改进分子动力学的车辆跟驰模型

为了更好地研究复杂情况下的车辆跟驰特性,将车辆跟驰行为类比为分子在一维管道中相互作用的结果.已有的基于分子动力学的车辆跟驰模型利用需求安全间距和车道限速作为因素建立分子跟驰模型,忽略了车辆相对速度对驾驶员跟驰行为的影响,不符合真实的跟驰情况.因此,将车辆相对速度纳入模型结构中,建立分子相互作用势函数和壁面势函数,并据此构建改进分子动力学的车辆跟驰模型.用高精度车载定位仪器对车辆跟驰过程中的参数进行采集,利用遗传算法对模型参数进行标定并对模型进行分析,分别验证模型在不同跟驰状态下的准确性,并与改进前的分子跟驰模型进行对比.结果表明,改进的分子跟驰模型可以更有效地预测车辆的跟驰行为.     

通风环境中建筑物外窗壁面火灾痕迹的数值模拟研究

火灾现场的承受客体受到火场作用后,外观及内部结构发生变化,形成一些特殊痕迹,表现为颜色和烧损破坏程度的区别。这些特殊变化痕迹与火灾温度、燃烧持续时间、起火部位存在着对应变化的规律和联系。数值模拟与实验相比具有成本低、可行性高、灵活性高等特点,同时能够比较方便的确定不同燃料、释热率、通风条件、火灾位置等因素对火灾进程的影响。运用数值模拟技术,确定影响建筑物壁面痕迹形成的热物性参数,通过模拟通风条件下建筑火灾外窗建筑物壁面痕迹形态,测算痕迹形成条件和规律,为火灾事故调查提供定量判据。     

蜂窝密封动力特性参数的CFD数值分析方法

运用商用CFD软件Fluent,采用三维建模的方法分别建立圆柱形蜂窝密封和圆锥形蜂窝密封的几何模型,针对蜂窝密封几何结构复杂、密封间隙小且径向流动参数变化剧烈的特点,采用了六面体网格划分、增加密封间隙径向网格密度和非平衡壁面函数湍流模型等方法,依次计算出两种形式的密封结构的主刚度、交叉刚度和主阻尼,并与相关的实验数据和解析计算结果相比较,得出本文数值计算方法比原有的解析计算方法有更好准确性,为今后的蜂窝密封动力特性分析和密封结构的优化设计提供一种有效的分析手段。     

低雷诺数下沿正弦壁面下落液体薄膜的频谱特性

沿结构壁面下落的非定常液体薄膜的表面波具有复杂的特性. 对不同频率周期性扰动下沿正弦波纹壁面的薄膜流动进行了数值模拟, 并采用流体体积 (volume of fluid, VOF) 法捕捉流体界面, 分析了表面波的空间演化过程. 结果表明, 表面波的演化过程是由扰动频率决定的行波和由壁面结构决定的静态波相互作用的结果. 通过同步压缩小波变换对表面波进行空间频谱分析, 研究了壁面结构对行波波数的影响, 以及行波和静态波之间的动力学行为.     

基于SPH应力修正算法的液滴撞击超疏水壁面模拟分析

 针对SPH方法中的压应力不稳定问题,提出一种改进的Quintic核函数,相对于传统的“钟形”核函数可以更好地改善SPH模拟过程中粒子的聚集现象。应用改进模型对液滴撞击超疏水壁面过程进行模拟研究,根据撞击后液滴铺展的运动特征,分析了影响壁面摩擦阻力的因素以及摩擦阻力的作用区域。结果表明,当壁面相对浸润直径φ<1时,撞击后液滴铺展受壁面黏度系数υ'的影响不明显,而当φ≥1时,相同条件下υ'越大液滴铺展速度越小,壁面相对浸润直径的最大值φ_max越小,因此φ≥1为撞击后液滴铺展过程中壁面摩擦阻力的主要作用区域;壁面黏度系数υ'值对撞击后液滴铺展时间影响较小,不同υ'条件下液滴铺展达到φ_max的时间相近,在相同壁面条件下液滴铺展受到的摩擦阻力会随着撞击速度v₀的增加而变大,υ'与v₀大致按二次抛物线变化。     

光滑壁面明渠非均匀流水力特性

在分析激光测速试验资料的基础上，对比了明渠均匀紊流和非均匀紊流在紊流分区结构、流速分布、紊流强度和壁面切应力等方面的水力特性，指出两种流态流速分布公式存在差异，非均匀流的脉动流速、壁面切应力都较均匀流为小，并给出了用新的无量纲参数表达的适用于均匀流和非均匀流的统一的流速公式以及垂线平均流速及其位置的计算公式。     

砂岩破断面力学参数及摩擦特性研究

用粗糙度系数，壁面抗压强度和基本摩擦角作为描述破断面力学性质的参数，测定了细、中、粗3种类型砂岩的相应参数值，从实验角度研究了砂岩张拉破断面在不同法向应力条件下具备的抗摩擦应力，总结出砂岩张拉破断面遵循的摩擦规律，为煤矿开采基本顶破断后块体结构及其它岩石工程中块体稳定性分析提供了依据。     

结构参数对蒸汽喷射压缩器性能的影响

采用有限体积法离散控制方程，标准κ-ε湍流模型，近壁面处使用壁面函数修正的方法对蒸汽喷射压缩器的超音速混合过程进行数值模拟。计算并分析了第二喉管与工作蒸汽喷嘴喉管面积比、喷嘴出口截面与混合段入口截面间的距离等几何参数对喷射器操作性能的影响。数值结果表明，喉管面积比及喷嘴位置的改变极大地影响着波系结构，在一定的设计工况下，总存在一个最佳的面积比及一个最佳的距离对应于最大的喷射系数，并给出了最佳几何参数下的主要物理特征。     

水口侧孔倾角对大方坯结晶器流场和液面波动的影响

基于湍流模型与多相流模型的耦合,实现了对结晶器流动与自由液面波动行为的计算模拟.分析研究了不同侧孔倾角对对称多侧孔水口浇注大方坯结晶器内流场及自由液面波动的影响规律.结果表明:水口侧孔向下角度每增加5°,结晶器宽面和窄面冲击点位置分别下降约13 mm和10 mm;一定浸入深度下,钢水出口向下倾角的大小对大方坯结晶器液面波动影响不大,在3 mm以内;结晶器壁面附近的钢液较水口附近钢液活跃.推荐水口侧孔向下倾角为20°.