微尺度空泡溃灭驱使微球运动的机理研究

受限空泡的溃灭是气泡动力学的核心问题,研究表明毫米尺度的空泡溃灭可以拉动附近同尺度的悬浮颗粒运动.本文针对受限空泡溃灭在微尺度下的行为开展研究,通过气泡驱动的球形微马达实验,给出了微气泡溃灭形成射流从而显著推动马达前进的现象,但由于溃灭时间很短,Micro PIV系统不能给出足够的流动细节.进而采用基于流体体积的数值手段模拟了这一过程,获得了流场的时空分布,并通过积分估算了微球获得的冲量,给出了微球所能达到的速度.结果表明这一问题与尺度密切相关,微尺度下空泡溃灭足以推动微球显著运动,在气泡尺寸固定的情况下,微球半径越小,微球与气泡间距离越近,推动的效果越明显.冲量定理则定性地解释了宏观尺度与微尺度下存在差异的原因.这一特殊的微流动问题不但扩展了空化研究的尺度范围,揭示了微尺度下空泡与颗粒作用的特性,而且对提高微马达的驱动效率也具有重要意义.

铁水倾倒过程的热羽流流场特性研究

工业生产中铁水罐以一定角速度旋转,将高温铁水倒入转炉,产生非恒定的热羽流。工况非常复杂,无法实现系统的试验研究。故采用CFD(计算流体力学)方法研究铁水倾倒过程,基于两相流模型结合动网格技术,实现铁水倾倒过程的数值仿真。首先,针对简单二维模型,验证了采用两相流模型进行浮力羽流及浮射流模拟的可行性。然后,考虑了温差对气体粘度的影响,得出各阶段铁水罐和转炉上方尤其是人员操作区域的浮力羽流及浮射流的流场分布。这可为设计外围的通风系统和操作人员的安全防护提供科学的依据。

超低能耗建筑中的幕墙连接结构传热分析及优化探索

超低能耗建筑的外装饰采用幕墙形式时,幕墙与墙体的连接结构有产生热桥的风险,本项目针对幕墙干挂系统的一种典型连接结构为研究对象,通过数值模拟对其传热进行分析并提出合理的断热措施,为后期超低能耗建造提供参考。