带内锥的扩散式分离器内两相流动的数值模拟

对于一种带内锥的切向进口扩散式方形分离器,利用考虑各向异性的雷诺应力湍流模型和颗粒随机轨道模型对其内部的两相流动情况进行了数值模拟,分析了其内部不同截面高度的气相流场的轴向、切向和径向速度分布,计算了颗粒分级分离效率,颗粒轨迹等。数值模拟结果表明,分离器内呈典型的双层流动结构,方形截面在其拐角处对气流存在扰动,主要影响其切向速度,该分离器对8以下颗粒分离效率较低。ìm     

基于PLC的旋流器自动控制系统的设计与实现

为了提高旋流器的底流浓度,对细砂与水的混合液进行浓缩试验。验证了给料压力与溢流口压力的差值在一定范围内与旋流器的底流浓度正相关。以此为依据,设计了一种浓缩型旋流器的自动控制系统。该系统以PLC为主控制器,采用模糊PID控制算法,实现了对给料压力与溢流口压力之间差值的跟随;采用西门子TD400C文本显示器,实现了实时显示、人机对话和系统报警功能。试验结果表明,该系统的应用提高了浓缩旋流器的工作效率,并消除了以往通过盲目增加给料压力来提高浓缩旋流器底流浓度而产生的安全隐患,证明了该系统具有较高的工业应用价值。     

超声流量计管道流场的模拟与分析

针对非理想流场对超声流量计测量的影响，研究单、双弯管流场的流速分布特征。通过对理想层流、湍流的模拟计算，得出单、双弯管流场的流速分布关系。通过流速分布曲线和流速等值线分布情况可以看出，单弯管流场的二次流分量是两个对称的涡，纵向截面的线平均速度是对称的。双弯管流场的二次流是单一的涡，在截面侧后方会出现回流，使速度等值线及截面线的平均速度分布很不规则。     

风口布置对病房内飞沫扩散影响的数值模拟

应用湍流模型和欧拉-拉格朗日两相流模型,对标准传染病房内顶送侧排和双风口侧送床头排两种通风方式下的两相流场进行了数值模拟。比较了两种送风方式下的飞沫颗粒的轨迹和三种不同送风量(12次、30次、64次)情况下速度场和压力场。通过结果分析可知,侧送床头排风方式在30次送风时,能将病人呼出的飞沫颗粒迅速地、直接地排出,而且病人和医护人员所在活动区域速度场符合要求,传染病房满足负压条件,是比较理想的通风设计方案。     

喷气织机主喷嘴气流三维数值模拟与分析

利用计算流体力学CFD软件对主喷嘴内部气流进行了三维数值模拟,获得喷气织机主喷嘴内部气流压力、流速、马赫数等流场特性的分布曲线,并就流场的轴向径向气流速度模拟结果进行了详细的分析评价。模拟结果验证了计算模型的可行性和有效性,对于进一步了解实际系统流场特性并提高喷气织机气流性能具有重要意义。在一定程度上为主喷嘴内部流场分析和结构设计奠定了基础,为主喷嘴结构设计缩短研制周期,提高效率,节约成本提供了参考依据,是喷气织机气流引纬技术研究的一个重要发展方向。     

激光双曝光全息干涉技术在测取射流密度场中的应用

准确预测射流流场密度对引信电机的研制有着重要的作用。本文介绍一种采用双曝光全息干涉法测取射流流场密度的基本原理及实验过程。给出了射流空场和射流绕模型情况下不同速度的密度场分布及变化规律,为射流流场密度分布的定量测量提供了一种新的方法。     

湍流射流混合区长度分析

扩散式化学激光光腔内混合流场的研究对于新型激光武器的研制颇具实际意义。光能的有效利用取决于混合速度、反应过程、释热温升等过程的相互竞争。要求混合快,同时有足够的增益区长度,因而需要研究混合速率、增益区长度的定量关系。本文对二维列阵喷管的湍流混合过程给以合理的分析与假定。用两股出口速度不等的平行湍流射流之混合来模拟求解,在合理的假定条件下经坐标变换并给出混合流的相似型速度分布规律,将偏微分形式的动量守恒方程变换为三阶线性非齐次常微分方程,解得混合区边界随轴向距     

激光熔覆中粉嘴流场的数值模拟

建立了激光熔覆中由粉嘴输出的保护气体-金属粉末两相流场计算模型,应用FLUENT软件进行计算。该模型中考虑了两相流中动量和质量的传输。分析了金属粉末流场的水平方向和中心线上的速度分布规律,以及粉嘴内外粉末流的速度矢量分布规律。计算结果表明,中心线处粉末流速度分布先呈现微小的增大减小过程,而后单调递增,大约从粉嘴下方100 mm后呈线性递增;速度水平分布先在中心线附近达到最大而后在径向距离6~11 mm区间内线性递减至零。在相同的工艺参数下,应用数字粒子图像测速(DPIV)技术对同一流场进行检测,计算值和测量值吻合较好。结果表明,所建立的保护气体-金属粉末流速度场模型是可靠的,该模型对掌握流场参数分布和进一步指导粉嘴尺寸设计有一定的参考作用。     

航空平台气动光学效应对激光通信光束影响

针对航空平台气动光学效应影响航空平台激光通信系统性能的问题,研究了航空器在不同飞行速度和海拔条件下,气动光学效应对激光通信系统通信光传输性能的影响。采用大涡模拟方法分别模拟了在不同飞行速度、海拔下激光通信系统周围的气动流场,计算得到流场的密度变化分布,并根据密度数据建立折射率场,采用龙格-库塔方法求解光束传播方程并进行光线追迹,计算并分析了通信光束经过气动流场后的全视场光程差分布和斯特列尔比。仿真计算结果表明：随着飞行速度的增大,流场密度的变化更为剧烈,光程差逐渐增大,斯特列尔比降低;在飞行速度相同的情况下,随着海拔的增加,流场密度波动减小,光程差减小,斯特列尔比有所提升。所研究成果对补偿机载激光通信过程中的气动光学效应产生的影响以及获得更好的通信质量具有一定指导意义。     

旋流火焰三维温度场与速度场的同时激光测量

燃烧诊断与流场显示领域的研究热点已延伸至研发同时满足非侵入式、多参量同步测量、定量计算、多维可视化等技术要求的显示、测量新方法。研究复杂燃烧三维温度场和速度场的同时激光测量,表征燃烧化学反应和流场输运的重要特性。提出一种光偏折层析测温方法与粒子图像测速方法相结合的燃烧多参量场激光测量方法。设计温度场和速度场激光测量的实验系统,获取4方向莫尔偏折条纹和4幅火焰粒子图像。同时重建与可视化旋流燃烧温度分布和速度云图、流线、涡量等流场,并分析不同工况下的旋流火焰特性。对直接测量数据与重建结果进行对比,验证了所提方法的有效性。     

基于二维简正模式的MEMS超声分离器模型研究

基于超声波对流体中悬浮微粒的声辐射力的相关理论和一维多层谐振分离器结构模型,提出了基于二维简正振动模式的微机电系统(MEMS)超声分离器结构模型。这种超声微分离器采用两个反相位的PZT换能器触发声场,端面利用导流槽引流,通过调整分离腔中的声场分布,可以非接触、遥操控地将悬浮微粒从稳定层流形式的悬浮液中分离出来。在(1,1)阶的二维简正模式下,对分离腔的时均压力分布数值仿真验证了分离器结构模型的可行性。     

熔滴填充位置对激光焊接熔池动态行为的影响

借助熔滴作用下的三维瞬态激光焊接热-流耦合有限元模型,对不同的熔滴填充位置下熔滴进入熔池过程的匙孔三维形貌、熔池金属流动特性进行研究。数值模拟计算结果表明,熔滴填充位置对激光焊接过程中匙孔三维形貌及熔池液态金属的流动行为的影响较大。当熔滴填充位置由0.5 mm增大到1.8 mm时,对匙孔三维形貌变化的影响减弱,熔池内部挤压匙孔前壁和后壁驱使匙孔闭合的流动趋势减弱而维持匙孔壁张开的流动趋势增强,匙孔底部液态金属流动速度的波动幅度减弱。     

Study on Energy Stored in Thin Layers of MEMS Ultrasonic Resonance Separator

The particles suspending in liquid suffer acoustical radiation force from ultrasonic field. The force may cause particles movement and has special advantage to separate particles from liquid in Micro Electro Mechanical Systems （MEMS）. It is important to improve the energy stored in liquid layer so as to increase separation ability for decreasing drive demand in MEMS. Resonance may hugely increase the magnitude and generally be employed in micro separator. The summits of admittance spectrum show the resonance frequencies. It may come from resonance in one layer or multi layers in micro separator. This paper studies the difference of energy stored in layers at each rein frequency. It provides the way to select the most effect separation frequency other than admittance spectrum.     

基于哈特曼原理的两相流气相参数研究北大核心CSCD

本文提出哈特曼光线追踪的方法来测量气液两相流的气相参数,并进行了理论和实验研究。首先,采用哈特曼模板获得阵列光束,通过模拟追踪光线在气液两相流中的传播过程,研究出射光线与两相流中气泡尺寸、位置等参数之间的关系,其次,建立BP神经网络模型来实现气泡参数的准确反演,仿真结果表明,气泡定位相对误差在7%以内,气泡粒径的相对误差在±4%以内。在此基础上搭建了实验系统,以已知大小的透明颗粒在垂直管道沉降模拟单个气相通过管道的过程,进行了实验研究,结果表明气泡粒径的相对误差可控制在±6%以内。     

双侧对称抽运横流液体激光器的光束质量分析

为了提高横流液体激光器的光束质量,采用ANAYS软件分析了双侧抽运液体激光器的液体介质的温度分布,对不同流速条件下的非稳腔光场分布和光束质量M~2因子进行了数值计算。结果表明,存在一个使光束质量M~2因子较优的液体流速,并针对该类激光系统中增益和折射率梯度分布都关于抽运方向对称分布的特点,采用柱透镜补偿波前畸变效应,将光束质量因子由24降低到12.5,说明柱透镜补偿位相畸变能有效地提高液体输出光束质量。     

An All Hydrophilic Fluid Diode for Unidirectional Flow in Porous Systems

A fluid diode that allows fluid flow in one direction but blocks fluid flow in the opposite direction has wide applications including oil recovery, drug delivery, and lab‐on‐a‐chip microfluidics. Many studies are conducted to facilitate directional liquid motion on the solid surface or across thin porous layers. However, the self‐driven one‐way flow inside porous systems still remains a significant challenge. Here, a novel all‐hydrophilic fluid diode (AHFD) made of porous materials with asymmetric pores is reported, which allows capillary flow in a chosen direction. The direction‐dependent flow process and the breakthrough pressure are experimentally and theoretically examined. The proposed AHFD can have many potential applications such as functional protective clothing, microfluidic valve, and oil–water separator, and the idea can be extended to develop other all lyophilic fluid diodes such as oleophilic diode.     

细水雾测量中APV的光路布局

结合细水雾的特点和粒子的光散射理论 ,通过模拟计算和实验研究 ,对APV (AdaptivePhase DopplerVelocimeter)光路系统设计了合适的参数 ,并进行了合理布局。对细水雾雾场中粒子的特性参数进行了实验测量研究 ,对细水雾雾场的速度分布、滴径分布以及雾通量的测量等都得到了合理的实验结果。     

芯片微通道换热器的数值模拟与分析

由于水冷散热器体积小,流体在散热器内流动形式复杂,使散热器设计加工和性能测试在常规条件下有一定局限性。通过建立微通道水冷散热器三维模型,运用ANSYS软件对影响散热器性能的因素(进口水温、环境温度、进口流速)进行了模拟分析,得出了不同条件下芯片工作时的温度场分布,为后续微通道水冷散热器的优化设计提供了理论依据。