采样管内颗粒物流动沉积特性数值模拟研究

通过文献调研等研究方法对燃煤电厂烟气颗粒物在采样管内的沉积情况进行了讨论。为了对烟气中颗粒物进行准确采样,降低颗粒物在采样管中的沉积,通过CFD软件Fluent进行数值模拟求解,研究了不同流体颗粒物条件下采样管内的颗粒物沉积效率。结果表明：流体温度与采样管壁面温度温差越大,热泳力作用效果越明显,颗粒物越容易在壁面处沉积;同时,颗粒物粒径和流体流速的增加,也会使颗粒物在采样管内的沉积效率增加。可见,为了有效减少采样管内颗粒物沉积情况,在降低流体与采样管壁面之间温差的基础上,需要控制颗粒物粒径以及流体流速。研究结果可为烟气重金属颗粒物采样（EPA Method-29）提供参考。     

液滴与壁面碰撞模型研究

液滴在运动过程中与壁面发生碰撞后会发生破碎、反弹、附着等现象,这取决于液滴的尺寸、入射速度和角度,以及壁面的粗糙度、温度等因素.为了研究这个问题,在考虑以上因素的基础上,建立了液滴与壁面碰撞模型,并结合欧拉-拉格朗日两相流模型,分别对单液滴、水滴与壁面碰撞的情况进行了数值模拟.计算所得的结果与预期相同,并且与试验结果也吻合得较好,从而证明了所使用的液滴与壁面碰撞模型的正确性和合理性.     

任意欧拉-拉格朗日耦合框架下三维非定态可压缩流体流动的数值模拟

在欧拉与拉格朗日耦合的框架下,利用有限体积法对非定态三维可压缩流体流动问题给予研究,开发了一般网格下的通用计算程序 该程序适用于计算复杂几何边界条件、运动边界条件等情况下流体流动问题 作为例子,计算了简单中间包内流体的流动情况,给出了随时间变化的流场分布      

全向蓄电池侧面叉车横向稳定性运动学分析

基于全向蓄电池侧面叉车的实体模型,考虑轮胎的刚度和阻尼的情况下建立了其运动学简化模型,运用欧拉-拉格朗日方法建立了相应的运动学方程。针对该车作业状态下存在的可能隐患,对其货叉外伸最大值后加速下放作业时的危险工况的横向稳定性进行了仿真计算和分析,与试验结果对比表明运动学方程分析的正确性,为设计提供了理论依据。     

波流混合作用的完全非线性数值水槽模型

针对海洋环境的波流混合作用问题,本文利用时域高阶边界元方法建立模拟波流混合作用的完全非线性数值水槽模型,其中自由水面满足完全非线性自由水面条件.采用混合欧拉-拉格朗日方法追踪流体瞬时水面,运用四阶Runga-Kutta方法更新下一时间步的波面和速度势.为了避免由于网格运动变形而引起数值不稳定问题,在每一时间步内对网格进行重新划分,通过采用二次形状函数计算新网格的物理量和几何量.与原Boussinesq模型结果对比吻合很好,验证了本模型的准确性.进一步研究了水流作用下波面的变化及水流对波浪非线性的影响,逆流使波浪非线性进一步增强,而顺流使波浪非线性减弱.     

载气式同轴送粉3D打印喷头粉末流场数值分析

针对现有3D打印设备铺粉工艺在缺损零件修复上存在的局限性,提出了一种将送粉与送胶集成的载气式同轴送粉3D打印喷头设计方案。完成了同轴喷头结构设计,建立了粉末流聚焦浓度与混合流速度的数学模型,分析了在固定流速和固定送气量时粉末流汇聚浓度与混合流速度沿轴向的变化。在气固两相流理论基础上,建立欧拉-拉格朗日模型对载气式送粉喷头的气固双相流进行了耦合计算,得到了不同粒径分布的两类粉末颗粒材料对特征参数的影响。结果表明,简化数学模型与欧拉-拉格朗日模型结论一致：送气量、送粉量以及颗粒特性主要影响粉末流聚焦浓度和传送速度,对聚焦焦距影响较小,聚焦焦距主要受送粉通道倾角和气流通道宽度影响。载气粉末流特征参数的获取,为优化粉同轴送粉喷头结构参数和零件成型参数提供了依据。     

下游圆柱涡致振动的升阻力特性及涡脱落模态分析

采用分块耦合方法结合任意拉格朗日欧拉法数值求解非定常二维不可压缩NS方程和Poisson
方程，分析了下游圆柱涡致振动的涡脱落模态以及升阻力特性。圆柱振荡频率比值为0.30～1.49。分析了
各种模态之间相互转化的跃迁点、升力与振幅间相位和模态间转化的关系，以及初始涡量形成的差异与模
态间转化的关系，研究了当涡脱落向下游移动时的演化和重组现象。研究发现，涡的横向和流向间距以及
涡街的大小随频率比的变化而变化；存在3种典型的涡脱落模态，即2P、2S 和 P+S模态，各种模态之间相
互竞争从而促进了流体与结构间相互作用的发展。     

氧化物在2519-T87铝合金搅拌摩擦焊接头孔洞缺陷形成中的作用（英文）

使用光学显微镜、扫描电子显微镜、电子背散射衍射仪和电子探针显微分析仪研究了氧化物在2519-T87铝合金搅拌摩擦焊接接头孔洞缺陷形成中的作用,并采用基于任意拉格朗日-欧拉方法的ABAQUS三维热力耦合有限元模型对材料流动进行分析。氧化物存在于接头隧道孔洞的边缘和微孔洞中。根据氧元素的分布和材料的流动行为,可知在搅拌摩擦焊接过程中,合金表面的氧化物往往沿着塑性材料的流动方向向下流动,聚集在肩部影响区和搅拌针端部影响区交汇处的材料流动薄弱区域,并因此阻碍材料的接触和扩散。由于材料流动不足,因此塑性变形较小,导致产生的压力不足以压合积累的氧化物,从而导致孔洞缺陷产生。     

侧向载荷下圆柱壳体断裂的ALE法数值模拟

为了了解侧向爆炸冲击载荷下圆柱壳体断裂过程,采用任意拉格郎日-欧拉方法、爆轰产物采用JWL状态方程对侧向爆炸冲击载荷作用下圆柱壳体断裂过程进行了数值模拟和分析．模拟结果表明,圆柱壳体爆炸断裂所需炸药量与壳体壁厚为递增线性关系,且这个线性关系的斜率随壁厚不同而改变．在其他条件相同的情况下,壳壁越厚,增加炸药量爆炸时壳体单元最大应力增加越慢．     

沉箱码头地震液化任意拉格朗日欧拉方法大变形分析

为解决传统UL方法在大变形分析中由于网格畸变出现分析中断的问题,基于水土二相混合理论和算子分离技术,开发了一种解耦合任意拉格朗日欧拉方法(ALE方法),并将其用于松砂地基沉箱码头地震液化大变形分析。ALE方法能够在UL方法失效时完成强震作用下松砂地基沉箱码头的地震响应分析,保证网格整体质量并提供误差较小的数值解。此外,将ALE方法用于松砂地基沉箱码头地震液化减灾措施评价,为松砂地基下沉箱码头优化设计提供了一种途径。结果表明：松砂地基条件下,加密置换区土体能显著减小沉箱结构的位移和沉箱趾部前端隆起;对于置换区不加密的情况,加密回填区土体能减小沉箱结构的位移,但对置换区加密的情况,加密回填区土体对沉箱结构的位移无明显减小作用;置换区和回填区均存在临界有效加密范围,超过此范围,沉箱结构的位移响应无明显变化;碎石桩结合置换区和回填区加密措施能进一步减小沉箱结构的位移响应,并提高沉箱结构的抗液化潜能。     

流态对粒子在矩形风管内沉降影响的模拟分析

采用雷诺应力模型（RSM）和随机轨道粒子模型模拟了粒径在10~200μm范围内的9组粒径的粒子在入口平均风速分别为2、4、6、8 m/s时,在截面尺寸为160mmx120 mm的光滑水平风管内各表面的沉积,重点分析了流态对粒子在矩形空调风管内沉降的影响.结果表明,流态对粒子在通风管道内沉积的影响较小.     

通风管道内温湿度对颗粒沉积的影响

于矩形断面0．3m×0．2m、长度3m的通风管道中,对完全发展湍流中的颗粒沉积进行了模拟计算。由于空调通风管道内空气温、湿度有所变化,因此综合考虑了热泳力及湿度对颗粒沉积的影响,采用拉格朗日法随机轨道模型进行了3000个颗粒沉积的模拟研究。在粒径范围0．01～50μm、管道风速5m／s的条件下,得到了无因次沉积速率随无因次松弛时间变化曲线并与前人的研究结果进行了比较,结果表明曲线呈现“V”形分布,模拟结果与前人研究结果基本一致。针对粒径19m的颗粒,调查了温度及湿度对颗粒沉积的影响,结果表明由气流与管壁的温差产生的热泳力加速了颗粒沉积,并随温差的增加而呈提高趋势;随着空气相对湿度的提高,颗粒沉积速率也相应增加,     

公共建筑厨房两种通风模式的数值分析

通过CFD软件,对置换通风和混合通风在厨房通风的应用进行数值模拟,并对模拟结果分别从温度场、速度场、CO2浓度场进行对比分析,得出置换通风以低速在底部形成空气湖,由室内热源形成的热羽作为动力向上运动,从人体头部到脚踝,风速差和温差都比混合通风相对较小,对人不会产生吹风感,且能够较好地排除CO2,可使室内工作区得到较高的空气品质和人体热舒适性.因此在进行厨房通风设计时,选择合适通风方式,既能够节能,又能有效地排除污染物.     

内置式PV-Trombe墙自然通风的数值研究

提出了一种新的内置式PV-Trombe墙模型,并通过CFD方法对自然通风进行了数值模拟。分析了太阳辐射和流道宽度对气流模式和通风量的影响。结果表明,太阳辐射、流道宽度和高度对通风量的影响非常明显。通风量随太阳辐射强度和高度的增加而增大。当流道宽度从0.1m增加到0.4m时,通风量呈单调递增趋势,然而当宽度增加到0.5m时,流道顶部区域的空气出现回流并且通风量开始减小。对于3m高的模型,最大通风量出现在流道宽度等于0.4m时。流道宽度是影响流道内空气自然对流的流动形态的主要因素,当流道宽度尺寸在0.1~0.4m之间时,流道内的空气为层流热分层流动。当宽度超过0.5m后,流道上部区域出现的回流使得热分层流动消失,空气从层流向湍流转变。     

污泥池水流特性数值分析

采用雷诺平均N-S方程以及标准k-ε湍流模型,在以压强连接的隐式修正法(SIMPLE-C)算法建立的压力速度校正方程基础上,对水厂污泥池的三维水流动进行了求解。数值模拟结果与污泥池使用过程出现的问题较符合,计算结果和结论对水厂污泥池的结构改造及优化设计具有指导意义。     

自然通风条件下高大工业厂房火灾数值模拟

目的研究工业厂房火灾温度场和烟气蔓延情况,为指导工厂火灾时人员疏散和降低财产损失提供理论依据.方法采用计算流体动力学(CFD)方法,选取沈阳地区某高大工业厂房为研究对象.分别截取气楼排烟出口平面和排烟门平面作为观测面,模拟自然通风条件下,室外风速对厂房火灾温度分布和烟气蔓延的影响.结果得到不同室外风速下截面温度及CO2质量分数分布图.结论通过对模拟结果的分析和比较,得出工业厂房自然通风对火灾烟气蔓延规律的影响.当这种高大工业厂房发生火灾时,单纯依靠自然通风排烟不能达到有效防止火灾烟气蔓延的效果.     

Deposition behavior of multi-particle impact in cold spraying process

In the practical cold-spraying process, a number of particles impact onto a substrate and then form a coating. To study the deformation behavior and multi-particle interactions, single-particle, two-particle, and three-particle impacts were simulated using the ANSYS/LS-DYNA version 970. A copper coating was prepared and scanning electron microscopy (SEM) was employed to analyze the microstructures of the powders and the coating. Numerical results reveal that the critical deposition velocity is 600 m/s for a...     

颗粒扩散管长影响因素的数值模拟

为快速完成不同海拔地区沙尘天气模拟实验系统的设计需求,运用FLUENT软件对该实验系统中颗粒扩散管长的影响因素进行了数值模拟,分别对高、低风速下的模拟结果进行了无量纲分析及数据拟合。研究表明:导流器开度是控制颗粒扩散管长不至过长的重要影响因素,模拟数据拟合结果可为快速完成该实验系统的初步设计奠定基础。     

3D流场数值粒子跟踪的误差分析

在可视化的数据流模型中引入误差处理,对3D流场的数值粒子跟踪进行误差分析。针对Runge Kutta方法的粒子跟踪,讨论了局部误差控制方法,同时采用Richardson外推、改变单步误差容限重复积分等方法来估计全局跟踪误差,最后给出了几种误差可视化方法。误差可视化结果图像清楚地反映出了粒子轨迹的可信度。     

基于CFD的水轮机内部流场数值模拟与分析

为预测水轮机内部的流动规律,建立水轮机二维几何模型,并对其进行结构化网格的划分,运用计算流体力学软件,采用标准 k-ε湍流模型和simple算法对粘性流场中水轮机内部复杂的流场变化进行了数值求解,获得了水轮机内部的流场分布云图,分析水轮机的流场特征,并将预测值与实验值对比,为水轮机的理论设计和性能预测提供依据。