基于可压缩两相流模型的注射成型填充模拟

基于现有的超算平台及有限体积法计算程序,开发了一种用于注射成型的三维数值模拟计算模型。该模型数值方法基于可压缩两相流,考虑了熔体和气体的密度变化,即将熔体和空气这两种不同性质的流体,采用同一套控制方程进行计算。采用有限体积法进行离散,通过压力隐式算子分割算法(PISO)求解压力-速度耦合方程组,结合流体体积(VOF)法进行界面追踪。首先模拟了带圆柱嵌件的平板型腔填充过程,采用六面体为主导的方法划分了三种不同网格系统,定量比较三种网格下的速度基本一致,从而验证了网格的收敛性。考虑到计算效率,选取M2(网格数为106876个)网格系统,模拟了温度、剪切速率和压力在不同截面上的分布。结果表明,在填充时间(t)为0.6,0.8,1.4 s时刻下熔体流体前沿的界面追踪模拟与实验吻合;在更复杂的不均匀厚度凹槽平板熔体填充模拟过程中,塑料熔体注入型腔时,会先在薄壁凹槽内流动,随后流进厚壁区域。在t为0.125,0.25,0.375 s时刻下的流动前沿会产生形状像喷泉的流锋,这种流动现象可以通过三维模型预测,与商业软件仿真结果呈现基本一致。随着填充速率的增大,注射压力数值与Moldflow结果更接近。

泥石流的结构两相流模型:Ⅱ.应用

本文应用泥石流的结构两相流模型对各类泥石流的运动机理进行探讨，并成功地解释了泥石流运动中的一系列特殊现象，如可能出现的颗粒浓度“上大下小”型分布、泥石流垂线速度的“反Ｓ”型分布、泥石流中颗粒脉动速度分布变化的特殊性、泥石流的输移特性以及在一定条件下出现的“流核”现象，等等。模型计算结果得到了实验资料的验证。

基于欧拉固液两相流模型的泵站进水侧流场三维模拟

针对泵站过水建筑物中出现大量的泥沙淤积和不良流态,基于欧拉固液两相流模型对大型泵站进水侧流场进行三维CFD数值模拟。数值模拟结果表明,泵站原始的布置方案会引起低速区、漩涡以及回流等不良的进水流态,会导致在泵站前池出现泥沙淤积的现象。为了改善泵站进水流态和减少前池的泥沙淤积,对泵站分水堰形状进行修改并在引渠段加设整流底坎。数值模拟结果显示,通过对泵站原始布置方案的修改,消除了前池内的回流,漩涡的范围也有所减小,泥沙淤积的现象得到了较大的改善,水流中的泥沙体积分数平均减少了13%。

泥石流的结构两相流模型:I.理论

泥石流的运动既有类似于固液两相流之处，又在很大程度上不同于固液两相流。在泥石流宾汉体模型、膨胀体模型、粘塑体模型及颗粒流模型研究的基础上，本文提出一种新的模型——泥石流的“结构两相流模型”。这种模型具有以往各类模型的优点，同时又便于对不同类型的泥石流进行描述。在理论上，它比现行各类模式更加严密；在应用上，它较现行各类模式更加方便，能够适用于更加广泛的各类条件。泥石流的结构两相流模型可将现行模型作为特例而高度概括，从概念上也容易理解。

格子波尔兹曼两相流模型模拟椭圆纤维捕集颗粒物过程

使用LB气固两相流模型模拟椭圆纤维捕集颗粒物过程,考察了在不同捕集机制(包括扩散、惯性和拦截)主导下椭圆纤维的捕集效率以及颗粒在流场中的运动过程。通过与同体积分数圆柱的捕集效率比较发现:椭圆纤维具有更大的捕集范围,因此扩散捕集效率高于圆柱纤维,与长短轴之比成正比;影响惯性和拦截效率的因素则比较多(包括椭圆形状、放置方向甚至是颗粒粒径),在这两种机制主导下,通常椭圆捕集效率仍然高于圆柱纤维(除了椭圆长轴平行于来流方向的情况)。最后通过Levenberg-Marquardt方法对模拟结果进行处理,得到了一系列修正系数,使其与原有的圆柱纤维效率计算公式结合,能够用来计算椭圆纤维的捕集效率。

基于欧拉固液两相流模型的混流式水轮机导水机构磨蚀损伤研究

为保障水轮机发电机组的安全运行,对水轮机活动导叶磨蚀损伤机理进行研究。基于欧拉固液两相流模型对水轮机活动导叶内部的固液两相紊流进行数值模拟,对磨损情况进行了分析,提出了导水机构的磨损预估及相应的修复建议。所得结论可供相关研究人员参考。

基于结构两相流模型计算泥石流对路基的冲击力

为了减轻山区公路路基遭受泥石流破坏的程度,为公路部门的防灾减灾提供科学指导,文章基于结构两相流模型计算了位于泥石流流通区出口以外一定距离的路基所受到的泥石流冲击力。首先通过受力分析求解了泥石流固液分相受到的摩擦阻力,在参考已有关于固液分相流速计算方法的基础上,根据能量守恒原理解出了位于泥石流出山口一定距离之外的路基处的固液分相流速;然后根据牛顿第二定律,得到了路基处的固液分相冲击力。该方法的准确性可以通过模型试验或现场实测进行检验并予以修正,所得结论可以用于指导山区公路路基的防护,对防治泥石流灾害具有参考意义。

液体发射药电热化学发射内弹道一维两相流模型及数值模拟

在理论分析的基础上 ,结合实验条件建立了液体发射药电热化学发射内弹道一维两相流数学模型 ,该模型包含电弧等离子体生成和运动、等离子体卷吸液体发射药生成小液滴以及膛内多相流体的相互作用。利用该模型对电热化学发射内弹道过程进行了数值模拟 ,并将模拟结果与实验数据进行了分析比较 ,结果表明模拟结果与实验数据基本吻合。

粉末——粘结剂两相流模型的碰撞分析与计算机模拟

分析了粉末注射成形中粉末—粘结剂两相流动中粒子(颗粒与分子)碰撞的情况。假设粉末颗粒完全由粘结剂包裹,在成形阶段将粉末颗粒视为非完全弹性体,给出了粉末—粘结剂两相流动模型中碰撞项的碰撞模式,简化了粉末—粘结剂固液两相流动模型的一般方程。为进一步对粉末—粘结剂两相流动进行计算机数值模拟和分析粉末—粘结剂两相分离现象奠定了理论基础。

质子交换膜燃料电池阴极气液两相流模型的建模及仿真

针对质子交换膜燃料电池（PEMFC）多孔介质中产生的液态水对其传质及性能的影响，建立了一维气液两相流模型。首先采用Matlab编程软件对燃料电池的阴极氧气分压进行求解；然后运用Matlab/simulink软件对模型进行仿真，得到所需图像。通过与实验结果对比，说明该模型具有可行性。最后，研究了不同的工作温度及操作压力对燃料电池输出电压的影响。结果表明，在313-353K、0.2-0.4MP范围内，提高工作温度和操作压力有利于提升燃料电池的性能。

基于两相流模型数值研究可燃颗粒燃烧爆轰的特性

粉尘爆炸是工业爆炸灾害的重要形式。建立可燃颗粒非均相系统的燃烧爆轰模型,基于Eulerian-Eulerian数值描述方法,采取有限差分方法编制非均相系统燃烧和爆轰发展的数值模拟程序,对封闭空间内两相非定常爆轰过程进行研究。数值分析可燃颗粒尺度、颗粒浓度对非均相系统燃烧、爆轰特性的影响。结果表明:在一定的范围内,当可燃颗粒的体积分数为10%,粒径0.5mm时,流场的燃烧爆轰效应最强。即10.6ms时刻,流场压力值达到28MPa,温度高达2600K,颗粒燃烧效率最高。

质子交换膜燃料电池两相流模型研究综述

质子交换膜燃料电池中有效的水管理(尤其是两相水管理)和电池系统内部良好的水平衡是确保电池稳定运行及具有优良性能的关键因素。对质子交换膜燃料电池的工作原理、液态水的生成和迁移过程及水管理现状进行了阐述,重点对质子交换膜燃料电池二维、三维两相流模型研究的内容、现状及模型的优缺点做了较全面的综述。

浑水异重流两相流模型的比较研究

运用双流体模型(Euler Model)和相间相对速度建立在代数滑移模型基础上的混合模型(MASM),对水槽浑水异重流进行数值计算。将计算结果和实测值比较,发现Euler Model和MASM模型均能较准确地描述异重流动,但在计算得到异重流头部厚度值时,二者存在差别。依据颗粒运动规律分析,Euler Model过度强调颗粒跟随性,使得颗粒沉降速度偏大,头部厚度值偏小,MASM考虑了界面附近颗粒的扩散,与实际情况更吻合;因此,MASM更适宜浑水异重流的数值模拟。

城市雨洪排水管道中固液两相流模型

针对城市排水系统中固废物的输运及沉积机理进行了研究。根据固废物在管道中的输运特征及力学分析,提出了城市排水系统中固废物输运的固-液两相流模型。进一步,针对影响固废物输运的各种控制因素进行了数值分析,确立各影响因素间的相互关系,并建立起预测模型。研究结果揭示了固废物在排水系统中的输运机理,这对排水管道设计具有重要的指导意义。

神经元胞浆转运的两相流模型

提出神经元胞浆转运的两相流模型，对胞浆快转运和慢转运进行统一的流体力学描述，给出微粒转运与胞浆流动的定量关系。

控压钻井控制系统的动态两相流模型研究

控压钻井控制系统通常采用单相流模型来控制钻井过程中的井涌,单相模型没有考虑关键井控制参数,因而忽略了气相流动对泥浆密度和节流阀的性能的影响,最终影响控压钻井控制系统对井涌的控制。本文提出了一种两相流模型的控压钻井控制系统,用于计算井涌控制过程中的环空压力和节流阀动态。

液体-气体两相流模型自由边值问题经典解的全局存在性与渐近状态

目的研究一维带黏性项的液体-气体两相流模型自由边值问题全局经典解的存在性与渐近状态。方法利用拉格朗日变换和一致估计法。结果得到了该模型的全局经典解存在性和渐近状态的一些相关结果。结论提高了该模型渐近状态问题中解的性质。

液体-气体两相流模型自由边值问题的渐近状态

研究了一维带粘性项的液体-气体两相流模型自由边值问题的渐近状态.假定气体是多方的,而液体是不可压的,流体的初始质量间断连接到真空.利用拉格朗日变换和一致估计,得到了关于该模型渐近状态的一些相关的结果.

可压缩非守恒两相流模型

可压缩非守恒两相流模型广泛应用于电力、核能、化学工艺、油气、低温空间、生物医学、微技术等。本文主要介绍流体压强相等且有毛细管效应、压强不相等且无毛细管效应、压强相等且无毛细管效应这3类可压缩非守恒两相流模型及其相关研究成果。特别地,2种流体压强相等且无毛细管效应的高维可压缩非守恒两相流模型的线性系统含零特征根,使得该问题的数学分析变得十分复杂和困难,至今,该模型无任何数学成果,这将是今后工作的重点。

基于两相流模型的直井动态排积液方法研究——以大牛地气田为例

有效排出积液对低压低产气井的稳产保产具有重要意义。针对目前大牛地气田直井积液状态无动态监测手段、排液方法相对粗糙的缺陷进行排积液方法研究。首先基于两相流的形成与转换机理,结合环状流、过渡流、段塞流、泡状流4种流态的特征,定义了无积液、井壁积液、井筒积液、井底积液4种积液状态;其次,通过对比实际产量与各流态的形成边界以及临界携泡流量的大小关系,将4种积液状态的气井进一步细分为8类,并将泡沫排水、提产带液、降压带液等排水方法进行组合,制定了针对性的8类排积液方法;最后,实例分析证明该方法在现场应用中取得了良好的效果。