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．     

底吹-机械搅拌耦合铁水脱硫的模拟

针对底吹-机械搅拌耦合铁水预处理脱硫的气体与熔体的相互作用过程,利用CFD商业软件Fluent 15.0和物理模拟的方法,针对某钢厂120t底吹钢包脱硫过程进行实验研究,并从流场、气体体积分布等方面研究了搅拌桨结构、搅拌转速、通气流量、偏心度对铁水包内钢液混合效果的影响.结果表明:使用SSB-D桨,搅拌转速200r/min,通气流量为1.5m³/h,偏心度0.4时,熔池内的流场分布得更均匀,镁蒸气气泡在铁水中更加分散和细化,增加了镁蒸气与铁水的气液接触面积,提高了镁蒸气的脱硫效率.     

PF-LBM耦合模型下Al-Cu合金的枝晶生长和气泡形成

基于Shan-Chen多相流的格子玻尔兹曼方法模拟复杂多相流系统,探索气泡在液相中的生长和运动.研究了Al-4.0wt.%Cu合金在凝固过程中枝晶与气泡的相互作用,各向异性对凝固组织的影响以及枝晶与气泡共存时溶液密度的变化情况.结果表明：在定向凝固枝晶生长模型中,气泡先在枝晶底部析出,压差导致气泡上升,流动的过程中会与枝晶产生相互作用且会出现气泡合并与消失的情况,在枝晶间密集通道处大气泡会变成蠕虫形状.模拟区域的高长比会影响枝晶和气泡的生长情况,当高长比较小时更容易产生短而小的气泡,高长比较大时更容易产生蠕虫状气泡.在等轴枝晶生长模型中,气泡在枝晶间析出,随着枝晶的生长,气泡同样会发生合并与消失的情况,并且在受到挤压时发生形变.     

井底气泡的形成过程及其平均初始直径计算

利用类比的方法对井底气泡的形成过程进行了分析研究。认为垂直井底的气泡形成过程中,气泡膨胀阶段与Kazakis微孔介质气泡形成实验相似;脱离阶段则与水平毛细管气泡脱离过程相同。利用包立炯实验数据对Kazakis微孔介质气泡初始平均直径半经验公式进行了倾角校正,结合井底气层的渗流规律得出了适合井底气泡初始平均直径计算的方法。进行了井底压差和岩石孔吼直径对气泡初始平均直径影响情况的实例分析,结果较为符合实际,能为井底多相流动的微观描述提供一定的依据。     

组合帷幕阻波帘对水下冲击波的防护特性分析

帷幕阻波帘对水下冲击波具有衰减作用,有利于水下建筑物保护,防止生态环境恶化,维持原始水域生态平衡,因此应用帷幕阻波帘减弱冲击波的破坏作用具有重要的现实意义。针对水下爆破高能量冲击波和反复形成的气泡脉动现象,设计了气泡帷幕与气泡膜帆布帘分段防护组合式帷幕阻波帘。首先应用Zamyshlyayev经验解析方法计算气泡帷幕对冲击波的压力衰减过程,在此基础上采用ANSYS LS-DYNA模块,模拟分析最优阻波帘设计方案。通过在水下4 m使用300 g乳化炸药作为爆源,距试验药包半径3 m布置水击波测点及半径9 m处布置鱼类网箱进行测试,试验结果表明,冲击波综合衰减率为97.72%～98.29%,满足了对水下冲击波防护特性的要求,验证了组合帷幕阻波帘设计的合理性。     

短时间微重力池沸腾换热及其临界热流密度机理

研究了复合柱状微结构表面(PF30-60LP)在短时间微重力下的池沸腾传热性能,并与文献中的光滑表面和柱状微结构表面(PF30-60和PF50-120)进行对比.实验结果表明,微重力条件下, PF30-60PL的临界热流密度(critical heat flux, CHF)与光滑表面相比虽有提高,但却明显低于PF30-60和PF50-120,与常重力下所得实验结果存在明显差异.微重力条件下,由于浮力缺失,覆盖于加热表面的大气泡脱离周期远大于常重力条件.大气泡覆盖于表面时间过长,导致新鲜液体补给困难是造成微重力CHF显著降低的主要原因. PF30-60和PF50-120具备非常强的毛细芯吸作用,可显著提高加热面的侧向补液能力,因此其微重力下的CHF相比于光滑表面得到了十分显著的提高.而PF30-60PL由于较大面积光滑通道的存在,表面的毛细芯吸作用被削弱,因此其CHF介于光滑表面和柱状微结构表面之间.提高微重力池沸腾CHF,关键在于提高覆盖于加热面的大气泡的脱离频率和液体对加热表面的补给能力.可行的方法有降低液体工质表面张力或提高表面对液体的毛细芯吸性,通过外部施加电场或声场加速气泡脱离,强化Marangoni对流或采用局部加热法改变Marangoni力对气泡的作用力方向,通过调控气泡合并行为增大气泡合并后释放的表面能从而促进气泡脱离等.     

小气泡扩散曝气氧传质速率研究

通过对鼓风扩散曝气系统的运行情况进行研究, 对小气泡扩散清水曝气的氧传质情况作了一系列的假定和简化, 建立了清水氧传质的理论模型, 分析了一定条件下曝气池运行情况对传质速率的主要影响因素, 并进一步确定了这些因素与氧传质速率的关系。最后对模型的物理意义及其应用进行了分析比较。     

空化初生的热力学影响研究

从非平衡态热力学理论出发,建立了有相变发生时球形气核与围流液体之间能量流和物质流的方程式．在此基础上,确定了自由气核空化初生的条件,并结合气泡动力学对此进行了深入的讨论,提出了判断满足空化初生条件的标准     

不同喷气形式下船舶微气泡减阻水池试验研究

针对一平底型船模,分别在船模底部的首、中部安装多孔硅材料板以生成微气泡,在大型拖曳水池中进行了五种拖曳速度、五种喷气量、三种喷气形式下的对比性试验,试验结果表明,在相同条件下,船模首、中部同时喷气,减阻效果均优于仅在首部喷气的情况,总减阻率达32．8％,在相同拖曳速度和不同喷气形式下,纵倾角随喷气量变化很小,可忽略对总减阻率的影响。     

6英寸重掺Sb衬底外延后表面异常解决

6英寸Sb(锑)基板是国内半导体分立器件使用的主力材料,此材料主要供客户外延使用.但近期某司的基板在外延后出现表面类似气泡状的缺陷,此缺陷异常,无法抛光去除.文章主要研究此外延缺陷与硅晶体的关系,通过试验分析此异常缺陷出现的原因,找到解决的方法.