表面张力对矩形微通道汽液两相流动换热的影响

为探究表面张力对微通道内水溶液流动沸腾的影响,针对0.2 mm×20.0 mm的矩形微通道,底面恒热流(q=200 k W·m-2)加热的工况进行数值模拟.采取VOF多相流模型和用户自定义函数建模,应用几何重构的方法追踪汽液两相界面迁移的变化.通过计算得到表面张力σ分别为0.035,0.045,0.059 N·m-1(纯水)时,微通道内水溶液流动沸腾过程中汽泡沿流动方向的成长、聚并等演变行为和相应的汽液两相流的流型发展状况(泡状流、弹状流和拉伸汽泡流).结果表明:与σ=0.059 N·m-1相比,σ=0.035 N·m-1时,单个汽泡尺寸减小约1/2,流型转变滞后,且通道进出口压降Δp波动幅度减小约2.1 k Pa,加热壁面温度超过400 K的区域减少3/4,最高过热温度从1 600 K降到1 000 K;不同的表面张力,微通道内流动方向上的汽泡演变过程有所差别,但均会依次出现泡状流、弹状流和拉伸汽泡流的流型变化规律;减小表面张力,有助于提高汽液两相流的流动稳定性,进而保证微通道内相变换热的可靠性.

高强度聚焦超声辐照离体组织中空化泡和沸腾泡对辐照后即刻B超声像图中强回声的贡献

目的研究高强度聚焦超声(high intensity focused ultrasound,HIFU)辐照离体牛肝组织中的空化泡和沸腾泡对辐照后即刻B超声像图中强回声的贡献。方法将牛肝组织简单随机分成2组,每组20块。一组使用200 W声功率的HIFU辐照2 s,以在HIFU焦域处只产生空化泡,另一组使用50 W声功率的HIFU辐照80 s,以在焦域处只产生沸腾泡。在辐照过程中,使用置于HIFU声焦点旁1 mm的热电偶对焦域处的温度进行测量,并通过计算机的RS 232串口进行记录。同时,使用被动空化检测(passive cavitation detection,PCD)系统测取牛肝组织内传播出的声信号,并在LabVIEW开发平台上编程以获得该信号的频谱,计算该频谱在3～7 MHz内滤除谐波后的均方根值(root mean square,RMS)。记录HIFU辐照后即刻的B超声像图,与辐照前同一位置的声像图进行比较。辐照结束后将牛肝切开,观察是否有损伤形成。结果 200 W声功率的HIFU辐照离体牛肝组织后即刻B超声像图中有19次未出现强回声,PCD系统所检测信号的频谱中出现明显的宽带噪声,辐照开始后RMS增大,焦点处的最高温度为(61.10±6.18)℃。50 W声功率的HIFU辐照离体牛肝组织后即刻B超声像图中有19次出现强回声,PCD系统所测信号频谱中未见宽带噪声,RMS未见增大,焦域处的最高温度为(93.34±3.37)℃。辐照后,所有牛肝组织中均出现了凝固性坏死。结论 HIFU辐照后即刻B超声像图中强回声出现的主要原因是辐照过程中产生的沸腾泡,非空化泡。

铝薄膜含量对RDX基铝薄膜炸药水下爆炸性能影响

将传统含铝炸药中的铝粉用铝薄膜代替，得到铝薄膜炸药。用水下爆炸对比实验得到了铝薄膜含量为10％～40％的混合炸药与黑索今（RDX）在不同位置的压力-时程曲线。经过分析与计算得到了不同铝薄膜含量混合炸药的压力峰值、冲量、比冲击波能、比气泡能。结果表明：铝薄膜含量为10％时，铝薄膜炸药冲击波冲量相对于 RDX 提高了9％～9．5％，铝薄膜炸药比冲击波能相对于 RDX 提高了9％～12％。铝含量对铝薄膜炸药水下爆炸性能的影响不同于传统含铝炸药，主要由铝薄膜炸药的药柱结构与铝薄膜反应程度引起。

阿布扎比管道投产事故分析

阿布扎比原油管道在投产运行时,出现了末站减压阀门损坏的生产事故,为找出事故原因,利用投产模拟软件对可能的原因进行了模拟。在对阿布扎比原油管道运行末站反注水管道"上坡—下坡"段的含气段长度及位置进行模拟后,推测阿布扎比原油管道运行时末站阀门损坏的原因是管道中泡群溃灭产生的巨大水击压力,导致了阀门处超压。这种生产事故在地形复杂的地区较容易发生,因此此次事故分析对其他大落差地区输油管道的投产具有重要的指导意义。

新型低压细水雾喷头设计与优化

本文介绍了细水雾喷头雾化机理,并针对传统细水雾喷头存在的雾化锥角较小、压力较高、保护半径过小的缺点,设计了一种新型低压细水雾喷头.该喷头创新采用了混合旁通管设计和气泡雾化技术相结合的方案,同时在喷头末端配多规格喷嘴、防尘罩、玻璃球等配件.应用连续性方程、动量守恒方程和k-ε湍流模型方程,通过计算流体动力学软件分别进行了单相流和两相流的二维流动数值模拟.模拟结果表明,大约20s后流体趋于稳定,模拟得到喷头腔内到喷嘴处压力渐弱,从0.8MPa衰减到0.1MPa,水雾速度由6m/s加速到大约60m/s,雾化锥角超过15°.结合该喷头结构进行分析,表明该喷头相对传统低压细水雾喷头具有雾化锥角大、作用半径大、轴向动量充足的优点.

磁流变抛光液制备过程中的气泡动力学模型

为了提升磁流变抛光液制备理论和工艺,通过考虑混合物连续性方程和VAND黏度方程,建立了超声波制备和机械制备两种工艺下磁流变抛光液的气泡动力学模型。采用四阶龙格库塔算法数值研究了磁流变抛光液气泡运动,探讨了液相和液固两相对磁流变抛光液气泡运动的影响规律。结果表明,磁流变抛光液气泡在超声波制备下会经过生长、膨胀、压缩、溃灭及反弹的动力学过程,而在机械制备下只会经历压缩和反弹的动力学过程。对于超声波制备工艺,磁流变抛光液固相颗粒的添加明显减弱了液相原有的空化效果;而对于机械制备工艺,磁流变抛光液固相颗粒的添加反而提升了液相原有的空化效果。超声波制备磁流变抛光液产生的气泡泡内压力、气泡泡壁速度比机械制备的平均高10^(4)量级。磁流变抛光液气泡动力学分析结果与磁流变抛光液沉降率实验结果一致,从理论上验证了超声波制备磁流变抛光液工艺的优越性,为深入揭示磁流变抛光液均质机理提供理论基础。

四阶椭圆问题的C^0非协调元

基于泡函数,本文构造了二维四阶椭圆问题的三个C^0非协调单元,其中一个是三角形单元,另两个是矩形单元.我们证明一个单元是一阶收敛,另两个单元是二阶收敛.

基于C^4D技术的气泡速度测量

本文探讨了将电容耦合式非接触电导测量(Capacitively Coupled Contactless Conductivity Detection,C^4D)技术应用于毫米级管径气液两相流气泡速度测量的可行性,提出了一种结合C^4D技术及互相关测速原理的气泡速度测量新方法。研究包括两个部分:首先,结合串联谐振原理,研制了一种适用于气泡速度测量的新型三电极C^4D传感器;其次,利用所研制传感器获得的两组电导信号,根据互相关测速原理实现气泡的速度测量。作为初步研究,在内径6.0mm的竖直管内进行了气泡速度测量实验。实验结果表明将C^4D技术运用于毫米级管径气液两相流气泡速度测量是可行的,所提出的气泡速度测量方法是有效的。