时即达到脱离条件,因此不会出现迁移;3.80 mm气泡脱离上浮的临界高宽比稍大于9.28 mm气泡相应值.     

硬磁泡参数测量

本文介绍硬磁泡的几个参数及其测量方法,具体介绍了普通硬磁泡最大缩灭场Homax、Ⅰ、Ⅱ类哑铃畴崩灭场H_(DB)~Ⅰ和H_(DB)~Ⅱ的测量方法。     

脉动流化床气泡特性的研究

为了研究脉动流化床气泡特性,对流化床内气泡的特性进行了二维冷态模拟实验．利用摄像机捕捉流化床气固瞬间的流动状态,通过对图像进行分析,比较了脉动流化床和传统流化床内气泡尺寸,探讨了气泡平均上升速度和气泡尺寸受脉动参数和物料特性的影响．从实验可知,脉动气流可以抑制大气泡的形成,促进气固间的接触,且气泡的平均上升速度随脉动频率的增加有降低的趋势．     

石榴石磁泡膜饱和磁化强度的两种测量方法

用振动样品磁强计（ＶＳＭ）测量了石榴石磁泡膜饱和磁化强度Ｍ，并与用磁光法测量的结果进行了比较，发现用两种方法测得的Ｍ随温度的升高而下降的趋势存在着明显的差别，用ＶＳＭ测得的下降趋势缓慢，用磁光法测得的下降趋势迅速，这就引出一个问题，与磁光法测量Ｍ有关的理论可能存着不足。     

煤层气分子成泡的微观过程研究

运用化学理论对煤层气分子(主要成分为甲烷)在地层水的溶解和成泡过程进行了描述,对成泡过程的受力与做功进行分析,并结合生产实际讨论了温度、生产压差、地层水矿化度、压力降和孔隙介质的大小对甲烷分子成泡规律的影响.研究表明:甲烷分子在水中成泡包括甲烷分子在水中的溶解、局部聚集成核、成泡与气泡的破裂和气泡的生长与稳定4个过程.上覆压力越小,开发的压力降越大越有利于甲烷分子脱附后形成稳定的气泡;在煤层气开发初期,甲烷以扩散方式运移,低温和低矿化度有利于气泡的生成.     

考虑盐度因素的水中气泡上升规律表征研究

对考虑海水盐度因素的气泡上升规律进行研究,主要包括不同海水盐度对气泡脱离体积、瞬时稳态上升速度的影响。通过搭建气体水下排放试验台,使用常压空气和8种不同盐度的海水液体分别作为实验的气相和液相,将气泡划分为低雷诺数缓慢上浮及高雷诺数快速上浮两种运动状态;并分别进行实验。用高速摄影技术对气泡运动进行实验观察;并通过MATLAB编程对拍摄的图像进行分析处理。测定气泡脱离体积及瞬时稳态上浮速度。结果表示,气泡受海水密度、表面张力、黏性系数等物性条件共同作用,在低流速非射流工况下,随海水盐度的增加,气泡脱离体积减小;瞬时稳态速度属于低雷诺数上浮时,随盐度升高而增加明显;而属于高雷诺数上浮时,瞬时稳态上浮速度随盐度升高而缓慢降低。     

房地产市场投机泡沫实证分析——以青岛市为例

在投机泡沫理论的基础上建立了包含时滞变量的房地产投机泡沫检验模型,并对1999~2007年青岛市房地产市场投机度及历年泡沫含量及积累量进行了实证分析。研究结果表明青岛市房地产市场在历年发展过程中始终存在较大的投机性泡沫,投机性泡沫的产生主要集中在2001~2004年,在此期间,泡沫积累量呈持续上升趋势,且调整速度迅速。     

气体性质对单泡声致发光平衡参数空间的影响

构造了一个描述气泡宏观运动的均匀非绝热模型,结合气泡的平衡机制,分析了空气和惰性气体的各种特性对单泡声致发光的平衡参数空间的影响．发现气体性质通过对平衡参数空间的影响对单泡声致发光起着重要作用．其中热传导系数起着主要作用,它的减小将导致气泡的平衡半径与压缩比增大,并导致发光亮度的增强．