Zn-Mg合金的结构分析和Zn-Mg扩散体系的物相分布

分子动力学(MD)模拟常采用径向分布函数(RDF)、Honeycutt-Anderson(HA)键型指数法、原子团类型指数法(CTIM)表征物相的微观结构.本文依据CTIM理论,对CTIM进一步发展,使CTIM不仅能够表征bcc\fcc\hcp\非晶体,也能表征其它晶系的晶体结构.本文采用CTIM完成Zn-Mg合金标准晶体的结构表征和Zn-Mg扩散体系物相分布的分析.结果表明:合金组元的CTIM指数不仅反映了Mg21Zn25、MgZn2、Mg2Zn11晶体结构的差异,也说明了Mg4Zn7、MgZn2晶体结构十分相近.Zn-Mg扩散体系两步法模拟后,体系两端交替分布着hcp与fcc结构;体系中部形成大量的非晶体;Zn原子端交替分布着hcp与fcc结构的界面区域主要是Zn12-C类原子.

湿式离合器对偶片间油气两相流动的数值模拟

湿式离合器高速旋转时内部形成的复杂油气两相流动会对离合器的性能产生影响,因而需要对湿式离合器内的两相流动特性展开研究。基于有限体积法,采用流体体积函数(Volume of fluid,VOF)多相流模型、RNG k-ε湍流模型,建立考虑径向沟槽影响的三维湿式离合器对偶片间油气两相流动模型。通过对流动模型中油气两相N-S方程进行数值求解,获得了湿式离合器对偶片间油气两相流动的流场分布特性,分析沟槽数量和转速对流场中油相分布及带排转矩的影响。结果表明:湿式离合器内部的润滑油分布是不均匀的,随沟槽的分布呈现出周期性变化,沟槽处润滑油油液体积分数最大;转速和沟槽数目的增加均会使对偶片间油液体积分数下降,影响湿式离合器内润滑油分布的不均匀性;沟槽总面积不变时,增加沟槽数量能使带排转矩最大值减小,最大转矩对应的转速提前。本研究为湿式离合器内部流场分析和带排转矩研究提供了一种新方法。

水轮机转轮内固液两相紊流场数值模拟及磨蚀预估

在两流体模型的基础上。利用ｋ-ε-Ａｐ两相湍流模型计算流过混流式水轮机转轮的三维固液两相湍流。然后根据液相和固相三维流速场的计算结果，采用图尔萨（Ｔｕｌｓａ）大学磨蚀研究中心发展的泥沙磨损模型，预估转轮叶片表面的泥沙磨损情况。

可压稀相两相流场的数值模拟

针对可压两相流动 ,在阻力系数中考虑了可压缩性及颗粒聚积所造成的影响 ,用TVD格式对沙层、平板及JPL喷管内的气固稀相两相流进行了数值模拟 ,所获结果和已有的实验数据及有关文献吻合很好。在JPL喷管中 ,随着质量分数的增加 ,由于气体和颗粒间的相互作用逐渐增强 ,气相的温度增大 ,马赫数减小 ,但压力变化很小。而随着颗粒直径的增加 。

油水两相变径管流动模拟研究

油水两相混合流动是输油管路中经常遇到的流动现象,其流动规律研究具有重要的科学价值和广泛的工程应用价值。利用FLUENT软件对油水两相流在变径管中的流动进行模拟发现,管路内压力、速度在管径突然变化的区域有明显变化,且随含油量的不同其变化程度也有所不同。通过模拟分析突变管内油水两相流动规律,为实际油品输送提供一定的参考依据。

低温气液两相流动态模拟及实验研究

采用准平衡动量方程和动态连续方程描述气液两相流动态特性,设计了低温气液两相流实验装置,论述了气液两相流动态模拟计算过程,并根据实验数据进行了模拟计算。

油水两相流管路流动的模拟研究

油水两相流是输油管路内常见的一种流态,利用FLUENT软件对油水两相流在突扩和突缩管内的流动进行模拟发现,管路内压力、速度有明显变化,含油量不同其变化程度也不一样。突扩管内含油量增大会延迟流速到达最大的时间,增大流速核心区减小的速度,突缩管内高含油量时双肩处压力无突然增大现象,压力减小区有一定的提前。通过模拟分析突变管内油水两相流动规律,为实际油品输送提供一定的参考依据。

含气率对多相混输泵内气液两相分布规律的影响

为探究含气率对多相混输泵内气液两相分布规律的影响,基于标准的k-ε湍流模型和时均N-S方程,对不同含气率下混输泵内的流态进行数值计算,分析混输泵内不同位置处的气液两相分布规律。结果表明:不同增压单元叶轮进口截面到出口截面的气相体积分数从轮毂至轮缘逐渐变小,同时叶轮靠近轮毂处、轮毂至轮缘中间位置处以及轮缘处的最大气体体积分数位置将随着含气率的增加而增加。另外在离心力的作用下混输泵叶轮内越靠近轮缘液相越集中,越靠近轮毂气相越集中。此研究结果为提高多相混输泵的混输性能和运行效率提供了参考。

气固两相湍流射流的直接数值模拟

采用直接数值模拟研究了Re=3000的气固两相二维湍流射流的流场特征,一阶平均量与实验值吻合得很好,Reynolds应力分布的峰值量级和曲线性态和实验数据是一致的。基于流场的结果,用单向耦合法研究了各种典型尺寸颗粒在流场中的扩散行为和浓度分布规律。其中,St=0.01的颗粒可视为示踪粒子;St=1的颗粒展现了有趣的扩散规律,即均匀散布在涡核外围;St=10为大尺寸颗粒。

水平管段高压超浓相煤粉输送特性的数值模拟

在充分考虑气固两相相互作用的基础上,利用修正后的κ-ε湍流模型对以CO2为输送介质的高压超浓相煤粉气力输送进行了数值模拟.对于固相体积分数高达25%的高压超浓相煤粉气力输送,采用该模型模拟一体化管道(垂直管、弯管、水平管连接在一起),获得了水平管段中不同粒径的颗粒在截面上的速度分布、浓度分布,以及不同表观气速下水平管段中固相的径向浓度分布.模拟结果表明,在相同的输送条件下,大粒径煤粉的速度较低,更容易在水平管道沉积;煤粉粒径相同时,表观气速较大的颗粒在沉积区的浓度分布较小.将模拟结果与相同试验条件下的水平管电容层析成像(ECT)结果进行了对比,验证了本文模拟结果的正确性.

颗粒相流动边界条件对其浓度分布的影响机制

运用描述颗粒相内部作用力的离散介质动力理论和“双流体”欧拉方法对循环流化床中 的稠密气固两相流动进行了数值模拟，并专门研究了颗粒边界条件对其在近壁区浓度分布的影 响，探讨了产生畸变的机制；比较和检验了相关的理论模型．研究表明，近壁区颗粒轴向速度 梯度大小；和在那里局部加密的计算网格，对颗粒浓度的径向分布有强烈的影响，导致浓度分 布畸变的原因是不合理的边界条件过高估计了当地颗粒的脉动强度．提出选择边界条件的原则 是允许颗粒在壁面上有一定程度的滑移．

气固两相湍流射流中颗粒的统计特性

为了进一步揭示气固两相湍流射流中颗粒的扩散机理,在对流场进行高精度直接数值模拟的基础上对颗粒进行了统计研究。跟踪颗粒轨迹时,在拉格朗日框架进行,统计颗粒的平均速度时采用欧拉方法。结果显示,颗粒的流向平均速度剖面呈高斯分布,而横向平均速度剖面则呈正弦分布。其中Stokes 数为1 的中等颗粒的速度较低,Stokes 数为0.1 的小颗粒的速度分布较宽,而Stokes 数为8 的大颗粒在射流中心区的速度较高。颗粒速度分布的不同导致颗粒不同的浓度分布和扩散方式。

综采工作面粉尘运移和粉尘浓度三维分布的数值模拟研究

分析了综采工作面流场及粉尘分布的特点 ,视工作面含尘风流为气 粒两相流 ,建立了描述综采工作面风流中粉尘运动和浓度分布的数学模型。采用计算流体力学的有限容积法求解 。

稀疏两相湍流的惯性颗粒倾向性弥散

气相采用大涡模拟、颗粒相采用拉格朗日轨道模型的方法对后台阶突扩流、充分发展槽道流和圆湍射流3种典型的稀疏气固两相流动进行了数值模拟,研究了颗粒倾向性弥散的特征和规律。研究表明颗粒的跟随性和倾向性相联系,颗粒惯性和大涡结构同时决定颗粒的倾向性分布特征。Stokes数量级为1(气相时间参考尺度取为宏观特征时间尺度)左右的颗粒,倾向性分布特征最强烈。颗粒倾向分布于低涡量(或是低脉动速度)的湍流区域。

微重力下相变储能单元融化过程数值模拟

为探究微重力环境中,通过肋片强化了传热的相变储能单元中相变材料融化过程,通过数值模拟方法探究了微重力作用时相变材料融化过程中传热特性。通过地面实验与重力作用下数值模拟结果对比验证数值模拟方法的准确性,对比重力和微重力作用2种情况下数值模拟结果以揭示微重力环境中相变材料融化过程的特性。结果表明,当相变储能单元受微重力作用时,相变材料融化速率明显下降,热量主要通过热传导传递,融化的相变材料从顶端膨胀溢出向空间扩散,局部低温区域在相变储能单元中上部。

涡流装置固相冲洗特性三维多相流动数值模拟

为了研究涡流装置内固相冲洗特性,应用计算流体动力学(CFD)方法模拟其内部流动特征.采用RNG k-ε湍流模型、VOF气液两相流动和DPM离散相颗粒轨迹追踪模型对涡流装置在Rosin-Rammler颗粒分布时的三维流场进行了数值模拟,分析了颗粒的运动规律、粒径分布、流体流场对颗粒运动的影响以及涡流装置的截流比例.结果表明:涡流装置的存在,使其内部及其延伸的管道内产生了高速旋流,且旋流在下游管道延伸距离很长,降低了颗粒含量,这有利于颗粒的快速流动;颗粒的运动,对流体流场依赖性很强;涡流装置具有较好的截流特性,稳定后的截流量在35%以上,但是其结构设计需保证出口截面面积大于等于进口截面面积,这主要是为了防止堵塞,其可以在合流制管路系统中用于截流去污.

基于阵列光纤探针的水平井气水两相持率数据分析

页岩气多采用水平井进行开采,水平井中气水两相流流型复杂多变,准确获得井筒截面上的气水流动状况对监测页岩气的高效开发具有重要意义。采用阵列光纤探针覆盖井筒截面进行测量,对Gas Array Tool(简称GAT)在不同含水率条件下的响应情况进行分析。采用简单距离加权反比法、克里金插值法对井筒截面上的气水两相分布成像,并与利用Fluent获得的数值模拟气水流型分布图和物理实验图进行对比分析。分析含水率为5%、30%、50%、80%、90%、95%情况下利用阵列光纤探针插值成像所得到的井筒截面气水两相分布情况,发现当含水率为50%到90%之间时,仪器响应效果较好,含水率为5%到30%、95%以上时仪器响应效果不理想。

低含液管道内气液两相流动特性的数值研究

基于管内气液两相流动理论,建立了低含液管道两相流动数学模型,对管路内气相流场、液滴空间分布进行了研究。结果表明:运用边界层网格与增强壁面函数相结合的方法,能够很好地模拟近壁处流场;水平管内液滴群主要集中在中下部区域;弯头内离心力促使液滴群向外侧运动;受上游弯头的影响,竖直管内存在一对涡核,沿流动方向,竖直管右侧液滴群浓度逐渐下降,液滴群分布范围变大,有向左侧运动的行为。

二维二相多层油藏数值模拟的反问题

本文研究了注水采油过程中,油水两相在地下运动状况及有关参数(压力,饱合度,含水率等)的分布问题,给出了反求渗透率的有效方法,从而可以预算出几年内的压力分布,为科学的开采油田提供了依据。

水、土壤、大气、植物相互关系

20091260 微孔渗灌条件下土壤水分运动数值模拟；20091261 喷灌大田土壤水分不同空间插值方法对比分析；20091262土壤水分入渗特性的时间变异规律研究；20091263 室内基于土壤水分再分布过程推求紫色土导水参数；20091264 紫色土坡耕地降雨入渗试验研究……