流体物性对空化气泡溃灭过程影响研究

文章采用VOF模型,模拟近壁面气泡在流场中的溃灭过程,研究了流体的不同物性(黏性和表面张力)对气泡溃灭过程的影响.结果表明:在近壁面,空泡将形成非对称溃灭;因水锤作用,引发高速射流在壁面产生高压而形成空蚀破坏;流体的黏度越大,气泡的溃灭周期越大,射流压强越小;空泡溃灭的周期随液体表面张力的增大而减小,射流压强随表面张力...     

文丘里管反应器空化泡的动力学特性

应用四阶Runge-Kutta法,对空泡径向非线性方程进行数值模拟,分析了文丘里管反应器内空泡的成长与溃灭特性以及湍流作用、空化泡初始半径、入口压力对空化泡运动特性与形成压力脉冲的影响规律.结果表明:在湍流作用下,气泡崩溃时压力脉冲远大于非湍流的效果,初始半径越小,压力脉冲越大,入口压力变化对压力脉冲影响有一最佳值.     

土壤失水干燥的动力学实验研究

对不同质地的土壤失水干燥的动力学过程进行了试验研究．结果表明，不同质地土壤失水干燥过程存在3个阶段：稳定失水阶段、快速失水阶段和土壤干燥阶段；设定干燥温度和土壤的初始含水率对失水干燥速率有较大的影响，设定温度越高，失水速率越大，土壤由湿变干越快，初始含水量越大，土壤由湿变干的时间越长；在同一的温度和初始含水量条件下，失水干燥速率与土壤质地无关；土壤失水干燥的动力学曲线可用二次多项式进行描述．     

挤压速度对Ti6Al4V钛合金等通道转直角挤压过程 影响的数值模拟

采用Deform-3D有限元软件,对样品初始温度为900℃的Ti6Al4V钛合金等通道转直角挤压在0~5 mm/s的下压速度范围内进行了数值模拟。模拟计算结果表明：在相同的挤压速度下,试样通过转角后的温度降低速率减小;挤压速度越大,挤压过程所需的荷载越低,应变累积越小,等效应力越低,应力集中现象越少,挤压过程中试样的温降越小;本研究条件下,挤压速度值选定为5 mm/s。     

滨海软黏土蠕变特性的三轴试验

为探讨天津滨海典型软黏土的蠕变特性,利用英国GDS动三轴试验系统,开展了考虑围压、加荷比以及排水条件等因素下的三轴蠕变试验研究,得到了不同条件下滨海软黏土的应力．应变．时间关系曲线．试验结果表明：天津滨海软黏土具有非线性蠕变特性,其蠕变变形演化特征受结构性制约,低围压条件下,蠕变等时曲线近似为线性,无明显的屈服特性;当围压较大时,蠕变等时曲线呈现折线特性;排水条件下的蠕变等时关系曲线比不排水条件下的非线性程度明显,排水条件下其体变性状总体上表现为剪缩,蠕变变形速率和变形量均低于不排水条件;不排水条件下软黏土的初始蠕变变形速率和变形量与围压和加荷比有关,相同偏应力水平下,固结压力越大,初始蠕变速率越大,达到稳定蠕变阶段的时间越短,蠕变变形量越小;初始固结压力一致时,加荷比越大瞬时蠕变速率越大。破坏应力值越小．     

大尺度溶洞型油藏压力响应特征

由于多重连续介质模型无法有效模拟大尺度溶洞与地层流动过程,需要建立新的缝洞型油藏试井解释模型研究非均质缝洞型油藏流体流动规律。将溶洞简化为一个等势体,内部压力处处相等,溶洞外流体流动满足达西定律,利用溶洞质量守恒建立了含大尺度溶洞缝洞型油藏数学模型,基于直接边界元方法对数学模型进行了求解。绘制了溶洞压力导数曲线及井底压力双对数曲线和井底压力导数曲线,研究发现,溶洞在井底压力导数曲线双对数图上反映的是一个先上凸后下凹的特征,溶洞半径越大,井底压力曲线上凸下凹幅度越大;溶洞离井距离越大,井底压力导数曲线上凸出现的时间越早。相同溶洞半径情况下,离井距离越小溶洞压力导数峰值越大;相同溶洞离井距离情况下,溶洞半径越大,压力导数峰值越小。     

AZ31B合金的铸轧组织

利用金相及扫描电镜对AZ31B 合金热模拟和铸轧样组织结构进行研究.研究结果表明在不同应变量下,热模拟样品的晶粒粒度均随应变速率的增加而减小,而当其他条件相同时,变形量越大晶粒粒度越小,冷却强度降低,合金呈典型铸态组织;利用铸轧技术生产的AZ31B 合金,当应变速率一定时,随着初始铸轧温度的降低,铸轧态板材的树枝晶粒度逐渐减小;而在初始铸轧温度一定时,随着应变速率的增大,铸轧态合金板材的树枝晶粒度也逐渐减小;而随着应变速率的提高,树枝晶沿轧向呈流线状排列的趋势增强;在AZ31B 合金铸轧过程中,轧制力不能太大,否则容易引起热裂.     

单个蒸汽气泡溃灭过程的边壁效应数值研究

采用数值模拟的手段,耦合流体体积(VOF)多相流模型和自然空泡模型,通过改变单个蒸汽气泡距竖直固壁和水面的距离,计算了这2类边壁共同作用下的溃灭过程.在溃灭的前期,气泡外形主要受水面边壁影响,呈远离水面向内凹陷的趋势;在溃灭的后期,固壁的影响凸显,凹陷的方向逐渐指向固壁.当气泡离固壁越近,溃灭时间越长;当气泡离水面越近时,溃灭时间越短.对固壁上的压力峰值,气泡距竖直固壁的距离起决定作用.     

多孔铜合金高温压缩蠕变行为的数值模拟

采用RDL05电子蠕变疲劳试验机,在不同温度（550,600,650,700℃）以及不同应变速率（10-4,10-3,10-2／s）条件下对多孔铜合金进行高温压缩实验,获得多孔铜合金真应力一应变曲线,计算并得到相应温度下的蠕变本构方程．采用ANSYS软件对多孔铜合金进行高温压缩蠕变模拟,研究了孔径、载荷、孔形等因素对多孔铜合金蠕变性能影响．研究结果表明,孔径越大,温度、载荷越高,多孔铜合金蠕变变形越大,蠕变速率更快,蠕变性能越不稳定;在蠕变过程中,内棱孔壁处容易引起应力集中;孔隙形貌对多孔铜合金结构影响很大,随着孔形边数的增加,多孔铜合金结构越不稳定;在相同载荷下,三角形孔压缩量最小,圆形孔压缩量最大．     

双空泡溃灭及空化噪声的建模

空泡溃灭时会产生很大的瞬时压强,造成流体机械装置的空蚀破坏并产生噪声和剧烈振动。为研究双空泡溃灭及溃灭时声辐射的规律,忽略流体的压缩性,建立了双空泡的运动方程。在L igh th ill方程基础上建立了双空泡溃灭时流体中的声辐射模型,并进行了数值计算。计算结果表明:随着空泡间距的减小,空泡溃灭的最小半径减小,溃灭时间延长,空泡辐射声压增大,说明空泡间的相互作用使空泡的溃灭过程变缓并使空泡辐射的噪声增强。     

热冲击作用下花岗岩温度场分布规律数值模拟研究

基于传热学原理,以常温水、液态二氧化碳和液氮为工质,应用先进的多物理场仿真软件Comsol Multiphysics 5.3a对不同温度下的花岗岩进行了热冲击模拟实验,且在相同条件下进行了花岗岩热冲击实验。模拟结果表明:热冲击作用下花岗岩温度场以波的形式传播,工质接触的面积越大,温度场传播速度越快;热平衡时间随着工质温度的降低而延长,且在花岗岩初始温度400～500℃之间存在一个可能使岩石发生相态转变的温度阈值;热冲击速度随着初始温度的升高而增大,温度梯度随时间增加而先增大后减小,温度梯度越大,热冲击作用越强烈,岩石中热量损失越大;热冲击温度变化曲线可分为温度加速变化、温度减速变化和温度稳定三个阶段。实验结果表明,数值模拟对物理试验起到了补充作用。     

冰点以下石英砂中二氧化碳水合物的生成特性

多年冻土区作为天然气水合物赋存的主要区域备受人们的关注,其常年较低的环境温度和复杂的地质条件使水合物的生成过程十分复杂,因而模拟冻土区环境条件进行水合物生成特性的研究具有重要意义.为了研究冰点以下多孔介质中二氧化碳水合物的生成过程的压力变化、生成速率、冰粉转化率等生成特性,在定容条件下,进行了初始生成压力为3、2.5和2MPa,温度为272.65、271.15和268.85K条件下二氧化碳水合物在多孔介质中的生成实验.研究结果表明:在相同的温度下,初始压力越大,反应速率越快,但初始压力对最终压力的变化幅度和冰粉的最终转化率影响不明显;在相同的初始压力下,温度越高,反应速率越快,最终压力的变化幅度越大,最终的冰粉转化率也越高.在本实验条件下,水合物生成速率最大为0.0000718mol·h~(-1),冰粉转化为水合物的比例最高为67.32%.     

超声对两相液体中分散水滴作用的动力学

基于空化泡运动方程的推导方法,推导出超声激励下两相液体中分散水滴简化模型的动力学方程,并用MATLAB数值模拟,得出超声作用下不同参量对水滴半径变化的影响。发现对于声速、液体密度及粘滞系数不同的分散相液体,声速对水滴半径变化几乎没影响,液体密度和粘滞系数越小水滴半径增长幅度越大;静压越大水滴体积越不容易变化;水滴初始半径越小水滴半径变化幅度越大。对于确定的分散相液体,超声激励声压幅值越大或激励频率越低,水滴半径变化越大。通过对水滴半径变化的探索,为进一步研究超声对反相乳液作用机理提供理论依据。     

脉冲磨料射流中球泡溃灭特性的理论

从理论上研究了脉冲磨料射流中球泡的溃灭特性，建立了脉冲磨料射流中空化球泡的动力方程，分析了磨料粒径和浓度对射流中空泡溃灭过程的影响规律。研究表明，在磨料粒度和密度较小时，粒径的变化对空泡溃灭影响不大，浓度的增加使得混合流体的粘性增大而且使渍灭空泡附近的磨粒动能增加，使得空泡溃灭过程减缓。在磨料粒度和密度较大时，粒径越小对空泡溃灭的阻滞作用越大，浓度的增加同样使得混合流体的粘性增大、溃灭空泡附近的磨粒动能增加，射流的空蚀强度减弱。     

温度边界条件对微喷管性能的影响

采用滑移边界条件的连续介质模型对喷管的二维流场进行数值模拟,分析了不同进口温度及壁面换热条件对喷管性能的影响．研究结果表明随着进口温度的增加,推力、推力效率以及比冲效率减小,而比冲不断增大,喷管的最优扩张角也随进口温度升高稍微增大;在给定进口压力和温度下,绝热壁面的推力效率最小,壁面温度越低,推力效率越大．     

三维水翼初始梢涡空泡数的尺度效应

针对梢涡流场和初始梢涡空泡数的尺度效应问题,利用大涡模拟(LES)湍流模型对三维水翼的梢涡流场流速进行模拟计算;为减少误差,对梢涡流域网格进行了局部加密处理,对未发生空化时梢涡内的轴向速度和切向速度进行计算.结果表明,LES湍流模型的流场流速计算结果与实验值吻合较好.同时,介绍了经典初始梢涡空泡数尺度效应公式的推导过程,并利用数值计算的速度环量和涡核半径修正尺度效应公式.     

乳化沥青干燥过程的影响因素

基于乳液干燥成膜理论研究乳化沥青干燥过程,分析干燥过程的影响因素,探讨乳化沥青干燥过程与稳定性之间的关联关系。结果表明:乳化剂掺量和皂液p H值对乳化沥青的干燥过程影响较小,而干燥温度和试样厚度对干燥过程影响较大;厚度10 mm的乳化沥青试样与厚度3 mm试样初始干燥速率相近,但3 mm试样干燥至水分临界状态体积分数(φ_m)的时间是10 mm试样的1.2倍;60℃时乳化沥青试样初始干燥速率约为30℃时的4.2倍,而干燥至φ_m的时间只需30℃时的约1/4;乳化沥青1 d贮存稳定性越差,平均粒径越大,zeta电位越小,水分临界状态体积分数φ_m越小,表明乳化沥青越不稳定,越容易破乳,相同条件下水分干燥的越充分。     

加卸载下原煤力学特性及渗透演化规律

基于自主研发的煤岩热流固耦合试验系统,在考虑实际开采方式的条件下,进行轴压升高和围压降低的加卸载试验,分析研究不同加卸载速率下原煤的力学特性和渗透演化规律.结果表明:加卸载过程中,轴向应力的加载速率越大,峰值应力附近的曲线平台越长,峰值应力、轴向应变和环向应变也越大,体应变则越小.不同加卸载速率比下含瓦斯煤变形模量均先迅速减小后缓慢减小,到破坏时再迅速降低,而后逐渐保持稳定趋势;在相同轴向应变时,加卸载速率比越小,煤样的变形模量越大.加卸载过程中,煤样的偏应力、渗透率与应变的关系可分为三个阶段:初始压密与弹性阶段、屈服破坏阶段和破坏后阶段.加卸载速率比越小,煤样达到峰值应力时,含瓦斯煤的渗透率和体积变形越大.     

不同伴随流条件下的集束射流流场特性

针对不同伴随流参数条件下的集束射流和普通超音速射流流场特性进行数值模拟和试验研究。研究结果表明:伴随流气体影响喷管出口温度和压力,导致超音速主射流速度和温度出现重复波动;高温、大流量伴随流气体形成的低密度和高速环境可保护超音速射流,降低射流径向的扩展率和轴向速度的衰减速率;伴随流气体温度越高,流量越大,射流速度和温度核心段长度越长。与普通超音速射流相比,伴随流气体改变射流半速度宽度和涡量的分布;伴随流温度越高,流量越大,射流在更长的距离内保持较低的湍流强度。     

轴对称柱坐标系中的Youngs算法

为提高包含有交界面的轴对称流动问题的求解精度 ,将直角系中的Youngs算法公式推广到轴对称柱系中应用 .根据流体体积分数的定义 ,在直角系Youngs算法的基础上 ,通过引入修正系数 ,可以方便地实现Youngs算法在轴对称柱坐标系中的应用 .最后在轴对称情况下 ,数值模拟了空泡在理想流场中的溃灭过程 ,通过比较空泡半径理论解和由Youngs算法得到的数值解 ,检验Youngs算法在轴对称情况下的应用 .