固体颗粒与通道壁面相互作用的实验研究

本文通过实验研究了在一个水平直通道和三个倾斜通道内固体颗粒沿着主气流的方向运动,与通道壁面发生碰撞及和主气流掺混的特性。实验采用了PIV测试技术,获得了在流道中固体颗粒及气流的大量的瞬态及对应的时均流场数据。测量采用流场可视化技术,再现了流场的动态细节。在对实验数据分析的基础上,总结了有关颗粒扩散及与固壁碰撞的一些规律,定量阐述了固体颗粒与壁面碰撞的规律,提出了恢复系数为粒子入射速度与角度函数的模型。     

撞击流中颗粒碰撞传热理论模型研究

建立了考虑颗粒接触面导热的颗粒碰撞传热模型,相应完善了气固两相撞击流理论模型,并对不同条件的撞击流干燥过程进行了模拟。计算结果与实验结果非常吻合,从而验证了所建模型的正确性。本文还分析了颗粒碰撞传热、加料方式以及喷嘴间距对撞击流干燥性能的影响规律。结果表明:在本文所涉及的撞击流干燥过程中,颗粒碰撞传热对干燥性能的影响并不明显;单边加料时颗粒物料的降水幅度及撞击流装置的干燥强度都明显大于双边加料的工况;喷嘴间距较大时,物料的降水幅度及装置的干燥强度均较大。     

一种新的GaAs PHEMT器件可靠性评估方法研究

通过研究应力前后GaAs PHEMT器件电特性的测量，分析了GaAs PHEMT退化的原因，从实验中 得出高场下碰撞电离的电离率与器件沟道电场峰值的关系曲线.对高场下碰撞电离率的实验 曲线进行拟合，可以得到碰撞电离率与器件沟道电场峰值的量化关系，由此可以对GaAs PHE MT器件的电性能和可靠性进行改善和评估.进一步改进GaAs PHEMT的击穿电压，将需要严格 控制沟道中的碰撞电离. 关键词： 高电子迁移率晶体管 碰撞电离率 可靠性评估     

颗粒碰撞的直接模拟算法

为研究细微颗粒间平均碰撞率,构建了直接模拟三维空间内颗粒碰撞的数值方法.对剪切流内夹带的无惯性颗粒和自由运动颗粒的碰撞过程分别进行了数值模拟,得到的颗粒平均碰撞率的模拟值与理论值的相对误差小于1%.在碰撞颗粒对的搜索过程中,引入网络排除法等优化措施,使计算量降低两个量级以上,而不增大相对误差.采用不同的Δt模拟同一颗粒群的运动,发现较小的时间步长可以避免因为截断误差增大的相对误差.在不遗失颗粒碰撞的条件下,较密的计算网格可明显减少计算量.     

里德伯Cs原子与CCl4分子的碰撞电离研究

为描述里德伯Ｃｓ原子与ＣＣｌ４分子碰撞电离实验研究中所发现的若干特征,对里德伯原子与分子碰撞的理论模型－准自由电子模型提出两点修正：（１）考虑原子实在碰撞过程中的作用,并且计入量子亏损;（２）考虑碰撞后正负离子的分离几率。利用修正的模型进行了理论计算,得到了与实验测量较为吻合的结果,。同时与其它文献结果进行了比较。     

风沙跃移中颗粒与多粒径床面碰撞的数值模拟

采用考虑颗粒碰撞的欧拉-拉格朗日数值模拟方法,对风沙跃移中颗粒冲击多粒径床面的碰撞过程进行了数值计算。在模型中,对气相采用欧拉方法建立控制方程,对离散颗粒采用拉格朗日方法模拟,颗粒间碰撞作用采用软球模型描述。计算结果表明该模型可以模拟风沙运动中颗粒冲击多粒径床面的动态运动过程。而且在多粒径非均匀床面上的颗粒起跳具有较大的随机性。这有助于进一步揭示风沙运动中颗粒碰撞起跳机理。     

振动驱动颗粒气体体系的局域态本构关系的实验验证

对准二维、水平边界振动驱动的颗粒气体体系的流体力学 参量进行了局域态本构关系的实验研究. 实验观测结果与经典动力学理论预测进行了比较.由于颗粒气体空间分布的不均匀性, 颗粒体系的整体本构关系不成立, 有必要对局域态进行分析. 局域态本构关系是指颗粒系统的局域温度、局域压强和局域数密度之间的关系. 通过颗粒速度的方向变化, 可以得到颗粒的碰撞点. 因此在计算压力张量的对角线项时, 除了动力学部分之外, 我们计入了颗粒碰撞的影响, 得到了一个约为常数的压力张量迹, 即颗粒压强的空间分布, 与流体力学理论预测以及分子动力学模拟结果相符合; 但是颗粒温度和数密度的空间分布, 在振动的正反两个方向的分量出现差异, 并且温度、压强和数密度之间的局域本构关系, 无论在低密度或高密度区域, 实验与理论预测在定性上一致, 但定量上都有较大差别. 因此经典流体力学理论在描述这样的体系时需加以修正. 关键词： 颗粒气体 态方程 流体力学     

应用PTV技术对颗粒碰撞规律的研究

为了研究稠密气固两相流中颗粒团聚的形成和破碎现象,本文提出了采用可获得颗粒运动学参数的可视化测量技术一PTV技术间接测量颗粒碰撞过程中的作用力的新思路和方法。在建立双球碰撞的运动学参数与动力学参数相互关系的数学模型基础上,设计了微球颗粒的碰撞实验并利用上述模型推演出了颗粒间作用力和碰撞能量损失等参数。     

超高速碰撞LY12铝靶产生闪光辐射的速度及角度效应

为了研究超高速碰撞产生闪光辐射的速度及角度效应,利用建立的瞬态光纤高温计测量系统结合二级轻气炮加载系统,进行了6种实验条件下的超高速碰撞实验。每组实验使用一组光纤探头,基于实验所获原始数据结合标定,通过Matlab编程处理得到了给定实验条件及光纤探头安装条件下,超高速碰撞LY12铝靶产生的闪光辐射与碰撞速度和弹丸入射角度的关系。实验结果表明,超高速碰撞LY12铝靶产生的闪光辐射在温度峰值出现前近似与碰撞速度和弹丸入射角度(弹道与靶板平面的夹角)正弦乘积的平方成正比;碰撞闪光辐射在温度峰值出现后近似与碰撞速度和弹丸入射角度正弦乘积的0.75次幂成正比,与理论推导结果基本吻合。     

高激发态钠原子与分子碰撞能量转移及分子扩散带辐射的增强效应研究

在钠原子分子混合体系中 ,实验研究了加入缓冲气体对高位态原子分子碰撞能量转移和分子扩散带辐射的增强效应 ;运用瞬态碰撞模型作了理论计算 ,理论结果与实验结果相符合     

循环床内气固两相流中稠密颗粒间碰撞的数值模拟

循环床内部的流动属于复杂不均匀的稠密气固两相流，稠密颗粒间的相互作用是影响颗粒运动和浓度分布的不可忽视的重要因素。本文采用直接模拟Monte－Carlo算法（DSMC算法）来模拟颗粒间的相互碰撞过程，并与随机轨道模型结合起来综合考虑湍流和颗粒碰撞对颗粒运动和浓度分布的影响，模拟结果预报了床内分层流动结构和颗粒在稀相区的不均匀分布，计算结果与实验定性符合。     

Effects of the mid-air collision on sand saltation

As to the fact that the effects of saltating particles’ mid-air collision on the sand transport rate are often neglected in the current theoretical models describing sand saltation movement, expressions to calculate velocity diversity of saltating particles after mid-air collision are presented through collision theory of hard ball in this paper. Then, the theoretical model of the wind blown sand movement at the steady state, taking account of coupled interaction between saltation particles and wind, is combined with the model of the mid-air collision probability to calculate the saltating particles’ mass flux at heights, the sand transport rate, and further, their changing rules. The comparison of the results with those when the mid-air collision is not considered suggests that the mass flux at heights and the sand transport rate in this paper are less, and much closer, respectively, to the corresponding experimental values. The difference between the sand mass fluxes without and with consideration of mid-air collision increases at first, and then decreases as the height increases, exhibiting the stratified characteristics. Supported by the Key Project of National Natural Science Foundation of China (Grant No. 10532040), the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 40571018 and 10772073), the New Century Outstanding Talent of the Ministry of Education of China, and the Science Fund of the Ministry of Education of China for PhD Program (Grant No. 20060730014)     

Sonochemical production of a carbon nanotube

Sonochemical production of a carbon nanotube has been studied. The carbon nanotube is produced by applying ultrasound to liquid chlorobenzene with ZnCl₂ particles and to o-dichlorobenzene with ZnCl₂ and Zn particles. It is considered that the polymer and the disordered carbon, which are formed by cavitational collapse in homogeneous liquid, are annealed by the inter-particle collision induced by the turbulent flow and shockwaves.     

突扩圆管内液-固两相流固体颗粒运动特性的DPM数值模拟

采用考虑颗粒碰撞的欧拉一拉格朗日数值模拟方法(DPM),对水平突扩圆管中液固两相流固体颗粒的碰撞过程进行了数值计算.在模型中,对液相采用欧拉法建立控制方程,对离散颗粒采用拉格朗日方法模拟.采用硬球模型描述颗粒间的碰撞作用.计算结果表明,该模型可以真实地模拟液固两相流中固体颗粒运动的动态变化过程以及颗粒的非均匀分布特征,从单颗粒层次上提供颗粒的运动信息,这有助于深入研究液固两相流中固体颗粒的运动规律.     

氧碘化学激光器输出功率的估算

 建立了激光在工作时的动态模型，即假设在单位时间内，激光介质的粒子数全部被泵浦到上能级。引入激光介质重复泵浦次数的概念，根据能量守恒原理，通过分析氧碘化学激光器(COIL)的传能机理，计算了沿气流方向变化的碘原子上能级的弛豫时间及沿气流方向变化的碰撞传能时间，并且计算了碘原子在出光区内被单重态氧反复泵浦的次数及相应的残余单重态氧数目，从而计算出碘原子在出光区的反复泵浦次数，修正了原计算COIL输出功率的公式。理论计算与实验结果均表明：当碘流量过低时，增益小于损耗，激光器不能起振；当增大碘流量时，激光输出功率也逐步增大，反复泵浦次数逐渐减少；当碘流量继续增大时，激光输出功率达到最大，且在一定碘流量变化范围内基本保持稳定；但随着碘流量的进一步增大，激光输出功率却逐步下降。     

有限远来流非对称碰撞形成射流研究

研究距离交汇点有限远的两股平面金属来流非对称碰撞的射流形成规律,给出出流厚度和流动方向的理论公式,并采用带有YOUNGS界面处理的高精度欧拉程序进行仿真验证,与KS喷管实验结果比较,符合较好.研究表明:当碰撞角确定时,来流初始位形对杵体的流动状态有重要影响,对细射流的影响不明显.     

碰撞打靶实验中的能量损失及不确定度估算

对碰撞打靶实验中的能量损失,先作理论估算,再通过实验验证.讨论二者不一致时如何获得修正值以及测量值的显著性检验问题.还讨论了实验的不确定度估算问题.得出的结论是碰撞打靶实验过程中的能量损失大部分源于非弹性碰撞,其余主要来自空气阻力.     

The collision efficiency of spherical dioctyl phthalate aerosol particles in the Brownian coagulation

The collision efficiency in the Brownian coagulation is investigated. A new mechanical model of collision between two identical spherical particles is proposed, and a set of corresponding collision equations is established. The equations are solved numerically, thereby obtaining the collision efficiency for the monodisperse dioctyl phthalate spherical aerosols with diameters ranging from 100 to 760 nm in the presence of van der Waals force and the elastic deformation force. The calculated collision efficiency, in agreement with the experimental data qualitatively, decreases with the increase of particle diameter except a small peak appearing in the particles with a diameter of 510 nm. The results show that the interparticle elastic deformation force cannot be neglected in the computation of particle Brownian coagulation. Finally, a set of new expressions relating collision efficiency to particle diameter is established.     

由astroblaster引发的对多体碰撞问题的探究

针对astroblaster多体碰撞过程,运用分离碰撞模型和同时碰撞模型进行分析,对分离碰撞模型给出了计算公式,对同时碰撞模型则进行了计算机模拟.首先,采用刚性分离模型研究二体、三体碰撞物体的运动速度、弹射高度与碰撞体质量之间的关系,得到弹射高度最大化的条件;其次,利用计算机模拟建立同时碰撞模型,研究物体弹性性质对碰撞的影响,分析物体在碰撞时加速度的变化情况,给出在同时碰撞模型下弹射高度最大化的条件.