液体在横向气流中破碎的动量交换机制

液体射流的破碎是一个复杂的非线性动力学问题。为研究破碎过程中气液间的动量交换机制,利用Fluent软件进行数值模拟,得到不同气流冲击液体过程中动量交换量和动量交换效率的变化规律,并进一步通过VOF to DPM模型对规律进行了验证。结果表明:在气流速度为40~90 m/s,气流密度为1.177~7.356 kg/m^(3)的工况范围内,动量交换效率在62%~83%变化。气液之间的动量交换量随着气流速度的增大而增大,气体密度不变时,随着气流速度的增大,气液间的动量交换效率逐渐降低,最后趋于稳定;气流速度一致时,动量交换效率随气体密度的增大而减小,最后逐渐趋于稳定。在气流物性不变时,增大液体的密度和黏度均会导致气液动量交换效率的增大。将雾滴粒径分布作为液体破碎效果的计算指标,对动量交换机制进行验证,发现在气液动量交换量相等时,液体破碎后的粒径规律基本一致,最大误差为15.3%。

强风天气条件下海气动量交换参数的观测分析

利用近岸海上气象平台对登陆台风＂黑格比＂近海层风廓线观测资料,计算分析了近海层大气的湍流动量通量交换参数,以期认识高风速情况下的海气动量交换特征。数据分析结果显示,当海面上方10 m处风速U10≤24 m/s时,摩擦速度（U＊）随风速的增大而增大,当U10〉24 m/s时,U＊呈饱和趋势。海面粗糙度长度（Z0）、拖曳系数（Cd）在低风速（U10≤6 m/s）随风速的增大而减小,在U10处于6~24 m/s之间时,Z0、Cd随风速的增大而增大,当U10〉24 m/s时,Z0、Cd达到极值后开始减弱。Z0、Cd极值出现在U10为24~28 m/s之间。并对高风速时拖曳系数衰减现象的对应机制进行了讨论。另外,还探讨了台风期间的阵风因子（G（t,T））等参数的演变特征。

快速流态化气固两相间的动量交换

本文根据一维定常态流动模型,对快速流化床内气固两相间的相互作用及其机理进行了研究.结果表明,在快速流态化条件下,颗粒总是趋于聚集,以减小气固两相间的相互作用力,从而使曳力系数c_D小于单颗粒标准曳力系数c_(DS)(c_D/c_(DS)<1.0).c_D/c_(DS)不仅与(?)有关,而且受气固流动状况以及颗粒物性、床层直径等因素的影响.通过对大量数据的分析,得到预测曳力系数的经验关联式(平均相对偏差小于5%)c_D/c_(DS)=1.685(?)^(0.253)(Re_r/Re_t)^(-1.213)(d_p/D)^(0.105)

一类动量交换刚柔耦合系统的鲁棒减振跟踪

提出鲁棒减振跟踪控制方法对一类刚柔耦合系统进行角位移跟踪控制,同时避免激发柔性部件的长时间振动。在推导动量交换刚柔耦合系统数学模型的基础上得到传递函数矩阵,将柔性部件对应的传递函数、角位移跟踪误差、控制量均引入控制目标函数,并将该控制器综合问题转化到H∞优化框架。该方法不需引入额外作动器,在实现中心刚体角位移快速跟踪的同时,避免了柔性部件振动被长时间激发以及控制量过大等弊端。仿真算例验证了方法的有效性。

多孔介质中流固作用力的动量交换计算

流经多孔介质的流动广泛存在于化工生产、多孔颗粒悬浮流等领域,如何准确计算流体与多孔介质之间的作用力是研究此类流动的一个关键因素.作为一种有效的流体计算方法,格子波尔兹曼方法(latticeBoltzmann method,LBM)常采用动量交换法计算流体与固体之间相互作用力.分析了流体流经多孔介质时两者的动量交换过程,提出了一种高效的动量交换法来计算流固作用力,并在孔隙尺度下对其进行了验证,结果表明该方法是可行的.进而将该方法推广到计算表征体元(表征体元)尺度下的流--固相互作用,并对不同雷诺数(Re)下的多孔方柱绕流问题进行了模拟和验证.

近海区域海气温差对海气动量交换的影响

本文将海面上的大气边界层简化为水平平板上湍流边界层的混合对流问题，并考虑大气与海浪之间的动量交换，计算出海面上风速、海气温差和风区等诸因素对海气动量输运的影响。边界层计算需用的湍流模式采用包含浮力效应的混合长模式，在考虑海浪作用的计算中采用理论与半经验公式相结合的方法。我们发现在有限风区情况下（刮离岸风的近海区域），风区会显著影响不同海气温差下海气动量交换过程，这一点在以往的研究中从未涉及到。

台风移动规律的研究 Ⅲ.台风与外界水平动量交换的影响

着重分析了流场半非对称台风的流入层和流出层与外界的水平动量交换影响台风移动的定性特征。结果表明，主要流入通道或主要流出通道位于台风右（左）侧时，有利于台风加速、左折（减速、右折）；当主要流入通道或主要流出通道位于台风后部（前部）时，有利于台风加速、右折（减速、左折）。

血浆与红细胞在微循环系统中的动量交换分析

为了研究血浆与红细胞动量交换对人和动物的影响 ,该文创建了全血离散模型 ,运用差分法得到血浆与红细胞之间的交换关系式 ,揭示了红细胞在微循环系统中的聚集与血浆密度和速度的关系 ,并由此发现脑中风和脑缺氧等某些疾病 ,都是由于血浆密度和速度的变化引起红细胞的聚集而导致的。

基于角动量交换的手机防摔系统

针对手机等电子产品摔落易坏问题,本文提出一种基于角动量交换原理的手机可控着地系统的设计方案。系统以STM32f103c8t6为控制核心,采用MPU6050惯性传感器进行姿态检测,通过计算实时获取手机姿态,利用PID算法控制手机内置正交放置的电机,使其输出不同的角加速度。通过电机转子的角加速度产生的反向扭转力来调节手机着地前的姿态,最大限度地降低地面对手机及其屏幕的冲击。

电站锅炉汇集集箱内流体变质量流动动量交换特性研究

基于汇集集箱离散单元控制体的动量方程和三通中直管局部阻力系数的表达式,利用前人的局部阻力试验结果推导出了表征汇集集箱内流体变质量流动动量交换特性的动量交换系数k的表达式,该表达式与前人动量交换系数的试验结果基本相符.

血浆粘度对血浆与红细胞的动量交换影响

基于血浆粘度对血浆与红细胞的动量交换在血液循环系统中的重大影响,通过全血离散模型的创建,运用差分法得到血浆粘度对血浆与红细胞的动量交换关系式,分析得到红细胞的聚集与血浆粘度有关,并由此解释了老年慢性病的原因与此有关。

基于动量交换的稳态总压畸变模拟方法研究

为高效快速地模拟稳态总压畸变,基于气流动量交换机理开展了畸变生成方法研究。建立了流场稳态总压畸变控制模型,研制了该型畸变发生器技术验证机,搭建地面畸变模拟试验台,在地面演示验证生成了3个典型构型稳态总压畸变流场,模拟误差为2.7%~5.2%。试验研究表明:基于动量交换机理的空气喷流式畸变发生器直接面向流场构型生成期望的稳态总压畸变,能通过“软调节”控制主流区喷射流位置及大小,快速模拟任意流场畸变,成本低,具有工程使用价值。

多自由度动量交换技术研究的新进展

航天器三轴姿态控制常用的多飞轮控制方案中,反作用飞轮的单自由度动量交换属性使系统的功能重复部件和冗余件数目增多,严重影响了姿控系统的重量、体积、功耗及成本;由于原理和结构的限制,传统多自由度动量交换技术无法充分发挥其“多自由度”的固有优势,而新型多自由度动量交换技术的研究与发展则为这一优势的发挥提供了空间。本文综述了国内外多自由度动量交换技术研究的新进展,分析了其特点、关键技术和研究方向,并展望其应用前景。

不同液固动量交换系数模型对颗粒流化行为数值模拟的适应性

基于Euler-Euler法,采用包括Syamlal-O’Brien模型、Wen-Yu模型、Gidaspow模型、Gibilaro模型和Huilin-Gidaspow模型在内5个液固动量交换系数模型模拟粒径为0.25～0.35mm石英砂颗粒流化过程。结合颗粒流化试验结果,对比不同液固动量交换系数模型预测的床层高度准确度。研究结果表明:Huilin-Gidaspow和Gidaspow模型准确度最高,其均方根误差都为5.01,Syamlal-O’Brien模型准确度最低,其均方根误差为47.14。Huilin-Gidaspow模型预测的颗粒相流态存在由中心向上,再由四周下降的循环流,与实际情况相符,而Gidaspow模型模拟结果不存在颗粒相循环流。

使用动量交换装置的滚转角稳定控制

为提高诱饵火箭弹大仰角飞行情况下的干扰成功率,设计使用动量交换装置的滚转角稳定控制系统。建立了滚转通道动力学模型和动量轮动力学模型,设计了PID控制器和滑模控制器,将动量轮内部的摩擦阻尼和扰动作为滑模控制器的干扰不确定项进行抑制,从而提高了系统的鲁棒性。仿真结果表明,控制系统具有很强的控制能力,对内部和外界扰动具有很强的鲁棒性,使用动量交换装置的滚转通道具有稳定性,控制方案可行。

地气角动量交换与ENSO循环

用1976～1989年的地球自转速度、赤道东太平洋海温和气压及大气角动量资料,研究了地气之间角动量交换与ENSO循环的关系结果表明:固体地球自转速度、赤道东太平洋海温、不同纬带及全球大气角动量之间存在着协同的变化关系;低纬局地海气相互作用通过Hadley环流可形成类似ENSO事件的循环;固体地球和全球海气相互作用通过山脉力矩和地转变速摩擦力矩形成了固体地球-海洋-大气系统中各个方面出现的非周期行为和非同步振荡;实际出现的ENSO循环是固海气相互作用反映在太平洋洋盆上的一种现象.

离心型径向固定床分气流道内局部动量交换系数

针对离心型径向固定床气体流道内变质量流动特点,在一套冷模实验装置上,分别采取Π型和Z型操作模式,测量并分析了两气流道内压力分布,发现分气流道内的压力沿气体轴向流动方向呈增加趋势,集气流道与之相反。根据颗粒床层压降分布不均匀度和采用Ergun方程求得的径向气速轴向分布,发现离心Π型均略优于离心Z型。通过对气流道内微元控制体进行流量和动量衡算,由颗粒床层径向气速轴向分布可依次得到分气和集气流道内气速、局部动量交换系数计算方程。相较于集气流道,分气流道内动量交换系数对压力测量误差的敏感度较小。分气流道中,整体动量系数几乎不随操作模式、气体流量和轴向位置发生变化;而局部动量交换系数仅是流速比u/u0的函数,随流速比增大先降低后保持稳定。根据实验结果,回归得到的分气流道局部动量交换系数计算方程的误差在11%以内,有望为气流道内局部压力计算和结构优化设计提供参考。

珠海凤凰山森林下垫面干季和湿季气象要素的对比分析与动量和感热交换系数的参数化研究

利用珠海凤凰山陆气相互作用观测塔站2014年11月至2016年5月的观测数据,对比分析了干湿季森林下垫面能量通量和气象要素的变化特征,分析了在不同稳定度下3个风向范围(315°~45°、45°~135°和135°~225°)的动量和感热交换系数随冠层表面风速的变化特征,并对动量和感热交换系数进行了参数化研究。结果表明:干季感热和潜热通量值相当,湿季潜热远大于感热。干季和湿季的夜晚都出现负感热现象,感热从大气向森林输送。相对湿度的变化幅度大,与该地气象状况密切相关,相对湿度的垂直梯度夜晚较大,白天较小。干季的气温垂直梯度比湿季的明显。风速在冬季变化平缓,夏季变化剧烈,低层风速随高度变化梯度明显,高层较紊乱。各高度风向差异不大。中性和近中性状态下,在风向为315°~45°、45°~135°和135°~225°时,动量交换系数Cdn分别为0.05、0.0055和0.022,感热交换系数Chn分别为0.0055、0.003和0.004。在稳定和不稳定状态下,动量交换系数Cd、感热交换系数Ch随冠层表面风速v明显发生变化,稳定条件下,Cd、Ch随v的增大而增大;不稳定条件下,Cd、Ch随v的增大而减小。分不同风向对森林冠层Cd、Ch在稳定和不稳定条件下与v的关系进行了拟合,得到了参数化公式。

连接管速度头和动量项对调压室稳定面积的影响

本文运用Ｇａｒｄｅｌ的Ｔ型分岔管水头关系式，分析了连接管处速度头和动量交换项对下游调压室稳定断面积的影响．在托马假定的前提下，导出了相应的计算公式．从而在理论上证明了连接管处速度头对下调稳定不利，而动量交换项则是有利的，两者作用可大致抵消，结果接近简单式调压室的托马断面．若合理选取连接管的尺寸和型式，可进一步减小下调水位波动稳定所需的断面积．

大气、海洋与固体地球的能量交换

通过对南极气温资料、南极臭氧资料、环南极海冰资料、太平洋海温资料、地球自转速度变化资料、厄尔尼诺和拉尼娜资料的模拟验证,发现厄尔尼诺事件发生与德雷克海峡海冰减少在时间上有一一对应关系。南极半岛海冰减少是太平洋环流速度减慢的原因,德雷克海峡的海冰起重要作用。大气、海洋与固体地球的角动量交换在南、北半球有不同的形式。强震起源于海平面振荡。