基于DPM模型的高速列车转向架区域风雪流数值模拟

为分析高速列车转向架区域积雪结冰分布规律,采用三维非定常雷诺平均(unsteady Reynolds-averaged Navier-Stokes,URANS)数值模拟方法及离散相模型(discrete phase model,DPM)研究高速列车转向架区域的压力分布、流场流线、雪粒子运动轨迹及积雪堆积情况,并通过对比数值计算与风洞试验结果,验证数值计算方法的准确性。数值计算结果表明:转向架区域由于受气流冲刷,轮对、电机、制动钳夹等突出部件在迎风侧出现明显正压,背风侧则为负压;空气流经转向架迎风侧时会向上扬起,进入转向架的轮对、电机、制动钳夹等关键部位,空气流经转向架背风侧时会冲刷转向架区域的设备舱后端板;空气中的雪粒子不仅具有随动性,还具有惯性,会随气流运动到转向架轮对、电机、制动钳夹等关键部位,并在惯性作用下黏附在其上;积雪堆积主要集中在轮对、电机、制动钳夹以及端板等部件底部迎风区域,而在转向架顶部和背风区域堆积较少。从而得出结论:风场的数值计算结果与风洞试验观测结果具有较高一致性,适用于转向架区域积雪结冰研究;在转向架迎风侧,雪粒子对于气流的跟随性较强,雪粒子的运动轨迹与流场流线分布相符,随气流冲刷至转向架,容易形成积雪结冰;在转向架背风侧以及转向架上方区域,雪粒子对于绕流的跟随程度减弱,不易形成积雪结冰。

基于DPM模型的水平井水平段沥青质颗粒运移规律数值模拟研究

针对沥青质颗粒在水平井井筒的沉积问题,本研究采用Fluent中的DPM模块追踪沥青质颗粒在油管中的运动轨迹,采用realizable k-e模型对尺寸为10~100μm的沥青质颗粒在水平井筒内壁的沉积进行了研究。分析了重力、Saffman力以及阻力作用下,黏度、颗粒尺寸以及流速对沥青质颗粒沉积速率的影响。CFD模拟结果表明:(1)层流阶段,沉积速率随着黏度的增大而减小,这主要是因为层流阶段,流体流动较平稳,使得管壁附近速度梯度减小,Saffman升力降低引起的,而在湍流阶段,当黏度从0.001 2 Pa·s增加至0.012 Pa·s时,沥青质沉积速率会缓慢增加;当黏度从0.012 Pa·s增加至0.053 Pa·s,沉积速率和沉积百分数会随之下降;(2)当颗粒直径为10~100μm时,沥青质颗粒沉积百分数和沉积速率会随着流速的增加而减小;(3)当速度为0.3~2 m/s时,沥青质颗粒沉积百分数和沉积速率随着颗粒直径的增大而增大。研究结果为水平井井筒中的沥青沉积行为指明了方向,认为合理控制井筒中流体速度、黏度和颗粒直径可作为去除井筒沥青质沉积的有效手段。

基于DPM模型的水喷雾抑制氯气泄漏扩散方法研究

有效的有毒气体泄漏扩散抑制方法可以减少液氯槽罐车道路运输事故泄漏后对周围人员生命健康的威胁。运用理论分析与数值模拟相结合的方法,建立了水喷雾抑制氯气泄漏扩散控制模型;采用Fluent软件对水喷雾抑制氯气泄漏扩散行为进行了数值模拟,分析了基于离散相模型(DPM)的不同喷射源类型、位置、数量等关键参数对氯气泄漏扩散抑制效果的影响。结果表明:不同喷射源类型水雾均能对氯气泄漏扩散起到抑制作用,但作用方式不同;在坡道路面设置水雾喷射源对坡道路面的氯气云团扩散具有更好的抑制效果,且随着与罐体距离的缩短,其抑制效果更佳;在坡道路面与平面路面的交界处或附近设置水雾喷射源,对平面路段后方的氯气云团扩散具有较好的抑制效果;随着水雾喷射源数量的增加,水雾对氯气泄漏扩散的抑制作用增强。该研究成果可为液氯道路运输过程中的氯气泄漏扩散应急处置提供理论依据。

DPM模型计算中国北方沙漠地区粉尘释放通量

本文利用DPM(Dust Production Model)模型模拟计算了我国北方沙漠地区不同的土壤微团粒在不同的地表粗糙度和地表摩擦风速下的水平跃移通量、粉尘释放通量、粉尘释放效率以及在特定量中粉尘粒子的质量和数浓度的分布,并对上述计算结果进行了讨论和分析。通过与实际观测结果进行对比的粗糙度和地表摩擦风速下粉尘释放通量后发现二者基本一致,从而证明了DPM模型是可以用来初步模拟中国北方沙漠地区的粉尘释放过程,这将有利于进一步较准确得模拟沙尘的输送、沉降以及气候效应。

半干旱农田地区DPM模型适用性初步研究

DPM模型是根据粉尘释放通量与粉尘跃移通量及跃移颗粒的动能通量成正比的原理,由土壤微团粒跃移模块以及粉尘粒子释放模块构成的。为验证DPM模型在半干旱地区农田的适用性,选取了半干旱地区陕西中北部4种典型土壤类型农田进行野外观测研究,计算分析了各观测区的地表空气动力学粗糙度、表土微团粒粒度、摩阻风速和起动摩阻风速,对比分析了不同土壤类型、不同季节DPM模型模拟的准确性。结果表明,DPM模型可以用于模拟预测我国半干旱区农田不同土壤类型粉尘释放通量,可以较好地用于模拟预测半干旱农田夏冬两季节的粉尘释放通量。

基于DPM模型的光伏组件冲蚀磨损特性分析

文章运用离散相模型(DPM)模拟了风沙气固两相流中的沙粒对光伏组件表面的冲蚀磨损,分析了不同的风速、沙粒粒径、安装倾角下,光伏组件表面冲蚀率的变化情况。研究结果表明:光伏组件表面的冲蚀率随着风速的变化呈指数变化趋势;光伏组件表面冲蚀率随着安装倾角的变化而发生明显变化。这说明风速和安装倾角是影响光伏组件表面冲蚀率的两个重要因素。

基于DPM模型的离心泵非定常固液两相流及磨损计算

运用离散相模型（DPM）结合半经验的磨损模型,模拟计算离心泵内非定常固液两相流动,探索固相颗粒运动以及对泵材料磨损的规律。计算中将液相视为连续介质,求解欧拉坐标系下的流体控制方程;把固体颗粒相视为离散介质,在拉格朗日坐标系下求解颗粒运动方程,采用迭代计算方法实现固液两相耦合。选取常用的IS型离心泵作为研究对象,清水作为连续相,石英沙粒作为离散相,粒径为0.05～0.2mm,泵进口颗粒体积率为0.5%～3%。计算得到了离心泵内固液两相流场特性,得到了泵内固体颗粒群的运动轨迹和材料磨损率分布等有价值的结果。

基于DPM模型的PDC钻头井底岩屑黏附规律研究

为提高页岩气钻井效率、减少钻头泥包,根据现场常用PDC钻头建立三维流域模型,将岩屑模拟为从井底面射入流场的球状颗粒,用拉格朗日粒子追踪法描述固相,将钻头体DPM边界条件设置为捕获,以岩屑颗粒捕获率作为反映泥包可能性的评价参数,结合井底流场结构特点,模拟分析了岩屑输运与黏附规律。数值模拟结果表明,井底岩屑输运时沿程存在碰撞与反弹的不规则三维运动,这导致部分岩屑黏附到钻头体表面;对于不同尺寸的岩屑颗粒,各刀翼和排屑槽的岩屑颗粒捕获率Ra呈类似的变化规律,当岩屑粒径为10 mm时Ra最大,当粒径小于1 mm时,Ra较小且变化不大。岩屑容易发生黏附的情况为:流通面积较小处,流场异常复杂、三维特性明显处及存在大面积的涡旋处,涡旋导致流线偏向钻头体。增大排屑槽最小流通面积,提高切削齿附近流速,减小涡旋数量和强度,有利于预防和减少钻头泥包。

基于DPM模型的双级PDC钻头流场特性研究

针对双级PDC钻头领眼钻头井眼空间上返的钻井液与扩眼钻头井底流场相互干扰的问题,通过在分流传力总成上增加级间喷嘴形成了一种新的双级PDC钻头水力结构。基于FLUENT软件中的DPM模型,模拟计算了井底钻井液流速、井底压降及井底岩屑质量浓度分布,证实了级间喷嘴对于流场改善的有效性,并在此基础上分析了级间结构对双级PDC钻头井底流场的影响规律。仿真结果表明:级间喷嘴倾角为75°时钻井液清洗效果相对较好;领眼钻头与扩眼钻头的刀翼位置应尽量重叠,这样形成了自下而上的流动通道,利于岩屑的快速上返;领眼钻头与扩眼钻头级间段长增大到40 mm时,级间喷嘴的抽吸作用最显著而后逐渐减弱;领眼钻头与扩眼钻头喷嘴流量比值的增大,提高了领眼钻头井底流场清洗效率,降低了扩眼钻头井底流场清洗效率,领眼与扩眼体喷嘴间最佳流量分配比例为5∶5。研究结果可为双级PDC钻头的水力结构设计及井底流场特征研究提供理论依据。

基于DPM模型的某型号水轮机固定导叶泥沙磨损模拟与实验研究

含沙水对水轮机固定导叶的磨蚀不仅与流速大小、泥沙浓度有关,而且还和含沙水在过流表面速度方向有关。为了研究含沙水对某型号水轮机固定导叶冲蚀作用,验证DPM模型(Discrete Phase Model)对水轮机固定导叶磨损模拟的有效性并确定固定导叶表面重点磨损部位,应用磨损模型和DPM模型对某型号水轮机固定导叶进行数值模拟,并将导叶表面的磨损率的数值模拟结果与实验数据相对比,预估和验证了该水轮机固定导叶的在额定工况下的磨损情况,为该水轮机的固定导叶后期的抗磨损设计提供了参考依据。

基于DPM模型的旋流式沉沙池悬沙数值模拟

为了研究旋流式沉沙池泥沙颗粒的运动及沉沙机理和旋桨转速N与沉沙率之间的关系,借助商业软件Fluent,采用湍流模型和DPM模型相结合的数值模拟方法对泥沙颗粒进行颗粒追踪,通过设置7种不同的湍流模型模拟旋流式沉沙池悬沙在7种转速下的运动,与已有的试验结果进行对比,验证了模型的可行性,并选出在不同转速下最合适的湍流模型,进而运用选出的湍流模型分别模拟7不同转速下旋流式沉沙池流场分布,分析了旋流式沉沙池的流场和颗粒轨迹。结果表明,在沉沙池转桨所在的平面上,速度从池壁到池中心逐渐增加,相应位置上的压力逐渐减小;在沉沙池立面上,存在二次流现象,在转桨附近存在较大的漩涡;相同转速下粒径较大的颗粒比较小的颗粒更易沉降;随着桨叶转速的增加,颗粒总去除率逐渐减小。

基于DPM模型的水上散粒体滑坡涌浪仿真分析

针对工程地质中散粒体结构的滑坡,本文以EDEM-FLUENT耦合方法和DPM(Discrete Phase Modle)模型为基础,采用VOF方法追踪自由液面,模拟散粒体滑坡体沿斜坡运动所引起的涌浪产生及其传播过程。将数值计算结果与试验观测数据进行对比,验证该数值模型的有效性,并分析了DPM模型作用下滑坡体运动状态对涌浪生成和传播过程的影响。通过对数值仿真试验结果进行分析,发现数值模拟结果与物理试验观测数据吻合较好,这表明DPM模型能够准确模拟滑坡涌浪的产生与传播特性。

基于DPM模型的软化水冲蚀弯管流场分析

为研究软化水对90°弯管的冲蚀情况,使用CFD-FLUENT数值仿真,选用RNGk-ε湍流模型,DPM离散相冲蚀模型对两相流颗粒流场分布、流体流速、流体黏度、颗粒质量流量、颗粒粒径研究分析。结果表明:随流体流速增大,最大冲蚀速率呈增大趋势;随流体黏度增大,最大冲蚀速率先增加后趋于平稳;随着颗粒质量流率增大,最大冲蚀速率呈线性增长;随着颗粒直径增大,最大冲蚀速率呈下降趋势;冲蚀区域主要集中于弯管外侧壁面,随变量改变,冲蚀区转移到出口区域,并出现二次碰撞现象。

基于WCDPM模型的细粒度物体识别

针对可变形部件模型(deformable parts model,DPM)同等对待各部件,无法体现不同部件对识别过程的贡献度差异的不足,提出一种权重系数可变形模型(weighted coefficient deformable parts model,WCDPM),对DPM中的各部件赋予权重,强调区分度较高的部件在识别过程的作用,弱化区分度低的部件对识别的影响,提高细粒度识别精度.同时给出了模型的训练过程和权重系数的学习方法.在Airplan OID和Oxford-IIIT Pet两个数据集上进行实验,验证了该方法的有效性.

基于DO模型和DPM模型的水处理中压紫外反应器的辐射剂量分析

通过使用离散坐标(DO)辐射模型求解具有吸收、散射和壁面反射性质介质的辐射运输方程,辅助离散相模型(DPM)模拟浮游生物个体在紫外反应器内流区中的随机运动,从而计算获得浮游生物在流区内的轨迹和停留时间分布,进而通过求解单位时间步长内在该质点接收到的紫外辐射强度对示踪粒子在流区内停留时间的积分可以得出反应器辐射剂量统计分布,从而精确判定紫外反应器的灭活效率。

人体咳嗽飞沫传播DPM模拟与实验对比

利用现有文献中的实验数据,对单个液滴自由落体运动过程的蒸发模型进行了验证。将离散相模型(DPM)加入蒸发模型,对人咳嗽喷出的飞沫液滴在室内随时间发展变化的特征和分布进行了模拟。模拟结果与现有不同相对湿度下的实验结果吻合得较好。在高相对湿度情况下,液滴蒸发较慢,有利于液滴的重力沉降,使得最后漂浮在空中的病毒飞沫含量更低,有助于防止病毒的传播。

基于DPM模型的静态人脸检测

为了提高人脸识别技术,论文提出基于DPM模型的静态人脸检测算法。首先,将正负样本图像进行预处理,提取图像特征,研究了DPM部件滤波器个数、遮挡与光照强弱对人脸检测效果的影响。实验研究结果表明,论文提出的算法可靠、有效,可以为进一步研究人脸检测技术提供理论支持。

沙粒质量分数对油气混输泵过流部件磨损的影响

为研究沙粒质量分数对油气混输泵过流部件磨损的影响规律,基于DPM模型对油气混输泵内部的沙粒运动进行数值计算,并采用Finnie磨蚀模型计算油气混输泵过流部件的磨蚀率.研究结果表明:在沙粒质量分数较小时,沙粒与流体介质混合均匀;随着沙粒质量分数的增大,增压单元内的沙粒局部质量浓度显著增大,沙粒集中在叶轮压力面及导叶流道中部;沙粒质量分数增大会使磨损区域和磨损率急剧增大;在叶轮域中,磨损首先发生在压力面出口处,吸力面则在进口外缘发生点状和条状磨损;在导叶域中,压力面的磨损主要发生在外缘处,吸力面的磨损主要发生在进口轮毂处;从定量分析看,叶轮叶片表面的磨蚀率普遍大于导叶叶片表面的磨蚀率,磨损最严重的位置为叶轮叶片进口靠近轮毂处.研究结果可为改善油气混输泵抗磨损性能以及提高油气混输泵实际运行寿命提供一定参考依据.

基于品牌定位DPM动态模型的禹州钧瓷品牌分析

禹州钧瓷,是原产于河南省禹州市神垕镇的中国瓷器中的一种,其凭借着独特的窑变艺术著称于世,多次作为国礼出现在博鳌会等重要场合。文章以2018年7月武汉东湖学院长星钧都暑期社会实践队在河南省禹州市的访问数据和调查问卷数据为基础,结合特劳特品牌定位理论的DPM动态模型,对禹州钧瓷的品牌定位发展现状做出分析,并针对品牌定位方面的部分问题提出对策建议。

基于正交实验的带式输送机落料降尘装置研究

针对选煤厂带式输送机落料扬尘的问题,通过改造落料口,提出一种带式输送机落料降尘装置,并对其结构参数进行了优化设计。采用数值模拟及四因素五水平正交试验方法研究了粉尘在落料降尘装置中的运移规律,分析了外圆柱直径、排风管直径、内置引风筒插入深度和出风口平均风速对落料扬尘抑制效果的影响;并基于陕西某选煤厂落料扬尘实测粒径分布特征,优化了落料降尘装置的结构尺寸。研究结果表明:实验条件下落料降尘装置的最优结构参数组合为外圆柱直径φ2400 mm,排风管直径与外圆柱直径之比0.4,内置引风筒插入深度600 mm,出风口平均风速为5 m/s。该参数组合下,落料降尘装置的总抑尘率可达73.18%,对PM_(10)的抑尘效率为44.27%,对PM_(2.5)的抑尘效率为43.06%。