悬浮流中浮升气泡运动的数值模拟

为了研究气泡在矿浆中的运动规律及寻找气泡的最佳尺寸范围，运用流体体积法（Volume of fluid，VOF）模拟不同初速度和不同初始直径的气泡在不同密度矿浆中的运动过程。结果表明：在不同密度的矿浆中，浮升气泡的最佳尺寸各不相同，随着矿浆密度的增大，浮升气泡的最佳尺寸减小。矿浆密度为1175 kg/m2时，浮升气泡的最佳尺寸为5 mm；矿浆密度为1400 kg/m2时，浮升气泡的最佳尺寸为4 mm；矿浆密度为1600 kg/m2时，浮升气泡的最佳尺寸为3 mm。在实际生产中，矿浆的密度为1175~1400 kg/m2，中等大小（直径为3~4 mm）气泡在运动过程中变形平缓且变形程度小、浮升能力强，故其对矿物粒子的运载能力较强，有利于提高浮选生产的产量和质量。

悬浮流中柱状粒子取向分布函数的数值模拟

推导并数值模拟了悬浮流中柱状粒子取向的分布函数 ,并将其用于楔形流场计算 ,得到了取向分布函数与粒子方向角的关系· 说明与短时间内形成的最可几角分布相比 ,稳定状态的分布变化幅度不大 ,主要变化在于右上区域的逆时针转动 ,速度梯度值大的地方 ,转动角度也越大 ;粒子最可几方向接近于流线方向 :在流线方向上 ,随着极径减小 ,最可几角增大 ,同时它与流线夹角减小·

槽道纤维悬浮流稳定性的实验研究

对槽道纤维悬浮流进行染色线流动显示和流场PIV实验测量,实验中选用的是直径为20μm、长径比为20～100的尼龙纤维。PIV2100处理器被用来加工处理采集的实验数据。槽道长度1.5m,横截面为矩形,尺寸为105×19mm。实验结果说明在Reynolds数相同的情况下,纤维悬浮流比对应的牛顿流更不容易失稳,悬浮流中的纤维起着抑制流场失稳的作用,而且随着纤维体积分数和长径比的增大,抑制失稳的程度也提高。扰动衰减率的最小值随纤维体积分数和长径比的增加而增大,这一效果在大Re数时更明显。

纤维悬浮流场动力学研究综述

阐述了纤维悬浮流研究的学术价值及其在实际中的应用，回顾了近１０年来该领域的主要 研究结果，提出了尚未解决而又非常重要的几个问题，指出了该领域的发展前景．

电子陶瓷薄膜动压悬浮流延头的摩擦学设计分析

为了获得高精密与超薄化电子陶瓷薄膜,针对基于计算机硬盘存储系统中磁头相对磁盘的动压悬浮原理的电子陶瓷薄膜动压悬浮流延法提出了一种流延头的基本结构。从流延头的结构出发,基于流体动力润滑理论建立了动压悬浮流延的物理模型和动力学方程,利用计算机仿真技术计算分析了流延头结构参数对流延湿膜厚度的影响规律。结果表明:流延辊直径、流延口长度和支撑板簧的几何参量存在使膜厚最均匀的值。

大型管中悬浮流燃烧加速的研究

分别在长９ｍ、内径０．１４ｍ与长１２ｍ、内径０．１４ｍ配有特殊喷雾和喷粉系统的大型水平燃烧管中，对戊烷气云与铝粉粉尘的燃烧加速诱导激波现象进行了实验研究，其结果反映了气云与粉尘悬浮流火焰在管内的传播规律。基于双流体模型，利用分裂格式、ＭａｃＣｏｒｍａｃｋ格式及ＴＶＤ格式对两相反应流的基本方程进行了数值求解，计算结果与实验结果较为吻合。

可燃颗粒悬浮流中的正激波

本文讨论了激波后可燃颗粒点火、燃烧的机制和波后流场的松弛结构,结果表明,点火阶段颗粒外层浓度梯度极大,燃烧速率由非均相化学反应速率决定,而在燃烧阶段,外层的浓度梯度极大,燃烧速率由气体的扩散速率所决定。在考虑管壁效应时,对守恒方程中的能量耗散项作了说明。

非牛顿流体固粒悬浮流的若干问题

非牛顿流体固粒悬浮流具有广泛的应用背景,其特殊的流动属性使其成为一些新兴技术领域的核心突破点.同时,该流动又比较复杂,即便是在低固粒浓度的情况下,非牛顿流体特性也会对整个系统的微结构产生重要的影响,从而进一步影响固粒的运动.本文给出了非牛顿流体方程、固粒运动方程和非牛顿流体固粒悬浮流的特征参数,分析了这些参数的作用;阐述了单个固粒在管道中的径向移动、多固粒的相互作用和聚集、多固粒形成的链状结构以及非圆球固粒运动等方面的研究成果、结果分析以及尚未解决的问题,并对以上问题进行了总结和展望,给出了需要深入研究的具体问题和内容,旨在为进一步的研究提供参考和依据.

纤维悬浮流二维挤胀流场的数值模拟

基于细长体理论,采用Simple算法计算流场,利用Lagranger模型计算粒子,数值模拟了二维挤胀纤维悬浮流中纤维的运动,研究了与纤维和流场相关的几个重要参数对纤维空间和取向分布的影响.结果表明,挤压效应使流场中的纤维分布不均匀,雷诺数和Stokes数对纤维的空间分布有明显的影响,而对纤维取向分布的影响不大;纤维的长径比对纤维的空间和取向分布的影响都不大;纤维的初始取向对挤压流场的纤维取向分布的影响较大,而对胀大流场的纤维取向分布的影响很小.

布朗运动和湍流扩散作用下槽流中纤维悬浮流动特性的研究

为了探讨槽道中纤维悬浮湍流场特性,本文对修正的雷诺平均纳维-斯托克斯方程、含纤维项的湍动能和耗散率方程、纤维动力学方程以及纤维取向概率密度函数方程进行了数值研究,同时进行了相关实验以验证计算结果.研究结果表明,流场中尤其是近壁区域,纤维取向趋向于与流动方向一致,且该现象随着雷诺数和纤维浓度的减小以及纤维长径比的增大而更为明显.纤维在槽道中分布不均匀,但随着雷诺数的增大和纤维长径比的减小趋于均匀.相对于单相流,纤维悬浮流的流向平均速度剖面更陡峭,且剖面斜率随着纤维浓度、长径比的增大以及雷诺数的减小而变大,纤维的存在使湍流场的湍动能和雷诺应力减小,且减小程度随着纤维浓度和长径比的增大以及雷诺数的减小而增加.流场中的第一法向应力差小于0.05且远小于剪切应力.从壁面到中心,剪切应力增加而第一法向应力差减小.剪切应力和第一法向应力差都随着纤维浓度和长径比的增大而增大.随着雷诺数的增大,剪切应力增大而第一法向应力差减小.纤维浓度对于剪切应力和第一法向应力差的影响比纤维长径比更显著.

电子陶瓷薄膜动压悬浮流延的动压场分析

基于硬磁盘存储系统中磁头相对磁盘的动压悬浮理论的电子陶瓷薄膜流延法是陶瓷薄膜流延领域的一种新技术之一.利用该技术可以在不提高流延系统几何运动精度的情况下流延出超精密和超薄的电子陶瓷薄膜.本文基于流体Reynolds方程建立了流延浆料的流体动压方程,用MATLAB计算并获得流延口的压强分布形态,并且总结出浆料的物理特性、流延浆料输入压强、流延口几何参量以及流延速度对流延动压场分布的影响规律.

节能型无堵塞纸浆泵的关键技术研究与产业化(系列报道之三) 基于悬浮流的纸浆泵叶轮设计准则

通过悬浮流的物理模型建立、通道几何结构及流动参数优化、悬浮流的耦合计算等,提出四项设计准则:叶片前1/3长度上取较大的曲率半径;控制流道中间段有效通道的当量扩张角;取较大的叶片包角;控制叶片出口角。

节能型无堵塞纸浆泵的关键技术研究与产业化(系列报道之一) 旋转直扩张通道内纤维悬浮流的数值模拟

采用Jeffery方程对旋转直扩张通道内的纤维悬浮流进行数值模拟,研究进口速度、旋转速度、纤维初始位置及初始取向对纤维运动的影响,同时,在考虑纤维间相互作用的情况下,通过求解取向概率分布函数,来研究稳态时的纤维取向分布。

节能型无堵塞纸浆泵的关键技术研究与产业化(系列报道之二) 弯曲扩张通道内纤维悬浮流数值模拟

采用Jeffery方程方法,对弯曲扩张通道内悬浮流中纤维初始取向、进口速度、纤维初始位置及长径比rp数对纤维取向的影响作了研究。同时采用Fokker-Planck方程方法,研究通道内的纤维平面取向的稳态分布。

中性悬浮大颗粒对湍槽流影响的数值研究

采用虚拟区域方法对含有中性悬浮大颗粒的湍槽流进行双重直接数值模拟,研究当摩擦雷诺数为180、颗粒体积分数分别为0.79%和2.36%时颗粒对湍流场的影响.结果表明:颗粒的存在削弱了大尺度准流向涡结构,导致近壁处流向脉动速度强度的削弱,且诱导出较小尺度的涡结构,导致近壁处横向和展向脉动速度的增强.颗粒的存在对近壁区脉动速度概率密度分布的影响显著:降低了流向和横向脉动速度概率分布的倾斜度;减小了流向出现大速度脉动的概率,增加了横向和展向出现大速度脉动的概率.对于以方差归一化的脉动速度概率分布,颗粒的影响很小.

纤维悬浮流中纤维取向分布和流变特性研究

纤维悬浮流具有广泛的应用背景。该文指出了研究纤维悬浮流中纤维取向分布的重要性;对于流场对纤维的作用力、纤维间的作用力、纤维的重力、纤维的运动与取向分布特性、纤维悬浮流场的流变特性进行了综述与分析;说明了纤维受力、纤维取向分布和纤维悬浮流流变特性之间存在着内在的联系;阐述了已取得的相关研究成果;指出了现有模型和研究方法与研究结果所存在的不足,给出了该研究领域的发展方向。

纤维悬浮混合层中纤维取向与流场应力的研究

研究了纤维在混合层流场中的运动,流场用伪谱方法求解;纤维对流场的作用体现在流体方程的附加应力张量中.数值求解在流场作用下的纤维的运动方程,得到纤维的位置和取向分布.进行了纤维取向分布的实验研究,结果与计算定性符合.研究结果表明,当St数较小时,大部分纤维聚集在涡核内,并且基本呈水平或垂直分布;而大St数下,纤维聚集在涡核边缘,呈现不均匀分布,此时纤维取向受涡核边缘的流场支配,呈现包络涡核的特征.同时,由纤维导致的流场附加应力张量的最大值和最小值出现在涡核边缘,导致流场应力不均匀.

纤维悬浮槽流空间模式稳定性分析

采用扰动的空间发展模式而非通常的时间发展模式,对含有悬浮纤维的槽流进行了线性稳定性分析· 建立了适用于纤维悬浮流的稳定性方程并针对较大范围的流动Re数及扰动波角频率进行了数值求解· 计算结果表明,纤维轴向抗拉伸力与流体惯性力之比H可以反映纤维对流动稳定性的影响· H增大使临界Re数升高,对应的扰动波数减小,扰动空间衰减率增加,扰动速度幅值的峰值降低,不稳定扰动区域缩小。

直接纤维数值模拟法与柔性复合纤维悬浮液流变性能

纤维复合材料的性能取决于其加工过程中纤维的变形、取向以及悬浮液的流变性能等因素,因此认识纤维的上述变化及流动诱导取向的机理就非常重要。与刚性纤维的研究相比,柔性纤维的变形及取向更复杂,是目前复合材料领域中开始关注的焦点。介绍了柔性纤维悬浮液的直接数值模拟法——颗粒模拟法(PSM)及其主要结果。通过研究方法可以分析柔性纤维的弹性变形、运动轨迹、取向分布以及悬浮液的流变性能变化。

高精密小型动压悬浮自动流延机的设计

电子陶瓷薄膜是片式电子元器件制造和大规模集成电路封装的关键薄膜材料,它是在高精密流延机上利用电子陶瓷浆料流延获得的。因此,如何设计与制造高精密自动流延机是保证流延膜的生产质量与效率的关键。文章提出了一种基于非牛顿液体动压悬浮理论的高精密陶瓷薄膜流延方法,并设计了小型全自动流延机。对小型流延机的系统构成、成膜原理、流延膜的传输运动、干燥原理、浆料的供给和系统的控制,以及它们的机械实现等问题进行了分析和探讨。