扰流参数和非均匀颗粒结构参数对填充床相变蓄热器蓄热特性的影响

以填充床式相变蓄热器作为研究对象,将60%NaNO3和40%KNO3混合而成的二元硝酸盐作为传热流体,将59.98%MgCl2、20.42%KCl、19.6%NaCl混合熔盐作为相变材料,建立无需对每个封装颗粒网格离散化的多孔介质局部非热平衡模型。通过数值计算对填充床式相变蓄热器的蓄热性能进行研究,分析了扰流参数以及颗粒结构参数等对蓄热器蓄热性能的影响。为提升蓄热器的蓄热性能,采用非均匀颗粒直径分布,并与等颗粒直径进行比较。结果表明:与填充0.025 m和0.015m的等颗粒直径相比,蓄热器上端填充0.025m和下端填充0.015m的非均匀颗粒直径分布的相变材料完全融化时间分别缩短了3.81%和1.90%。

强荷载作用下随机分布非均匀颗粒材料的仿真

混凝土内的骨料排布、重力式沉箱码头内抛石的分布、杀爆弹的破片分布等都是不均匀的、随机的,在数值模拟过程中通常将其简化为均匀分布,这种简化会对模拟结果的准确性产生影响,但尚未定性分析。为此提出非均匀颗粒材料生成算法,并将其应用到混凝土骨料、沉箱码头抛石、杀爆弹碎片的生成中,以通过数值模拟研究其在高应变率下的失效破环。选取沉箱码头为研究对象,将填石沉箱码头的数值模拟结果与简化的填砂沉箱码头数值模拟结果进行对比,分析二者的荷载情况和损伤状况。研究结果表明,冲击波在填石码头的传播速度快于填砂码头的传播速度,并且填石沉箱码头破坏比填砂沉箱码头严重。

均匀颗粒间接触冲刷的颗粒流数值模拟

成层土在渗流作用下容易发生接触冲刷,细土层中的颗粒从粗土层孔隙中被水流带走,接触冲刷的持续发展会对水工建筑物产生严重的后果。为了从细观角度研究接触冲刷的发生机理,对五组由均匀颗粒组成的土层间的接触冲刷现象进行了颗粒流数值模拟。数值模拟结果表明,当细粒层的有效直径与粗粒层的有效孔隙直径之比大于0.50时,两土层间不会发生接触冲刷。当两土层发生接触冲刷时,接触面处的细颗粒会被水流带起从粗颗粒孔隙中冲出,随着细颗粒流失量的增加,上层粗颗粒逐渐下沉,渗透流速逐渐增加。

非均匀颗粒群体沉速试验方法的分析

非均匀颗粒群体沉降现象在自然界相当普遍 ,本文分析非均匀颗粒群体沉速的试验方法 ,比较各种沉降试验和流态化试验 ,得到认识 :深度取样锥体筒流态化法是目前较好的试验方法。

一种制备磁性粉末的新技术——均匀颗粒成型法

采用均匀颗粒成型法 (UniformDropletSpray -UDS)制备Fe基合金粉末。该方法制备的颗粒粒度分布均匀 ,性能一致 ,大大优于传统的粉末制备方法 (如破碎法、气雾化 ) ,具有广阔的应用前景。本文分析了粉末制备过程中颗粒尺寸的影响因素 ,结果表明 :颗粒的大小主要取决于坩埚底部小孔。

非均匀颗粒材料的类固-液相变行为及本构方程

以非均匀颗粒介质为研究对象,采用三维离散元方法对其在不同密集度和剪切速率下的动力过程进行了数值模拟,分析了其在由瞬时接触的快速流动向持续接触的准静态流动的转变过程及其行为特点．通过对不同材料性质下相变过渡区内颗粒材料的宏观应力、接触时间数、配位数、团聚颗粒数量、有效摩擦系数等参量的计算,更加全面地描述了非均匀颗粒材料在类固-液相变过程中的基本特征．基于以上数值计算结果,建立了一个适用于颗粒材料类固态、类液态以及其相变过程的本构方程,并通过剪切室实验结果验证了它的合理性．

非均匀颗粒自然堆积过程的计算机仿真

通过对非均匀颗粒的自然堆积过程进行计算机仿真，获得了散体的分形特性，为散体的物性研究提供了较详细的几何结构信息。拟议了自然堆积过程的计算机仿真实现方法，确定了随机堆积形成的散作的分形维数，仿真结果与己有数据相比较，表明了该方法的可行性。

粒度分布具有分形特征的非均匀颗粒流的有效热导率理论研究

根据稠密气体运动学理论,在近平衡条件下,得到粒度分布具有分形特征的非均匀颗粒流系统的速度几率分布函数.研究了低浓度的非均匀颗粒流中颗粒与流体之间因颗粒的随机运动而产生的有效热传导;理论推导了其有效热导率;讨论了系统各参数对有效热导率的影响;并将研究结果与单一颗粒流和两组分的混合颗粒流的有效热导率理论结果进行了比较,结果表明,本文的理论结果更具有一般性、包含了已有的理论结果.

均匀颗粒成型法(UDS)原理及应用

采用均匀颗粒成型法(uniform Droplet Spray-UDS)制取金属或合金粉末,是近年来在美国兴起的粉末冶金新工艺。用该工艺生产的粉末颗粒细小均匀,无偏析,性能一致,优于传统的气雾化粉末,具有广阔的应用前景。

径流-渗流作用下松散土坡非均匀颗粒临界失稳分析

为研究径流-渗流作用下松散土坡非均匀颗粒起动机理,基于单颗粒滑动、滚动力学分析,构建径流-渗流耦合作用下坡体非均匀颗粒稳定分析模型,采用Navier-Stokes方程和扩展Brinkman-Darcy方程描述坡面径流和坡体渗流,结合连续性方程和应力跳跃边界条件,推导了流固界面流速具体表达式,得到了考虑径流-渗流联动作用的单颗粒稳定安全系数。结果表明:颗粒稳定安全系数主要受到坡面径流水深、松散层厚度、土坡坡度、应力跳跃系数、土体内摩擦角、颗粒等效粒径及容重、松散土坡孔隙率及渗透率的影响;土坡坡度、土体内摩擦角、颗粒容重为抗滑安全系数敏感参数;土坡坡度、颗粒容重、坡面径流水深、土坡渗透率为抗滚动安全系数敏感参数。

布风结构对埋管浅床内非均匀颗粒流化特性的影响

针对含内埋管的3维浅层流化床,以空气和非均匀铝矾土铸造砂颗粒为气相和固相开展冷态实验,采用压差变送器测量了5种不同开孔率布风板的床层压降,考察了开孔率、静床高度及流化仓室配风模式对非均匀颗粒流态化特征参数及流化质量的影响。结果表明,非均匀颗粒的床层压降特性曲线不存在明显的突变,流化过程分为固定床、半流态化和完全流态化三个阶段,各阶段分界点特征速度受开孔率影响不大。对于平均粒径为215μm的非均匀颗粒,床层压降标准差随开孔率的变化存在极小值,开孔率为0.79%的布风板流态化稳定性最高。配风模式对多仓室流化床局部床层压降有重要影响,采用等风速模式可有效降低仓室之间的压降差异,提高整体流化空间的均匀性。

均匀颗粒成形中金属射流断裂因素的研究

利用自行搭建的均匀颗粒成形设备(UniformDropletSpray–UDS)对Sn-37%Pb金属射流在外加扰动,外加电场,环境氧浓度3个因素影响下的断裂方式进行了初步研究。实验结果表明:外加扰动控制金属射流断裂的形态和均匀度;外加电场给金属液滴加载电荷,通过库仑排斥作用避免了射流断裂后形成的液滴间的相互凝聚现象;环境氧浓度通过影响金属射流的表面张力和氧化层生长速度控制金属射流的断裂。

颗粒尺寸及分布均匀性对SiC/Al-30Si复合材料组织性能的影响

采用真空热压法制备SiCp/Al-30Si复合材料。利用扫描电镜对材料的微观组织进行表征,检测力学性能。结果表明:随着SiC颗粒平均粒径的增大,材料的组织中SiC颗粒的团聚现象逐渐消失,其在基体中的分布更加均匀。抗拉强度与增强体颗粒尺寸有关,SiC颗粒平均粒径为13μm时,材料的抗拉强度最大。材料的断裂方式为脆性断裂,SiC颗粒粒径为4μm时,断口表面有团聚、裸露的SiC颗粒;SiC颗粒粒径为13μm时,断口SiC颗粒表面包覆着一层铝硅合金;SiC颗粒粒径为30μm时,断口处有断裂的SiC颗粒,部分SiC颗粒从基体中被拔出。

工艺因素对SiC_p/AZ91复合材料颗粒均匀性的影响

用半固态搅拌法成功制备出了颗粒分布均匀、孔隙率低的SiCp/AZ91颗粒增强镁基复合材料,研究了搅拌速度、颗粒尺寸、搅拌叶轮旋向、颗粒预处理工艺等因素对SiCp/AZ91复合材料中颗粒分布均匀性的影响。研究发现,颗粒预处理对分布均匀性有显著影响,经过高温预氧化处理的SiC颗粒与镁合金基体润湿性很好,在半固态搅拌制备中能有效改善颗粒与基体的界面结合和颗粒分布均匀性。在其他工艺因素一定时,颗粒粒径越大,分布越均匀;搅拌速度越低,颗粒分布越不均匀。当颗粒较小时(<50μm),搅拌叶轮的旋向对分布均匀性有重要影响。确定优选工艺参数为:上旋桨、半固态等温温度为585℃、搅拌速度为400r/min、颗粒尺寸为50μm、颗粒的体积分数为15%。

硅颗粒增强铝基复合材料增强体分布均匀性研究

利用行星球磨机和Y型混料机混料,对两种混料方法得到的混合金属粉末,分别采用粉末冶金工艺制备硅颗粒增强铝基复合材料,研究了混料方法对硅颗粒增强体在铝基体中分布均匀性的影响。结果表明,利用行星球磨机混料可以改变粉末颗粒的表面形状和粒度大小,并使硅颗粒均匀分布在铝基体中,是实现增强体颗粒与基体颗粒均匀混合的有效方法。利用Y型混料机混料不能改变粉末颗粒的形貌及粒度大小,制备的铝基复合材料中有硅颗粒偏聚的情况。

颗粒非均匀性对推移质输移影响的试验研究

非均匀推移质运动是一个复杂的物理过程,输移量的确定、关键影响因子的辨识、内在作用机理的把握等基本规律的研究尚不充分。基于此,本文开展了系列精细水槽试验,结合高速摄像、图像识别技术,获取了非均匀推移质输移、颗粒拣选度变化等过程的动态监测数据。引入非均匀泥沙粗细比η,反映床面粗糙度、黏性底层与床面泥沙特性在内的综合水流强度函数Ψb,特征傅氏数Frb等参数,采用量纲分析与数值拟合相结合的方式,研究了不同粗细比的非均匀推移质输移规律。分析表明颗粒的非均匀性是影响推移质输移的关键因子,对粗颗粒输移量及全沙输移强度影响至关重要;推移质输移率与颗粒粗细比、水流强度呈紧密依存关系。

纳米晶Y_2O_3∶Eu^(3+)氧化物颗粒均匀性的研究

利用草酸沉淀工艺制备了纳米晶 Y2 O3∶ Eu3+ 氧化物 ,并研究了溶液浓度、反应温度、沉淀方式等因素对制备纳米晶 Y2 O3∶ Eu3+ 氧化物粒度的影响 。

二维颗粒结构中非线性波的传播和脉冲衰减

有序颗粒介质在冲击振动缓解、能量捕获和吸收等领域具有重要的研究价值。本文运用赫兹接触理论建立二维颗粒链数学模型,在冲击激励作用下,研究二维颗粒系统中脉冲波的传播特性、能量传递规律和传递力的降低机理。二维均匀颗粒系统嵌入了耦合颗粒以传递动能,初始脉冲激励在2列颗粒链间发生能量交换和脉冲等分现象,脉冲波在激励施加点附近发生强能量散射,激发出混合型的非线性波,即纵向传播的近零频率孤立波与横向高频剪切波。与一维均匀颗粒链相比,二维颗粒系统的末端传递力峰值得到了大幅度降低。通过改变颗粒间的质量比,在二维均匀颗粒链中引入轻珠链构成非均匀结构,沿纵向传播的孤立波在轻-重颗粒交界面发生反射,能量被局部约束在轻珠链中,使得一系列低幅值脉冲波按照不同的波速,延时释放到颗粒链末端,导致末端传递力峰值的进一步降低。

浆料中银颗粒均匀度对太阳能电池性能的影响

为了减小反向漏电流对太阳能电池性能的不良影响,该文通过实验,对比了两款银颗粒均匀度不同的浆料,并将其分别印刷于两组硅片表面;经过各自最优条件烧结后,通过SEM观察了电极与硅片间的接触形成情况;同时,对两组电池片的各项电性能参数进行了对比。结果发现,银颗粒均匀度较差的浆料,会导致较大的反向漏电流,从而降低电池的转换效率;而浆料中银颗粒大小均一、分布均匀的浆料,则可使反向漏电流减小85%以上,有效避免了烧穿的发生,使电池的电性能得以明显提高。

工艺参数对搅拌法制备B_4C_p/AZ91复合材料颗粒分布均匀性的影响

以AZ91镁合金为基体,平均尺寸125μm的B4C颗粒为增强相,采用半固态搅拌铸造法制备了B4Cp/AZ91镁基复合材料。分析了添加颗粒百分比、加热温度、降温时间、搅拌速度和搅拌时间等工艺因素与颗粒分布均匀性之间的关系。根据各个关系曲线进行工艺参数优化,结果为:颗粒百分比8%、加热温度604℃、降温时间20.5min、搅拌速度700r/min,搅拌时间13.5min。采用优化工艺参数制备复合材料,金相观测和样方法处理都表明,颗粒分布均匀性明显提高。