偶应力两层流体通过狭窄管腔时外围层的粘度效应

本文讨论了偶应力两层流体通过带有柔和狭窄的刚圆管时的流动特性,导出了速度、流量、阻抗和壁面最大剪应力的解析式,考察了外围层粘度和厚度的效应,并作了数值计算;是对单层偶应力流体狭窄流动及两层牛顿流体(粘度不同)狭窄流动的推广。     

产物分离固相化细胞反应器的设计和数学模型

设计了一种以挥发性产物和非挥发性底物为特征的四相反应器——分离器。在此反应器中,生物催化剂被固定在固体柱填充物上并与含有底物的液相接触,汽相流过柱子而将挥发性产物蒸发迸入汽相。反应器由同方向流的浓缩器和反方向流的分离器两个基本汽——液流部分组成。并建立了吸附的单层细胞稳态群体数学模型和反应器平衡状态模型。     

能耗率极值原理和重力理论交互作用下粗质颗粒的浓度垂线分布

本文同时运用能耗率极值原理和重力理论研究了固液两相流在粗质颗粒时固相浓度的垂线分布,通过探讨能耗率极值原理对“非单向性”作用问题,进一步揭示了两相流运动的机理。计算结果与实测数据有较好的吻合。其研究方法、原理、步骤也极易推广到其它各种粒径的固相。     

水翼空化流场的调控和优化研究

为抑制水力机械中水翼绕流流场空化的形成和发展,通过对比分析NACA0009、NACA0012以及Clark Y 3种经典水翼不同攻角和空化数工况下的性能,获得型线优化思路,建立了新水翼。进一步地,在新水翼上布设多个流动控制结构,通过广义模式搜索算法进行快速优化设计,对空化流场进行整体控制和局部调控。研究结果表明：新水翼吸力面凸起高度介于NACA0012和Clark Y水翼之间,最大凸起高度位置后移;新水翼的空化性能和水动力性能提升,升阻比最大提高48.8%,空泡脱落和回射流发展得到抑制;在新水翼吸力面均匀布设的多个控制结构能够对回射流起到连续抑制作用,改善压力分布;通过优化算法实现了控制结构设计的精准快速寻优,优化后的水翼性能得到了进一步提升,升阻比继续提高4.8%～13.6%,空化厚度与长度减小。型线优化和添加连续流动控制结构实现了空化流场的整体和局部控制,是提高水翼的空化和水动力性能的有效方法。     

带背景激波系的凹腔流动特性研究

凹腔作为超燃冲压发动机的一种火焰稳定器受到广泛关注,凹腔剪切层与背景激波系的相互作用影响凹腔火焰稳定器的性能。为深入分析背景激波系对凹腔流动的影响,设计了长深比为13.3的闭式凹腔,将凹腔模型前缘激波和风洞上壁面干扰激波作为背景激波系,在Ma=2的直连式风洞中开展了背景激波系与凹腔剪切层的相互作用的试验,采用高速纹影系统对瞬态流场进行了捕捉,重点关注背景激波系和凹腔剪切层的动态变化特性。采用纹影序列的本征正交分解来研究流场中的主要相干结构,采用快速傅里叶变换和连续小波变换对流场的频率域特征进行了分析。结果表明：在背景激波与剪切层相互作用下,激波结构产生大尺度振荡,凹腔内流动结构产生小尺度脉动。通过对激波位置的傅里叶变换分析,发现激波振荡的主导频率集中在90～400 Hz的范围内。通过对纹影图像的空间傅里叶变换分析,发现5 kHz以下的流场振荡主要由激波振荡引起,5 kHz以上的流场脉动主要由凹腔内流动结构引起。     

基于扩散偶法的CaO–V2O5和MnO2–V2O5固相界面反应行为比较

钒是我国重要的战略金属资源,广泛应用于钢铁、化工、航空航天等领域。钒渣作为我国最重要的含钒原料,其钙化提钒及锰化提钒工艺在钒的高效分离、尾渣利用和环境保护方面优势显著,但焙烧过程中钒酸钙和钒酸锰始终共存。两种钒酸盐的生成机理及钒与钙、锰反应能力的差异是两种提钒工艺的基本问题和共性问题,这对充实提钒基础理论和促进提钒工艺优化具有重要意义。为此,本文基于扩散偶研究方法,通过制备氧化钙–氧化钒和二氧化锰–氧化钒扩散偶,并在不同时间恒温焙烧,比较研究了钙、锰与钒组元固相反应的界面扩散行为差异;阐明了钒酸钙和钒酸锰的生成机理;进一步基于扫描电子显微镜和能谱分析研究并计算了扩散产物和扩散系数随焙烧时间的变化规律。结果表明,随着焙烧时间的延长,氧化钙–氧化钒、二氧化锰–氧化钒两组扩散反应逐渐进行。氧化钙–氧化钒扩散偶中钙和钒的分布区域边界始终清晰。而对于二氧化锰–氧化钒扩散偶而言,随着恒温焙烧时间的延长,二氧化锰逐渐分解生成三氧化二锰,钒组元能扩散到三氧化二锰内部,但仅有部分钒与锰反应形成扩散产物层。氧化钙–氧化钒、二氧化锰–氧化钒扩散偶的界面反应产物分别是偏钒酸钙和偏钒酸锰。恒温焙烧16 h后,产物厚度分别为39.85和32.13 μm,且由于组元扩散反应能力的限制,两个扩散偶均达到反应平衡。相同恒温焙烧时间内,氧化钙–氧化钒扩散偶的扩散系数略高于二氧化锰–氧化钒扩散偶,这说明钒与钙的扩散反应比钒与锰的扩散反应更易进行。     

脉冲示踪法实验误差分析

本文从理论和实验两方面分析了脉冲示踪法中脉冲时间、示踪剂输入和记录仪记录时间差、示踪剂纯度与用量和实验温度对反应器内物料停留时间分布和流动模型参数测定误差的影响,以便在实验中采取相应措施减小或消除误差,获得准确的实验结果。     

自催化反应模型的行波解

运用常微定性理论的相平面分析方法讨论了自催化反应中的Ｋａａｓ－Ｐｅｔｅｒｓｅｎ模型,得到了行波存在的各种可能结果。     

波形板汽水分离器汽水两相分离机理研究

采用分离流动模型模拟了波形板汽车分离器内的汽水两相流动,对波形板内液滴的运动轨迹和分离效率进行了数值计算,讨论了波形汽水分离器内流动的压力损失随通道结构参数和流动参数的变化 情况。     

竖壁下降液膜受热流动的不稳定性分析

利用液膜自由表面的温度随波动变化的关系,从理论上分析了饱和液膜在竖壁上受热流动因温度不均而存在表面张力波动的流动不稳定性,讨论了波数,雷诺数,壁面和液膜温差的影响。