柱形汇聚激波冲击球形重气体界面的实验研究

采用高速纹影法实验研究了柱形汇聚激波与球形重气体界面相互作用的Richtmyer-Meshkov不稳定性问题.激波管实验段基于激波动力学理论设计,将马赫数为1.2的平面激波转化为柱形汇聚激波,气体界面由肥皂膜分隔六氟化硫(内)和空气(外)得到.采用高速摄影机在单次实验中拍摄激波运动的全过程,对柱形激波的形成进行了实验验证,并进一步观测了汇聚激波与球形气体界面相互作用过程中的波系发展和气体界面变形以及反射激波同已变形界面二次作用的流场演化.结果表明:当柱形汇聚激波穿过气泡界面以后,气泡左侧界面极点沿激波传播方向保持匀速运动,气泡右侧界面发展成为射流结构,气泡主体发展成为涡环结构;在反射激波的二次作用下,流场中无序运动显著增强并很快进入湍流混合阶段.

斜激波与反应性气体界面作用的数值模拟

为解决新概念冲压加速器加速过程中的不启动问题,提出了在加速管内进行分层充气的概念,利用斜激波与分层可燃气体界面相互作用来实现装置的正常启动。采用高精度数值模拟的方法研究了这一相互作用的过程,考察了不同来流速度(斜激波强度)和可燃预混气体的充填量对该过程的影响,提出了相互作用过程引发着火燃烧的时间尺度条件,估算了不同来流速度下的推力性能。研究结果表明:较大的来流速度和更多的可燃预混气体充填量有利于着火的发生;着火是否发生受化学反应和分层气体界面不稳定的双重影响,当化学反应延迟时间尺度小于流动时间尺度时,可以发生着火燃烧;燃烧后的流场表现为爆轰波和非预混火焰界面共同存在的特殊模式;在较大的来流速度下,燃烧场的推力性能更高、更稳定。

激波通过慢/快气体界面的折射研究(英文)

本文给出了模拟激波通过两种不同气体界面时产生折射的方法.使用Harten的迎风TVD格式并改进了近似黎曼解算器使得两种气体界面的数值研究不需作任何特殊假设就可处理.获得了平面激波通过Air/CO_2和Air/He界面的部分实验数据。使用双方位曝光全息干涉仪观察到了激波的折射和发射。数值结果与实验有较好的一致性。最后讨论了靠近边界处气体界面的凹坑。

平面激波冲击柱形气体界面的实验研究

采用高速纹影法实验研究了马赫数为1.2的平面激波冲击下柱形气体界面的演变发展过程.采用环约束的方法,利用肥皂膜技术形成了柱形界面.在单次实验中得到了平面激波与柱形界面作用的全过程,观测了波系发展以及气体界面的演化.结果表明,在激波冲击下SF6气柱下游界面会产生射流结构并最终发展成蘑菇形状;而氦气气柱受到激波冲击后会出现反相,上游界面发展出射流结构并穿透下游界面,最终界面发展成两个独立的涡结构.通过测量比较界面尺寸的变化,可以较清楚地了解界面变形的物理规律.最后将SF6气柱实验中获得的激波和气体界面的速度与一维气体动力学预测结果进行比较,吻合较好,从而验证了环约束方法在Richtmyer-Meshkov不稳定性实验研究中形成气体界面的可行性.

气体辅助注射成型气体穿透界面计算模型研究

气体辅助注射成型由于其显著的优越性得到了迅速地推广应用,对气辅成型过程的计算机模拟成为当前研究的热点课题．针对气辅成型充填模拟的关键问题──气体穿透界面的求解,首次提出了采用匹配渐近展开法求解气体穿透厚度的计算模型,初步的模拟计算获得了与实验一致的结果．

流动肥皂膜气体界面及其在柱状汇聚激波作用下演化的实验研究

在Richtmyer-Meshkov(RM)不稳定性实验研究中,形成两种不同密度流体的初始扰动界面是前提和关键。本文提出了一种流动肥皂膜气体界面生成方法,其工作原理是由细丝构成的导流框从激波管实验段穿过,肥皂液从导流框的上端注入并在重力作用下在导流框中形成流动肥皂膜,膜的两侧可以分别充入不同密度的气体从而形成稳定的气体界面。改变导流框的结构可以得到多种界面形状,包括平面、柱形、分段光滑、弯曲和多层结构等。结果表明,该界面厚度小,易于形成特定的形状,与激波管实验段相匹配,而且维持时间足够长。本文利用流动肥皂膜气体界面生成方法开展了一种竖直界面在柱状汇聚激波冲击下演化的实验研究,通过高速纹影法获得了柱状汇聚激波的形状变化,得到了竖直SF6/空气界面RM不稳定性演化的整个过程。

呋喃树脂砂的发气特性及树脂砂芯-金属界面气体背压的测定

对四种含氮的呋喃树脂砂的发气特性及砂芯界面气体背压进行了测定，结果表明；树脂砂中的含氮 量越高，其发气速度及界面气体背压也越大；发气速度与砂芯界面气体背压存在着很好的对应关系，即发气 速度大，气体背压也大；氧化铁有延迟树脂砂发气时间和降低树脂砂发气速度的作用。

含氮树脂砂型(芯)-钢液界面气体分解产物的测定

砂型（芯）－金属界面气氛对钢铁铸件气孔缺陷有很大影响。本文采用四种含氮呋喃树脂砂浇注铸钢液。

气体辅助注射成型充填仿真

研究了气体辅助注射成型的特点 ,建立了其充填模拟的数学模型 .针对其中的关键问题——气体穿透界面的求解 ,首次提出了详细的计算模型 .初步的模拟计算获得了与实验一致的结果 .

固-液界面纳米气泡的接触角

为了研究纳米气泡接触角小于其宏观接触角这一问题,通过分析醇-水替换前后在高序热解石墨表面上测量得到的力-距离曲线,验证界面气体富集与纳米气泡共存的现象。结合Das提出的杂质与接触角的关系模型,讨论杂质对纳米气泡接触角的影响。根据改进的Young方程分析了线张力降低纳米气泡接触角的机理。结果表明:纳米气泡接触角受界面气体富集、杂质及线张力的影响,纳米气泡接触角小于其宏观接触角是三者共同作用的结果。

气辅挤出成型技术及口模设计的研究现状

气辅挤出成型可以明显地降低挤出胀大比,在精密挤出制品中具有潜在的应用价值。首次将气辅挤出、纤维纺丝、中空纤维及微孔薄膜技术联系起来,并简要介绍了国内外这些技术的研究现状和口模设计的特点。

组织工程皮肤生物反应器的研究与设计

目的设计一套生物反应器,能针对不同支架材料———细胞复合物进行构建组织工程皮肤。方法根据皮肤的自身生长特点和不同支架材料-细胞复合物的特性,模拟皮肤的生长环境和力学环境,通过生物反应器解决组织工程皮肤构建中支架的装夹和气液界面问题。结果生物反应器由控制系统和生物反应器主体两部分构成,能提供对多种皮肤细胞复合物的动态培养。结论皮肤生物反应器能够满足不同组织工程皮肤产品的需要。能够形成气液界面和模拟生物力学的刺激。

激光雷达数据应用于海气界面气体传输速率的估算

选取2007年1、4、7、10月4个月夜间无云的云-气溶胶激光雷达和红外探测者观测卫星(CALIPSO)星载激光雷达Version 3.01数据,提取532nm激光海面后向散射系数并计算海面波浪均方斜率。同时选用准同步AMSR-E海面风速数据,利用Wanninkhof等于2009年提出的包含线性、平方、立方项的海面风速与气体传输速率混合关系模型计算海水施密特数为660时的海气界面气体传输速率k660。通过回归分析,得到由星载激光雷达数据反演k660的关系模型。将激光雷达数据反演结果与采用4种典型海面风速关系模型的计算结果进行比较,给出由星载激光雷达数据反演的4个月平均的海气界面气体传输速率全球分布图和纬度分布图。研究表明,CALIPSO星载激光雷达532nm单脉冲测量数据可用于反演海气界面气体传输速率。

Richtmyer-Meshkov失稳的数值模拟

利用五阶迎风紧致差分格式加群速度控制方法对激波与轻气体柱形界面的干扰问题进行直接数值模拟 ,并研究了涡量的产生及其发展和界面的变形 ,分析了柱形界面的失稳过程 ,得知在线性发展阶段 ,重气体以恒定的速度进入到轻气体中 ,并形成尖钉结构 ;在非线性发展阶段 ,在尖钉头部的两侧形成一对旋转方向相反的涡结构 .同时证实了激波与界面的相互干扰有助于增加混合 .并将所得的数值解与实验结果进行了比较 .