液滴撞击湿润壁面的运动形态及飞溅运动机制

壁面液体层的存在对液滴撞击壁面的运动具有重要的影响.采用气液两相流动相界面追踪的水平集和流体体积复合方法和壁面润湿模型,实现了液滴撞击湿润壁面运动的数值求解;在此基础上,开展了液滴撞击湿润壁面运动的研究.研究结果表明:液滴以不同速度撞击湿润壁面时,会呈现出黏附铺展、波动运动、皇冠几何体运动以及飞溅运动等几种不同的运动形态,液滴撞击湿润壁面后的压力分布是不同运动形态形成的主要原因;飞溅运动是一定条件下皇冠几何体运动的一种特殊形态,液滴从皇冠几何体侧壁顶端的飞溅分离满足毛细破碎理论;撞击速度对分离液滴的运动方向影响较小,而对壁面液体层厚度的影响则较大;撞击速度和壁面液体层厚度对分离液滴形态、飞溅分离位置、飞溅速度以及飞溅发生时刻等都具有一定的影响.

追踪不可压缩两相流相界面的CLSVOF方法

根据CLSVOF方法的基本思想,将VOF和Level Set两种方法结合起来,用于追踪不可压缩两相流相界面的计算。通过对经典的两相流流动问题的计算,研究了CLSVOF方法对对流输运方程和动量输运方程计算精度的影响,并与VOF方法和Level Set方法进行了对比。研究结果表明:求解对流输运方程时,CLSVOF方法的计算精度明显高于Level Set方法;求解动量输运方程时,CLSVOF方法产生的虚假速度接近于0,基本克服了利用VOF方法求解动量输运方程时的虚假速度势问题。

氢气/柴油发动机NO_x和微粒排放特性的数值模拟

在柴油引燃氢气/柴油发动机中,氢气的引入会对氢气/空气混合气氛围中的柴油雾化特性和燃烧特性产生直接的影响,进而对发动机的排放产生影响.应用改进的KIVA-3V程序,对氢气/柴油发动机的NOx和微粒排放特性进行了模拟研究,分析了氢气的引入对氢气/柴油发动机NOx和微粒排放的影响.结果表明:低负荷时,氢气替代部分柴油后,发动机的NOx和微粒排放低于原柴油机;高负荷时,氢气替代部分柴油后,发动机的NOx排放高于原柴油机,但微粒排放大幅度降低;氢气的引入对发动机NOx和微粒的生成时刻和生成速率具有重要的影响.

求解不可压缩两相流的复合Level Set-VOF方法

目前,不可压缩两相流问题的数值求解方法主要有VOF方法和Level Set方法等.根据CLSVOF方法基本思想,通过将VOF和Level Set两种方法结合,实现了复合Level Set-VOF方法追踪不可压缩两相流相界面的模拟计算;对比分析了VOF、Level Set和复合Level Set-VOF方法计算经典两相流问题的结果.研究结果表明,复合Level Set-VOF方法继承了VOF方法精确构造相界面和Level Set方法精确计算表面张力的优点,能够有效削弱两相流求解过程中出现的虚假流动问题,因此可以更加精确地求解不可压缩两相流问题.

柴油液滴撞击壁面运动形态及变化历程的实验研究

液滴碰壁是液体射流过程中的重要现象,对喷雾效果有重要影响。采用高速摄影方法对柴油液滴撞击壁面的运动形态及变化历程进行了研究;根据获取的撞击壁面后不同时刻液滴的运动形态和参数,对液滴撞击壁面的运动过程、铺展运动无量纲润湿长度的变化历程、飞溅运动发生的临界撞击速度以及壁面材料对液滴撞击壁面运动的影响等进行了分析。通过研究,获得了柴油液滴撞击壁面时的运动特性及规律。

氢气/柴油发动机燃油雾化特性的研究

在柴油引燃氢气/柴油发动机中,通过柴油引燃氢气/空气的预混合气,故有希望实现准均质和低温燃烧。氢气/空气混合气氛围中的柴油雾化特性将直接影响到柴油在气缸内的分布,影响内燃机的燃烧过程,从而决定发动机准均质燃烧的程度,是发动机能否实现低温燃烧的关键。利用KIVA-3V程序对柴油在氢气/空气混合气氛围中的雾化特性进行研究,研究结果表明,氢气的存在能够在一定程度上促进柴油液滴的雾化,增大柴油喷射终了时的缸内柴油蒸气质量;氢气的存在对喷雾油束的偏转和喷雾的贯穿距离具有明显的影响,能够在一定程度上降低液滴碰壁强度,从而有助于气缸内形成较均匀的柴油蒸气分布;但氢气浓度超过一定值后则会增大柴油液滴碰壁的概率。

基于唯象分析方法的壁面润湿模型

着眼于接触角的滞后现象,采用唯象分析方法建立了滞后张力模型.对固-液-气三相接触线附近区域的流动进行了分析,研究发现,壁面无滑移条件是应力奇点产生的直接原因;根据前驱膜和夹带膜理论,提出了消除应力奇点的方法.在上述研究基础上,提出了基于唯象分析方法的壁面润湿模型.研究结果表明,壁面润湿模型的计算结果与已有的实验结果具有较好的一致性,能够反映接触角的滞后性及壁面性质对润湿过程的影响.应用建立的壁面润湿模型对壁面润湿过程的影响因素进行了分析,得出了液体黏度、气液表面张力和固壁接触线特征参数对壁面润湿的影响规律.

液滴撞击壁面气泡的产生及运动研究

液滴撞击壁面时,液滴与壁面间产生的气泡及其变化对液滴在壁面上的后续运动具有重要的影响。利用相界面追踪的复合Level Set-VOF方法和壁面润湿模型,通过气液两相流动与固壁相互作用的耦合求解,对液滴撞击壁面时气泡的产生及运动进行了研究。研究结果表明,撞击速度较大时,液滴与壁面间气体的压力远大于液滴内压力以及接触线附近区域液体和气体具有不同的速度分布特性是撞击壁面时液滴内产生气泡及气泡运动变化的主要原因;液滴与壁面间形成的气体层宽度将经历先增大后减小,并最终在液滴中心形成一个气泡的变化历程。液滴撞击速度小于一定值时,气泡最终半径与撞击速度呈近似线性关系,撞击速度对气泡最终半径影响较大;撞击速度超过一定值后,气体层最大宽度与撞击速度呈近似线性关系,但气泡最终半径基本不再受撞击速度的影响。

液滴撞击壁面的飞溅运动

飞溅运动是液滴撞击壁面运动的一种重要形态,对液滴碰壁的后续运动具有重要的影响.采用气液两相流动相界面追踪的复合Level Set-VOF方法和壁面润湿模型,进行了液滴撞击壁面飞溅运动的数值求解.根据液滴撞击壁面时的能量守恒关系,建立了液滴撞击壁面飞溅运动临界条件的理论模型,并给出了液滴撞击壁面后是否发生飞溅的判据.采用数值方法对液滴撞击壁面发生飞溅运动的机制进行了研究,结果表明,液滴撞击壁面后产生倾斜向上且脱离壁面的射流以及射流液体局部毛细波波长大于毛细破碎临界波长是发生飞溅现象需要满足的两个重要条件.

气液两相流动与固壁相互作用耦合求解的研究

气液两相流动与固壁相互作用的研究是液滴撞击壁面运动研究的重要基础。以结合了VOF和Level Set两种方法优点的用于气液相界面追踪的复合Level Set-VOF方法和利用唯象分析方法建立的能够反映接触角滞后性及壁面性质对润湿过程影响的壁面润湿模型为基础,提出了气液两相流动与固壁相互作用耦合求解流程,给出了气液两相流动与固壁相互作用耦合求解过程中接触线速度的计算方法及边界条件的确定方法。通过与已有实验结果的对比,对提出的气液两相流动与固壁相互作用耦合求解方法的有效性进行了验证。

液滴撞击壁面铺展运动的数值模拟

采用气液两相流动相界面追踪的复合Level Set-VOF方法和壁面润湿模型,实现了液滴撞击壁面铺展运动的数值求解.在此基础上,对液滴铺展运动过程中的无量纲润湿长度、无量纲液滴中心高度和接触线速度等特征参数的变化进行了研究,针对撞击速度对铺展运动的影响进行了分析,得到了向前铺展过程中无量纲液滴中心高度与无量纲润湿长度的关系.从液滴撞击壁面后压力分布角度,对液滴撞击壁面铺展运动的机理进行了分析;研究结果表明,液滴内部的压力分布及其波动变化是液滴不同铺展阶段特征参数变化的主要原因.

无人机辅助MEC系统中基于最优SIC顺序的能耗优化方案

在基于上行非正交多址接入(NOMA)的无人机(UAV)辅助移动边缘计算(MEC)系统中,NOMA的连续干扰消除(SIC)顺序已成为限制上行任务卸载链路传输性能的瓶颈,为降低系统能耗,对SIC顺序进行了讨论,提出了联合信道增益与任务时延约束的最优SIC顺序。在满足设备给定任务时延、设备最大发射功率约束以及UAV轨迹的约束下,基于最优SIC顺序提出了最小化系统能耗的问题。由于该问题是个复杂的非凸问题,采取交替优化的方法求解该优化问题,以实现功率分配和UAV轨迹的优化;利用匹配理论,提出了低复杂度算法来得到不同时隙的最优设备分组。仿真结果表明,与其他SIC顺序相比,最优SIC顺序能够在相同的任务时延约束下实现更小的系统能耗;所提的低复杂度设备分组算法能够得到最优设备分组。

IRS辅助的感知增强认知无线电网络资源分配方案

在过去的几十年里,大部分可用频谱已被用于高速通信服务。这导致了无线通信系统中的频谱资源稀缺问题。另一方面,大量可用频谱的利用率并不高。为提升通信系统的频谱利用率,学界提出了基于共享的认知无线电技术。认知无线电允许次用户与主用户共享频谱资源,对于提升无线通信网络的频谱效率十分重要,然而目前基于认知无线电的通信网络存在着低信噪比情况下感知性能低下、严苛干扰条件下性能提升受限等缺点。最近,智能反射面(Intelligent Reflecting Surface,IRS)被广泛应用在无线通信的各个领域,可以智能调控无线传输环境以满足频谱和能效的高要求。为了进一步提升认知无线电感知性能与频谱效率,提出了一种新颖的IRS辅助的感知增强频谱共享认知无线电网络。针对此网络,建立了次用户和速率最大化优化问题,联合优化次基站波束赋形向量、智能反射面相移矩阵、感知时间。因存在变量耦合,所构建的优化问题是非凸的,提出一种基于块坐标下降(Block Coordinate Descent,BCD)的迭代算法以交替优化波束形成和智能反射面相位以及感知时间。以逐次凸逼近(Successive Convex Approximation,SCA)求解非凸目标和约束函数,并利用半正定松弛(Semidefinite Relaxation,SDR)解决秩一条件约束,采用一维搜索来寻找最佳感知时间。通过仿真结果证明提出的方法能够快速收敛且对认知无线电网络的感知性能以及频谱效率有较大提升作用。

同轴旋转可压缩流动中液体射流稳定性

基于线性稳定性理论,建立了描述同轴旋转可压缩流动中超空化条件下液体射流稳定性的数学模型,并对数学模型及其求解方法进行了验证;在此基础上,对模型中考虑的射流及气体可压缩性、气体同轴旋转以及超空化等因素对射流稳定性的影响进行了分析.分析结果表明,模型中考虑射流及气体的可压缩性后,与不考虑可压缩性相比,计算得到的射流稳定性明显变差,最小液滴直径减小,分裂液滴直径变化范围变宽,且小液滴数量增多.气体的同轴旋转在轴对称与非轴对称扰动下对射流稳定性的影响完全相反;轴对称扰动时,气体旋转使射流稳定性增强,而非轴对称扰动时则正好相反;气体旋转有可能导致影响射流稳定性的扰动模式发生根本性变化.超空化使射流稳定性变差;超空化程度较弱时,超空化使分裂液滴最小直径减小,分裂液滴直径变化范围增大;而超空化达到一定程度后,进一步提高超空化程度,分裂液滴最小直径几乎保持不变.

高速铁路接触网关键零件的疲劳载荷谱编制

确定接触网系统的关键零部件,编制其疲劳载荷谱,是高速铁路接触网疲劳可靠分析的基础。本文建立接触网故障树模型,结合接触网零部件的故障率统计数据,确定接触网系统的薄弱环节;建立连续28跨的接触网结构有限元模型,针对列车在单弓、双弓两种运行模式分别进行250km/h、260km/h、270km/h、280km/h、290km/h、300km/h等六种速度的振动响应分析,确定接触网系统的关键零部件。对典型工况下关键零部件的载荷历程进行浓缩和载荷分级,采用雨流计数法对载荷计数。利用Goodman直线对载荷进行均值处理,编制关键零部件的疲劳载荷谱。

基于作用力分析的分裂液滴内空泡时间稳定性研究

基于线性稳定性理论,推导出描述超空化时分裂液滴内空化气泡稳定性的数学模型;在此基础上,从分裂液滴内空泡的受力角度对空化气泡的时间稳定性进行研究。研究结果表明,液滴黏性力使空泡稳定性增强;相对于空气及空泡的黏性力而言,液滴黏性力对空泡的稳定性起主导性作用。空泡惯性力是影响空泡稳定性的主要因素,对空泡稳定性具有不利影响,其影响程度与空泡液滴半径比密切相关,空泡惯性力对空泡稳定性的影响随空泡液滴半径比的增大而显著增强。空泡可压缩力、液滴内部气动力以及空泡液滴界面处的表面张力有利于空泡稳定,其变化对空泡稳定性的影响受空泡液滴半径比的影响相对较小;液滴外部气动力对空泡稳定性的影响相对较小。建立分裂液滴内空化气泡临界破碎准则,并对分裂液滴内空化气泡的破碎进行分析;分析结果表明,空泡维持时间受空泡生长速度和空泡液滴半径比的影响;对于某一确定初始空泡液滴半径比的分裂液滴来说,有其最大空泡极限破碎半径;空泡极限破碎半径随初始空泡液滴半径比的增加而减小。

非齐度量测度空间上Morrey-Herz空间上的Calderon-Zygmund算子及其交换子

设(X,d,μ)是一个同时满足上双倍条件和几何双倍条件的非齐度量测度空间,本文中,引进一类非齐度量测度空间上的Morrey-Herz空间,利用非齐度量测度空间的特征,特别是η-弱逆倍条件,证明Calderon-Zygmund算子及其交换子在Morrey-Herz空间上的有界性.

气液两相流数值求解过程中虚假流动问题研究

基于静止液滴问题,对气液两相流数值求解过程中的虚假流动问题进行了研究。对虚假流动的涵义和特征进行了描述和分析,研究了表面张力、液体粘度等因素对虚假流动的影响。研究发现,计算域中虚假速度平均值与计算时间之间存在特定函数关系,并通过曲线拟合给出了相应的函数表达式,从而为虚假流动的削弱和消除提供了一个方法。分析了虚假流动成因,指出相界面迁移过程追踪方法的改进可有效削弱虚假流动现象,并通过CLSVOF方法与VOF方法模拟结果的对比对该结论进行了验证。

勘察设计企业EPC项目管理现状分析与对策

近年来,面对工程市场激烈的竞争以及国家产业结构的调整变革,勘察设计企业积极谋变创新,不断向综合型工程公司转型,以设计为依托的工程总承包模式,特别是EPC模式逐步发展起来。但是,由于我国建设工程的设计、施工、采购等环节长期分别由相关专业单位分别实施,勘察设计企业往往更多地负责工程项目可行性研究、初步设计及施工图设计等前期工作。

基于QC方法的缩短机车整车试验台检修时间技术研究

针对现有机车整车试验台年检修时间过长,不能满足运营要求这一实际难题,确定QC课题为缩短机车整车试验台检修时间。基于QC方法,第一,通过排列图确认课题症结,通过现场调查、分析及验证,确定陪试轮总成冲击载荷大为症结的要因;第二,根据5W1H原则,针对选定对策(改变机车上下试验台的方式)制定对策表;第三,依据对策表,先后完成轮缘轨道设计、举升装置设计、标准工艺设计及冲击载荷检算;第四,通过目标检查及症结检查验证QC活动的有效性。本文提出通过可升降轨道梁技术代替浮动尖轨技术引导机车上下整车试验台,有效缓解机车轮对对整车试验台陪试机构的冲击,将整车试验台检修时间缩短到运营允许范围内。