航天器用水热管冻结特性数值模拟研究

热管在空间探测工程中具有重要应用,是航天器的重要导热元件。文章通过引入毛细力动量源项的数值模拟方法,对水热管在设计工况和低功率工况下工作及可能的冻结过程进行数值模拟研究。结果表明:水热管在设计工况下工作时,蒸汽与液膜表面存在剪切作用,热管的温度沿轴向降低,轴向最大温差不超过3 K,具有良好的等温性。低功率工况下,热管冷凝段的温度降低至工质的熔点以下,工质冻结沉积,低温区逐渐扩散至冷凝段末端,冻结沉积最终将吸液芯完全堵塞,导致热管失效,不再具有良好的等温性能和传热性能。研究结果可为热管的长期稳定运行设计提供参考依据,为空间探测工程的成功保障提供科学参考。

渗流条件下滨海地层人工冻结多场耦合理论模型

采用Navier-Stokes方程考虑流体动量守恒对渗流过程的影响,建立了考虑渗流对滨海砂土地层人工冻结过程影响的水-盐-热-力学理论模型。理论模型的计算结果与试验吻合良好,验证了所提模型的准确性。通过参数分析,探讨了渗流速度对冰、盐空间分布的影响。研究发现,渗流削弱了冻结效果,随着渗流速度从0 m/d增加到10 m/d,冻结管左右两侧的土体位移降低了23.1%;冻结管左右两侧的结冰范围缩减了37.8%;冻结管左右两侧的盐分的析出范围缩减了42.7%;砂层上游的吸附盐突变位置向下游移动了52%,下游的吸附盐突变位置向下游移动了32%。

高寒地区冬季渠道输水防冻结施工技术

渠道输水是跨区域长距离调水最有效的手段,可以将水从水源地输送到缺水地区,满足地区的生态系统需要。但在新疆、西藏等高寒地区,渠道输水在冬季易受冰冻灾害影响,冰盖、冰塞堵塞渠道,减小输水流量,严重影响了过流能力。本文研究出高寒地区冬季渠道输水加热装置,该系统配备发热电缆加热系统,利用电能将电缆加热系统中的发热电缆加热,从而防止渠道中的水结冰,最后通过渠道现场试验,验证装置的可行性。

考虑温度与围压影响的冻结砂土非正交弹塑性本构模型

冻土的受力变形特性受温度与围压的影响显著。为描述温度的影响,通过建立冻土三向拉伸强度与温度的非线性关系,并采用平移变换的方法将其考虑到屈服函数中。为描述围压的影响,通过建立潜在强度衰减因子,并将其引入统一硬化参量中,发展得出了考虑围压影响的硬化参量。最终,基于非正交弹塑性模型框架,在平移变换应力空间内建立了能够考虑温度和围压影响的冻土非正交弹塑性本构模型。模型预测结果与冻结粉砂三轴压缩试验结果的对比表明,所建立模型能够模拟不同温度和围压下冻结砂土应力–应变关系。其不仅能够反映冻土峰值抗剪强度随温度降低而增大的温度效应,还能描述围压增大条件下应力应变曲线由剪胀与软化型逐渐转变为剪缩与硬化型的规律。

高原露天台阶上部冻层破断规律数值分析

上部冻层是影响高原露天台阶爆破效果的主要因素之一,为明确高原露天台阶上部冻层在爆破荷载作用下的破断规律,利用颗粒流数值方法模拟了天然单冻层和人工复合双冻层分别在单、双排炮孔作用下的破断过程,分析了冻层破断过程的速度、冲击压力和破断后的块度特征。结果表明:冻层在爆破荷载作用下经历了产生裂隙-局部隆起-宏观断裂的破坏过程,对于人工复合冻层,由于上部增加了碎石土层,冻层厚度增大,削弱了冻层整体的隆起趋势,导致破碎块度增大。双排炮孔之间冻层受到的冲击压力率先达到峰值,但靠近自由面的冻层受到的冲击压力峰值更高。单、双冻层在爆破荷载作用下的破断问题可简化为冲击压力作用下的结构断裂问题。双冻层台阶爆破大块率比单冻层大块率高4%~6%,建议在高原露天矿山爆破中,优先通过冻土层厚度确定需要进行特殊处理的区域,并通过调整延期时间达到降低大块率,提高铲转挖运效率的目的。

冷冻砂型数控加工气动辅助精确排砂方法

在冷冻砂型数控(Computerized numerical control,CNC)加工过程中,有效排出切削砂坯产生的砂粒是确保砂型成形质量的关键技术之一。本文基于计算流体力学方法,对环绕阵列式射流喷吹的排砂方式进行了数值模拟,分析了射流流量、靶距、俯角和口径对型腔周围流场的影响。设计数控加工正交实验并对排砂率进行了极差分析,验证了仿真的结果。研究表明,环绕阵列式高速射流在刀具柱面和型腔壁面上会形成稳定贴附,输送砂粒的主要区域为射流在型腔壁面形成的“排砂区”。仿真与实验结果均表明最佳排砂工艺参数为射流流量30 L/min、靶距45 mm、俯角65°和口径2 mm,其中射流流量的影响最为显著,其次是射流喷嘴口径、俯角和靶距。本文结果可为排砂装置及工艺参数优化提供指导。

子宫内膜容受性超声指标对冻融胚胎移植结局的影响

目的研究子宫内膜容受性的超声检测指标对冻融胚胎移植(FET)妊娠结局的影响。方法选取212例行FET治疗的患者,采用彩色多普勒超声检测转内膜日子宫内膜厚度及分型,转内膜3 d子宫动脉血流搏动指数(PI)、阻力指数(RI)及收缩期峰值流速与舒张末期流速比值(S/D),以及子宫内膜及内膜下血流分布,分析各指标与妊娠结局的关系。结果妊娠组与非妊娠组内膜厚度、子宫动脉血流参数差异均无统计学意义(P>0.05)。双侧或单侧子宫动脉舒张期血流缺失组在给予低分子肝素钙及他达拉非治疗后与未缺失组妊娠率差异无统计学意义(P>0.05)。子宫内膜及内膜下血流3种分型临床妊娠率、内膜厚度差异均有统计学意义(P<0.05):从Ⅰ型组到Ⅲ型组内膜厚度(mm)逐渐增高;Ⅱ型组、Ⅲ型组妊娠率(62.7%、60.9%)均显著高于Ⅰ型组(25.0%)。结论子宫内膜和内膜下血流分型对FET结局有预测的作用,而单纯子宫内膜厚度和子宫动脉血流参数无预测价值。

季冻区隧道导流明洞及其防寒效果研究

为弱化季冻区自然气象条件对隧道冻害的影响,基于流体力学基本原理和冷/热量累积理念,提出一种高效环保的新型导流明洞结构,并通过ANSYS-Fluent数值模拟验证导流明洞的防寒效果。研究结果表明:1)当寒冷气流方向与隧道横向夹角介于15°~75°,提出的导流明洞可显著降低进入隧道寒流的风速;2)当夹角不超过45°,导流明洞可基本隔绝外部冷空气的流入;3)当夹角超过45°,隔绝效果随着夹角的增大逐渐减弱,但始终明显优于传统明洞。本工程研究背景下,不设置导流明洞时,隧道负温区长度超过1000 m;设置导流明洞后,隧道负温区基本消失,防寒效果显著。

子宫动脉彩超血流频谱参数联合血清β-HCG、AMH 预测FET妊娠结局的临床价值

目的 探讨子宫动脉彩超血流频谱参数联合血清人绒毛膜促性腺激素(β-HCG)、抗缪勒管激素(AMH)预测冻融胚胎移植(FET)妊娠结局的临床价值。方法 选取2018年1月至2020年1月在该院生殖医学中心接受FET的不孕症患者90例,根据临床妊娠结局将入组患者有无妊娠分为妊娠组和无妊娠组,比较两组一般资料,血清β-HCG、AMH检测水平以及子宫动脉彩超血流频谱相关参数,采用受试者工作特征(ROC)曲线分析彩超血流频谱参数联合血清β-HCG、AMH预测FET妊娠结局的临床价值。结果 两组年龄、体质量指数(BMI)、不孕时间、不孕类型、子宫位置和胚胎类型比较,差异均无统计学意义(P>0.05)。妊娠组子宫动脉收缩期峰值流速(PSV)、舒张末期流速(EDV)、收缩期峰值/舒张末期流速(S/D)、阻力指数(RI)、搏动指数(PI)均明显低于无妊娠组(P<0.05);妊娠组血清β-HCG、AMH水平均高于无妊娠组(P<0.05)。血清β-HCG、AMH、PSV、EDV、S/D、RI和PI预测FET不良妊娠结局的曲线下面积(AUC)分别为0.792、0.697、0.680、0.653、0.686、0.766和0.796,β-HCG+AMH+PSV+EDV+S/D+RI+PI预测效能更高(AUC=0.836,95%CI:0.801~0.976,P<0.05)。结论 子宫动脉彩超血流频谱参数联合血清β-HCG、AMH对FET不良妊娠结局有较好的预测价值,临床可通过联合检测及时监测与干预。

针灸改善冻融胚胎移植患者宫腔血流灌注疗效的网状Meta分析

目的运用网状Meta分析方法评价针灸辅助改善冻融胚胎移植(FET)患者宫腔血流灌注的临床疗效。方法计算机检索PubMed、Embase、Cochrane Library、中国知网(CNKI)、万方数据知识服务平台(WanFang Data)、维普中文期刊服务平台(VIP)、中国生物医学文献数据库(SinoMed)等数据库中针灸辅助介入FET的相关文献,文献发表时间为建库至2022年3月31日。采用Cochrane偏倚风险评估工具对纳入文献进行筛选和质量评价,运用RevMan5.3、GeMTC0.14.3和Stata 16.0软件进行数据分析。结果最终纳入文献17篇,涉及1679例患者、15项干预措施及3项评价指标。网状Meta分析结果显示,依据累积排序概率图下面积(SUCRA)大小,各项指标疗效排前3位的疗法依次为:①A型子宫内膜血流率:穴位注射+西医治疗(97.8%)、耳穴+西医治疗(84.4%)、针刺+灸法(71.0%);②子宫动脉血流搏动指数(PI):经皮穴位电刺激+西医治疗(15.3%)、经皮穴位电刺激(17.5%)、针刺+灸法(30.7%);③子宫动脉血流阻力指数(RI):电针(16.7%)、经皮穴位电刺激(28.7%)、针刺+灸法(36.1%)。结论在针灸辅助改善FET宫腔血流灌注方案中,穴位注射+西医治疗改善内膜血流分型效果最佳,经皮穴位电刺激+西医治疗和电针降低PI、RI的效果最好,针刺+灸法的综合平均疗效最优。以上结论仍需大样本高质量的研究加以验证。

肌骨超声多个声学征象在原发性冻结肩诊断中的应用价值

目的探讨肌骨超声多个声学征象在原发性冻结肩诊断中的应用价值,为促进肌骨超声应用提供参考。方法选择2019年2月—2022年7月在甘肃省庆阳市中医医院参加体检的110名健康人群作为健康对照组,选择2019年2月—2022年7月在甘肃省庆阳市中医医院诊治的110例原发性冻结肩患者作为冻结肩组。所有患者都给予肌骨超声检查,记录声学征象。同时患者给予关节镜检查,对比诊断价值。结果冻结肩组的腱鞘积液、肩袖间隙低回声、关节囊增厚等声学征象占比都明显高于健康对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。冻结肩组的冈上肌腱、冈下肌腱和肌筋膜厚度都显著高于健康对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。冻结肩组的肌骨超声半定量评分为显著高于健康对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。在冻结肩组与健康对照组220例入选者中,肌骨超声判断为冻结肩114例,肌骨超声多个声学征象在原发性冻结肩诊断中的敏感性与特异性分别为99.09%(109/110)和95.45%(105/110),Kappa值为0.945。结论原发性冻结肩多伴随有肌骨超声腱鞘积液、肩袖间隙低回声、关节囊增厚等声学征象,同时伴随有滑膜血流特征异常,肌骨超声对于原发性冻结肩的诊断敏感性与特异性都比较高。

脉冲边界模型测量冻土坡面径流流速与距离优选

在室内不同坡度和流量条件下,用电解质脉冲边界模型以及染色剂示踪法进行冻土坡面和未冻土壤坡面径流流速测量的对比研究。采用长3.8 m、宽0.2 m和深0.08 m的试验土槽,用新疆阿克苏温宿县科其喀尔冰川流域草甸土,装土容重为1.0 g/cm^3、厚度5 cm,将土样饱和后冻结,制备用于试验的冻土坡面。为提高试验效率,采用在砂纸上粘贴土壤颗粒的方法模拟未冻土壤坡面。在坡度5°、10°和15°,流量12、24和48 L/min条件下,采用电解质脉冲边界模型方法和染色剂示踪方法测量冻土和未冻土壤坡面径流流速,并确定电解质脉冲边界模型方法的最优测量距离。结果表明：电解质脉冲边界模型测量流速随着测量距离增加呈指数增加,并逐渐趋于恒定。通过流速随沟长的变化关系,计算得到冻土坡面条件下,电解质脉冲边界模型测量流速与实际流速相差5%和10%,所需测量距离分别为1.7～2.7 m以及1.4～2.1 m。电解质脉冲边界模型法测得的冻土坡面径流流速随坡度、流量增大而增大,为0.45～0.98 m/s,是未冻土壤坡面径流流速的1.43倍。冻土坡面染色剂示踪法测得的流速较电解质脉冲边界模型测得的流速大3%～20%;未冻土壤坡面染色剂示踪法测得的流速较电解质脉冲边界模型测得的流速大6%～35%。

发动机燃气喷流红外辐射场的数值模拟

在高温流动中热辐射与流场是耦合的,但在发动机燃气喷流流场的温度范围内可以在流场计算中忽略热辐射的影响,于是流场与辐射场的模型方程可解耦.为此提出了模拟飞行器绕流流场红外辐射的解耦模型以及相应的算法.该算法首先采用总变差减小TVD(TotalVariationDiminishing)格式对流场进行模拟,再引入有限体积概念,应用所取得的流场参数,在同一组网格上计算流场中的红外辐射特征.以轴对称喷管内N2 ,O2 ,CO2 ,H2 O ,CO ,HCl,H2 等7组分高度欠膨胀冻结流与均匀绕流干扰流场为算例进行了验证性的模拟计算,并与已有试验和计算数据进行了对比,表明该算法是可靠的,可在较大幅度地降低计算量的情况下给出满足工程需要的结果.

聚合物注射成型流动残余应力的数值分析

建立了可压缩黏弹性聚合物熔体在薄壁型腔中充模/保压过程中非等温、非稳态流动的数学模型,用数值方法实现了注射成型过程中流动应力和取向建立及松弛过程的模拟,研究了熔体温度、模具温度和注射速率等工艺条件对分子冻结取向的影响,取得了与实验相符的结果.

电容层析成像技术应用于冰水两相测试研究

采用电容层析成像(electrical capacitance tomography,ECT)方法研究冰水两相系统中冰在水中的运动和冰锋面的移动等。研究过程中,先采用传统的闭合电极电容层析成像传感器,即电极布置于被测管道某一截面的外侧一周,得到被测截面的冰-水分布,以及冰在水中的运动轨迹。之后,为研究冰锋面的迁移情况,针对测试件的特殊结构设计了新型非闭合电极电容层析成像传感器,即沿容器高度上布置了几组电极,每组电极两两相对。当冰锋面浸没过某一对电极时,该对电极电容值迅速减小,因此采用这种布置方式可以获得冰锋面的运动。采用电容层析成像这种非接触测量方式可以获得冰在水中的移动及冻结情况,为进一步研究冻土中的复杂现象提供新型测试手段。

超声速来流与横向喷流干扰流场冻结流数值模拟

利用对称TVD格式和重叠网格技术数值求解NS方程及组分方程,采用单一空气组分模型和双组分冻结流模型,模拟了某导弹构形的横向喷流干扰流场,对计算结果进行了分析.

高流速地下水流地层冻结壁形成的研究

利用多孔介质热运移理论及达西模拟建立的考虑地下水流时冻结峰面发展的数学模型 ,采用数值计算法 ,分析了冻结过程中温度场及地下水流场的变化规律 ;获得了冻结孔布置间距极限值与地下水流速、饱和砂原始温度、冻结管外表面温度、冻结管管径及未冻饱和砂导热系数间的定量关系 ;干密度、含水率与比热不影响冻结孔布置间距极限值大小 ,但影响冻结壁发展快慢。

芬吗通改善反复胚胎移植失败患者子宫内膜血流和提高妊娠率的研究

目的探讨芬吗通在反复移植失败患者中改善子宫内膜血流及提高临床妊娠率的作用。方法选择2011年5月至2012年12月在我中心接受胚胎解冻移植（FET）助孕，且彩色多普勒能量图提示子宫内膜血流不良（无血流信号和仅内膜下可及血流信号）的反复胚胎移植失败的不育症妇女为研究对象，共404例。应用芬吗通治疗1～2个疗程，于移植前一日进行子宫内膜血流检查，分析子宫内膜血流改善情况，随访FET结局。结果404个研究周期中，其中336例进行了移植周期，胚胎种植率26．19％，临床妊娠率44．04％。完成404个研究周期用药前后子宫内膜血流的检测，血流改善283例，改善率70％。用药前，B超示无血流信号、仅内膜下可及血流信号、内膜下及内膜内均可及血流信号的患者所占比例分别为81．4％、18．6％和0％，服用芬吗通后三者的比例分别为25．5％、23．8％和50．7％，内膜下及内膜内均可及血流信号的患者所占比例明显升高，差异有统计学意义（P〈0．01）。结论芬吗通可明显改善反复移植失败患者的子宫内膜血流情况，提高患者的胚胎种植率及临床妊娠率。

冲击波诱导甲烷热分解的化学与热力学非平衡流计算

为了研究冲击波诱导下甲烷气体的化学和热力学非平衡过程,首先利用冲击波间断关系和理想气体状态方程,计算了甲烷的冻结冲击波参数,然后以波后的压力和温度作为初始条件,作定压反应计算,由此获得波后非平衡区的温度和化学成分随时间变化的模拟结果.计算表明,当冲击波马赫数较大时,波后冲击波温度能较快地趋于平衡,甲烷热分解的比例迅速增大,产物中C2H2,H2,C2H4等稳定产物的含量显著增加.这一结果与甲烷冲击压缩实验中观察到的结果符合较好.

基于流式细胞术的猪精液冷冻前质量控制研究

为了探讨猪精液质量检测中相关指标的有效性,保障猪精子功能,试验首先利用精子自动分析系统对5头成年荣昌公猪新鲜精液、冷冻前精液(17℃保存2 d)、解冻精液进行检测;然后利用冻存精液开展人工授精试验,对精子功能进行验证;最后采用流式细胞术,以正常公猪冷冻前精液为对照,分析受精效果较差公猪新鲜精液的精子质膜完整性、线粒体活性及顶体完整性。结果表明:5头成年荣昌公猪新鲜精液的精子外形正常、密度与活力良好,符合相关标准要求;2~5号公猪能正常繁育,而使用1号公猪冻存精液配种的母猪均未怀孕;1号公猪活精子的质膜完整性(占比84.36%)与线粒体活性(占比40.00%)均高于对照组(72.43%和29.09%),但其活精子顶体完整性仅为41.74%,远远低于对照组的91.83%,揭示1号公猪是因精子顶体不完整导致的不育。说明在猪精液冷冻前仅检测精子外形、密度、活力并不能确保精子功能,还应结合流式细胞术对精子质膜完整性、线粒体活性及顶体完整性进行质量控制,以弥补传统指标检测的不足,才能保障养猪业健康可持续发展。