热辐射加热液滴能量传递过程的研究

为了提高热辐射对液滴群的加热效率,针对单个液滴接收平行热辐射后的反射、吸收、透射等能量传递过程开展研究,采用区域法建立了能量传递过程的计算模型,在液滴吸收系数为1～1 000 m^-1、液滴粒径为0.1～10 mm、液滴折射率为1.1～2.0范围内,计算分析了液滴温度场的演化与液滴吸收率、液滴反射辐射、透射辐射的数量和空间分布。结果指出：在反射环节,液滴的反射率仅取决于液滴的折射率;随着折射率的增大,液滴反射率增大,反射辐射的空间分布也由顺投射方向占优逐渐转变为逆投射方向占优,现有研究范围内反射率不超过14%;在吸收环节,提高液滴吸收系数、折射率的同时减小液滴粒径是使液滴获得快速、均匀温升的有效途径;粒径的减小会导致液滴吸收率降低,使大量热辐射以透射的形式离开液滴;这部分透射辐射与反射辐射可被再次利用,统称为二次辐射;在透射环节,透射辐射总量随吸收系数、折射率或液滴粒径的减小均会增大;透射辐射的分布以顺投射方向占优。根据上述结果,给出了液滴吸收率、透射辐射定向辐射强度的经验关联式,该经验式与定义式计算结果主体偏差分别小于10%和15%;据此绘制了二次辐射数量与构成的...     

基于蒙特卡罗法的纳米颗粒悬浮液的太阳能吸收性能

基于蒙特卡罗法,研究考虑纳米颗粒散射作用下其悬浮液的太阳能吸收性能.研究结果表明:当纳米颗粒粒径较大时,颗粒散射作用对其悬浮液吸收性能的影响不能忽略;随着颗粒粒径增大,悬浮液的太阳能吸收效率先增大后减小,半径为55 nm的Cu@SiO2颗粒获得最优的太阳能吸收性能;随着悬浮液颗粒体积分数和厚度增大,悬浮液的太阳能吸收效...     

考虑复散射的颗粒群光散射蒙特卡罗算法研究

在Ｍｉｅ光散射理论对单个颗粒光散射计算的基础上，应用蒙特卡罗直接模拟方法实现对颗粒群的复散射计算，得出了不同粒径及分布、不同颗粒浓度条件下，颗粒群的复散射光强分布．该方法可用于在线颗粒测量中的复散射计算．     

边界摩擦对二维堆积颗粒体系几何结构的影响

颗粒体系在受挤压时的受力情况和滑移通道是一个极其复杂的问题。用实验的方法研究了二维晶格堆积的颗粒体系受挤压推进过程中的力学响应和结构变化情况,观察到颗粒体系在受挤压时将出现结构的坍塌和重组行为。依据实验结果,分析了边界上压力的分布、滑移通道和重组结构与边界摩擦因素和堆积角之间的关系;用静力学理论分别讨论了处于边界和中部颗粒不同的受力机制。研究表明光滑器壁较粗糙器壁容易成为颗粒滑移的通道,这种情况下颗粒体系形成的力链不稳定,容易导致结构坍塌;边壁的摩擦不会对器壁不同高度处应力的分布产生显著影响,力链的重组才是导致不同高度处应力重新分布的主要因素。     

基于二维颗粒元法的超高速碰撞薄靶数值模拟

传统基于网格数值方法在模拟超高速碰撞时存在着材料大变形引起节点位置异常变化,导致单元畸变严重使计算无法进行;尤其是超高速碰撞中引起的材料断裂、破碎等用传统网格算法很难准确描述. 为克服传统网格算法在模拟超高速碰撞时存在的缺陷和不足,用二维颗粒元法模拟直径为5 mm球形弹丸以4~7 km/s对2 mm厚的靶板碰撞. 模拟结果表明,该方法克服了计算过程中存在的网格畸变现象,模拟得到的弹丸对薄靶开孔规律和形成碎片云形貌与实验基本吻合,证实了二维颗粒元法可作为新方法模拟超高速碰撞.     

颗粒增强复合材料热性能的数值模拟研究

利用C语言编写了能生成随机分布的颗粒增强复合材料几何模型的程序,结合MSC商用有限元软件分析了颗粒的体积分数、大小以及分布形态对颗粒增强复合材料热学性能的影响。结果表明:颗粒的分布形态对材料的热膨胀变形及热传导无明显影响,但对热应力有很大影响;颗粒的大小对材料的热膨胀有一定影响;颗粒体积分数的影响和利用混合律的预测结果基本一致。     

二维心室肌中动作电位传导的数值算法研究

为了进一步探讨求解二维心室肌中动作电位传导方程的方法,采用时间分裂法将求解过程分为两步,第一步用时间步长自适应算法求解每个细胞的动作电位,第二步用交替方向隐式法或五点差分法对偏微分方程进行数值积分.仿真结果表明,在保证数值算法的稳定性和精度上,时间分裂法和时间步长自适应算法起着重要的作用.采用了时间分裂算法和时间步长自适应算法后,在计算精度上,用交替方向隐式法略高于用五点差分法去积分偏微分方程,在计算耗时上,五点差分法是交替方向隐式法的70%.     

颗粒对液-固二相润滑摩擦和温度特性影响的试验研究

文章研究了润滑油中含有固体颗粒时对摩擦副摩擦和温度特性的影响,试验在HDM20端面摩擦磨损试验机上进行,试验采用3种微米级的固体颗粒添加剂,即Al2O3、MoS2和石墨粉, 在线测量了温度的变化过程和摩擦系数;结果表明,较软的MoS2和石墨粉降低了温度,减小摩擦系数,较硬的Al2O3颗粒升高了温度,容易使摩擦副擦伤;颗粒加入量对温度和摩擦特性有明显影响,在该文研究工况下,1.5 μm的石墨粉质量分数控制在5%以内对润滑有一定改善作用,在1%时效果最好.选用1.5 μm、2.3 μm、4.0 μm、10 μm、15 μm、30 μm粒径的石墨颗粒进行了试验研究,发现从1.5 ～4.0 μm时,随着颗粒粒径的增大温度变高,摩擦系数变大,从4 ～30 μm时,随着颗粒粒径的增大温度变低,摩擦系数变小.     

全息实时干涉法测量二维温度场的实验研究

激光全息干涉法在传热研究中得到越来越广泛的应用.本文根据实践经验,讨论了用全息实时干涉法测量二维温度场的一些具体问题.本文指出了前人在实时法中利用普通吸收型全息图的缺点,提出利用位相型全息图代替普通吸收型全息图,试验证明结果比较理想.前人对干涉条纹的数学反演和光折射误差的分析仅是针对光线穿过单层介质的情况而言的,本文在此基础上进一步给出了光线顺序穿过被测介质、光学窗口和空气三层介质时其折射误差的修正公式.     

圆锥探头在准二维颗粒介质中匀速穿行的受力研究

 研究圆锥状探头匀速压入准二维颗粒介质过程中所受阻力随深度的变化,发现阻力曲线在不同深度区域呈现不同的变化规律,存在凹—凸—凹的转变。针对本实验条件下观测到的现象,分析并讨论曲线凹—凸—凹转变中出现两个拐点的物理机制,认为阻力曲线的变化来源于侵入物自身的体积效应和容器底部对颗粒结构的影响。研究表明,一般流体的静水压力描述并不适用于颗粒介质的慢速阻力行为,颗粒介质存在自身的结构规律。     

二维静态颗粒体系中转向系数与体积分数的实验研究

通过实验研究了二维静态颗粒体系中转向系数与体积分数的关系。实验结果表明,当对颗粒施加持续稳定的荷载时,颗粒体积分数增加,转向系数K呈现出先减小后趋向饱和的特性,同时随着颗粒堆积角度的增大,转向系数K呈现出先增大后趋向饱和的特性。最后从理论上讨论了转向系数与堆积角度的关系,给出了符合实验结果的参数关系式。     

基于改进有限容积法的数群平衡方程数值方法研究

采用改进有限容积法对数群平衡方程进行数值计算,数群平衡方程涉及生长、团聚过程。对数群平衡方程进行数学变换,即把数量守恒方程变换为质量守恒方程,用非均匀几何网格对计算区域进行离散,运用有限容积法对变换后的方程进行离散求解,把数值计算结果与分析解和直接用有限容积法计算数群平衡方程的数值结果进行对比。研究结果表明:只考虑生长事件,改进有限容积法计算结果与分析解基本一致,有限容积法计算结果出现了显著的失真;只考虑团聚事件,2种方法计算结果都与分析解基本一致;同时考虑生长和团聚事件,改进有限容积法计算结果与分析解基本一致,有限容积法计算结果与分析解对比出现了失真。     

基于低温性能的橡胶颗粒环氧沥青混合料研究

为了分析橡胶颗粒对环氧沥青混合料低温性能的改善作用,在选择形状特征及硬度合适的橡胶颗粒的前提下,基于抗弯拉强度、最大弯拉应变、弯曲劲度模量、脆化点温度及应变能密度对不同橡胶颗粒体积掺量下的环氧沥青混合料的低温性能进行研究,并通过室内试验对不同橡胶颗粒体积掺量下的环氧沥青混合料的水稳定性及高温性能进行验证.结果表明:橡胶颗粒的细长扁平颗粒含量越小、邵尔A型硬度越大,橡胶颗粒环氧沥青混合料的压实效果及抗松散性越好;体积掺量合适的橡胶颗粒对环氧沥青混合料的抗弯拉强度、水稳定性及高温性能影响不大,但能显著提高其低温变形能力,降低其脆化点温度,改善其低温性能;在-15℃时,5%橡胶颗粒体积掺量下的环氧沥青混合料相对未掺加橡胶颗粒的环氧沥青混合料,应变能密度提高了108.0%.     

活性炭粉末对好氧颗粒污泥形成及性能的影响研究

在SBR反应器中,以普通絮状活性污泥作为接种污泥,采用模拟豆浆废水培养好氧颗粒污泥,研究投加活性炭粉末的粒径大小及曝气量、沉降时间对好氧颗粒污泥形成的影响．实验结果表明,好氧颗粒污泥最佳培养条件为上升速度1．4cm／s、沉降时间2min、活性炭粉末粒径140目,14d污泥颗粒化．培养成熟的好氧颗粒污泥表面与内部可见活性炭;颗粒污泥表面由较多交织缠绕的丝状菌和大量的菌体而组成,内部呈孔隙、层状结构,发现有兼性厌氧球菌;具有较好的机械强度,沉降速度为普通活性污泥的5倍以上．污泥全部颗粒化后,COD负荷达2．6～3．2g／L·d,COD去除率达到70％～94％．     

二维单畴磁性颗粒磁化快速翻转特性的研究

用数值模拟法研究了二维无限大单畴磁性薄膜的磁化翻转过程和特性.比较了单轴磁性薄膜和二重轴磁性薄膜的磁化翻转,发现二重轴磁性薄膜比单轴磁性薄膜更有优势.翻转场垂直于磁化初始态且在薄膜平面内时翻转所需的时间比翻转场施加在反平行于薄膜平面内磁化初始态时翻转所需的时间要短得多,而且在磁化翻转过程中垂直于薄膜平面的偏压场发挥着重要作用.翻转场和偏压场对磁化翻转的影响程度会随着阻尼系数α取值不同而呈现此消彼长的变化.     

基于Pb_3O_4磁性颗粒的2.5维电极体系构建及性能研究

为了实现对有机污染物的高效降解,构建了基于Pb_3O_4磁性颗粒的2.5维电极体系。通过浸渍热分解法制备Fe_3O_4/Pb_3O_4磁性颗粒,以表面元素含量、复合材料晶体结构及颗粒磁性为优化指标,确定颗粒涂覆次数为6次。随后通过循环伏安性质、羟基自由基产量及传质系数等指标的对比,发现2.5维电极体系在性能上优于2维电极体系,并确定优化颗粒用量为5g。最后以酸性红G为目标物,对比两种电极体系的电催化性能,结果表明,2.5维电极体系在120min时废水脱色速率、化学需氧量(COD)去除效率、总有机碳浓度(TOC)去除效率分别为100%、67%、42.9%,每克COD降解能耗为0.62kW·h,均优于2维电极体系对应指标。Fe_3O_4/Pb_3O_4磁性颗粒在电极表面的附着使得2.5维电极体系拥有更大的固液界面面积和更好的传质条件。