离心式固液两相流泵叶片形状对流体动力特性影响的研究

给出了考虑离心力作用时的叶片近壁表面固液两相流体粘性流动的分析方法,以实泵为例从理论上分析和阐述了叶片形状对流体的动力特性的影响,并通过对比试验对其进行了验证。明确了这种影响主要体现在三个方面,即泵的水力效率及其动力性能和理论扬程。同时给出了叶片型线的优劣评价依据和如何实现或获得一条合理叶片型线的方法。所得结论对离心式固液两相流泵叶片型线的选型和设计具有指导意义。

垂直管道颗粒及颗粒群沉降运动规律研究

沉降运动是固液两相流基础的相对运动形式。垂直管道水力输送紧急停泵状态下,颗粒群体沉降很容易造成管道堵塞。本文进行了单颗粒、均匀颗粒和非均匀颗粒群体三种沉降试验,分析了浓度、级配、粒径、边界条件等因素对颗粒及颗粒群沉降速度的影响,对粗颗粒在管道中的沉降运动规律进行了探索。

水力提升颗粒及颗粒群浮游运动规律研究

在高30 m、管径200 mm的室内扬矿系统中,进行了单颗粒、均匀颗粒和非均匀颗粒的浮游试验,观察了颗粒及颗粒群体在垂直管道中的运动状态,分析了颗粒的粒径、管壁边界条件、浓度和级配等因素对浮游速度的影响,得出了单颗粒和均匀颗粒在垂直管中的浮游速度经验公式。

接触熔化的研究进展

本文回顾接触熔化的研究发展历史 ,对这一领域研究的内容、方法、状况和进展作一述评 ,并简要介绍我们取得的一些成果 ,内容包括封闭空间的接触熔化、围绕热源的接触熔化 ,以及其它形式的接触熔化。

气／液／固三相线界面区的性质在金属腐蚀阴极过程中的作用

采用稳态极化技术研究了三相线长度、宽度及溶液浓度在金属腐蚀阴极过程中的作用.结果表明,三相线界面区长度及宽度的增加均使得阴极极限电流密度有明显增加,而溶液浓度对阴极过程的影响只在三相线界面区面积较小时才表现出来.上述结果均证实了液相分布状态在金属腐蚀阴极过程中的作用.

软性磨粒流磨粒入射壁面过程及其加工特性研究

针对利用两相流模型无法计算高浓度固—液两相流固相颗粒撞击壁面时颗粒速度的问题,提出一种边界层内颗粒运动轨迹计算模型,基于Mixture两相流模型和Realizable k-ε湍流模型仿真计算结果,通过分析提取颗粒入射前速度、计算边界层厚度、建立边界层内速度场和颗粒运动分析可以得到颗粒撞击壁面时的速度和入射角度。分析加工表面动压力分布和磨粒体积分数分布,结合两种结构约束流道验证仿真结果与加工效果的对应关系。通过对试验结果的分析,为约束模块的设计提供依据。研究结果表明:磨粒入射速度、磨粒体积分数和加工表面所受动压力大小直接影响工件加工效果,并与材料去除量成正相关关系;在本次试验中选择的工艺参数导致加工材料去除量小,适合初始粗糙度低的工件表面加工,对于此次试验的初始粗糙度应在0.2μm以下;约束模块的设计除了要考虑磨粒流流场特性之外,还要对加工表面的原始加工痕迹作详细了解,为约束模块的设计及加工工艺参数提供参考。

分散液膜气/液/固三相线界面区宽度在金属大气腐蚀中的作用(英文)

使用接触角测量和电化学技术研究了三相线界面区(TPB)宽度在分散液膜下金属腐蚀过程中的作用.研究发现,阴极极限电流和腐蚀电流密度随TPB宽度增加而线性增大,表明TPB宽度对气/液/固多相体系腐蚀过程具有重要影响.因此,可根据TPB宽度评价分散液膜厚度对大气腐蚀速率之影响.

液相分散程度对气／液／固多相体系腐蚀行为的影响

本文提出用三相线界面区参数描述液相分散程度,研究了三相线界面区阴极过程特征,建立三相线界面区阴极过程模型.并探讨了液相覆盖区阴极极限电流和三相线区状态的相关性,证实了模型计算与实验数据一致性.进而用三相线界面区阴极过程模型分析液相分散程度对大气以及砂土体系腐蚀行为的影响.

一种“两相流”离心泵叶轮的水力设计方法

基于普朗特的边界层思想,在二维离心场内给出了叶片近壁表面固液两相流体的边界层方程及其解的表达式和边界层厚度的有限次逼近算法。并以所得到的边界层参数为依据进行叶轮的水力设计以确定叶片型线及叶轮出口参数。通过对比实验的比较,验证了设计结果的合理性,同时也验证了采用该理论进行设计所得到的产品,能够避免或减少由边界层分离所造成的脱流损失,改善了主流区的压力分布,使得水力效率相对提高,振动和噪音相对降低。不仅如此,通过实例设计的结果可以看出,该计算方法,能够在工程设计中实现计算边界层参数的要求。最后指出所给方法可以指导离心式固液两相流泵的工程设计。

离心泵叶片两相流边界层分离点移动控制

为确定最佳边界层分离点位置以提高泵的使用寿命和效率,给出了在一定浓度下以固体颗粒沿表面滑移为特征的离心泵叶片主动面固液两相流边界层模型。依据边界层内的速度分布得到边界层分离点的理论界限值,再根据叶片型参数Λj和固相扰动系数Kψ来估算边界层分离参考点的位置,最后通过调整叶片形状,将叶片沿程段内分离参考点的位置移向叶片的出口端。试验验证了分离参考点越靠近叶片的出口端,泵的测试性能越好。

边界层分离对固液两相流离心泵水力振动的影响

根据固液两相流离心泵的边界层理论,以固液两相流体为对象,通过实际案例从理论上分析和阐述了边界层分离对固液两相流离心泵振动的影响,并作了对比试验。理论分析和实验的结果说明:边界层分离将引起压差阻力。边界层分离的程度越大,引起的压差阻力也就越大。实验验证了过大的压差阻力将使测试泵的性能急剧下降,振动剧烈。这表明压差阻力对振动的扰动强弱取决于边界层分离的程度。同时,系统相关参数的波动是不可避免的,能够控制的是边界层分离程度,用其减弱压差阻力的波动强度,降低水力振动。

直拉硅单晶生长过程中工艺参数对相变界面形态的影响

为改善晶体相变界面形态,提高晶体品质,提出了一种融合浸入边界法(immersed boundary method,IBM)和格子Boltzmann法(lattice Boltzmann method, LBM)的二维轴对称浸入边界热格子Boltzmann模型来研究直拉法硅单晶生长中的相变问题.将相变界面视为浸没边界,用拉格朗日节点显式追踪相变界面;用LBM求解熔体中的流场和温度分布;用有限差分法求解晶体中的温度分布.实现了基于IB-LBM的动边界晶体生长过程研究.得到了不同晶体生长工艺参数作用下的相变界面,并用相变界面位置偏差绝对值的均值和偏差的标准差来衡量界面的平坦度,得到平坦相变界面对应工艺参数的调整方法.研究表明,相变过程与晶体提拉速度、晶体旋转参数和坩埚旋转参数的相互作用有关,合理地配置晶体旋转参数和坩埚旋转参数的比值,能够得到平坦的相变界面.

气/液/固三相线界面区对阴极电化学过程影响的研究进展

综述了燃料电池多孔电极,气敏传感器以及多相腐蚀等不同领域在气/液/固三相线界面区特征对阴极过程的影响这一共性问题的各自研究特色与进展,分析了运用三相线界面区长度控制技术加速或减慢阴极反应速度的可行性,提出了借鉴和引进相关领域利用气/液/固三相线界面区特征来控制阴极反应的研究成果,从而发展气/液/金属复杂腐蚀体系测试方法、数据解析、模型化和行为预测等研究工作的新思路.

表面驻泡颗粒在液相运动中的特征分析

基于多相流体动力学的贝赛特(Basset)-鲍瑟内斯克(Boussinesq)-奥森(Ossen)方程(BBO方程)研究滑移条件下颗粒在两相流中的运动情况。针对小型浮游生物表面微结构特征建立固-气-液三相双滑移模型,运用Karman边界层动量定理推导出以气相衔接的固-气相和气-液相层流边界层速度分布表达式。通过参数分析法确定Basset力、颗粒所受阻力及附加质量力对颗粒运动的影响,对BBO方程进行简化求解,得到颗粒在流场中的轨迹方程。将本文提出的滑移速度分布代入轨迹方程得到有滑移边界条件下颗粒在流场中的运动速度随时间的变化。通过分析可以得到,颗粒表面的驻泡结构使得颗粒与流场接触界面处出现速度滑移,从而提高了颗粒的运动速度。

MPS-DEM方法数值模拟超长管道固液混输流动

近些年来,深海矿产开发成为热点,其中涉及的固液混输问题逐渐引起学者的关注.如矿粒在海床上的输运,涉及水平管道的输运问题;矿粒从海床输运到海上浮式建筑物,涉及垂直管道的输运问题;矿粒在不同倾角管道内的输运,涉及倾斜管道的输运问题.对于该类问题,由于流体和固体之间的物理差异较大,对于固液两相往往采用不同的数值处理方法.本文使用MPS-DEM耦合方法模拟管道内的固液混输运动.用MPS方法模拟管道内流体的运动,用DEM方法追踪管道内颗粒的运动.在管道的进出口使用周期性边界条件,将多段管道之间进行拼接,从而实现了对超长管道内高雷诺数的颗粒输运现象的模拟.最后,分析管道颗粒和流场的速度及粒子分布等信息,分析流动特征.得到的结果会为超长管道内固液混输现象的研究提供一些借鉴意义及参考价值.

固粒穿过液体湍流边界层的运动

重力选矿中的分选过程多在近壁面进行，由于近壁面的湍流边界层存在着很大的速度梯度和浓度梯度；固粒在穿过湍流边界层时的运动和穿过主流区域，在运动机理上存在着根本性的不同，应该分别加以考虑此外，固粒在液体湍流边界层中的受力分析与在气体边界层中也大不同，须另加研究本文讨论液体湍流边界层的速度分布，对固粒穿过液体湍流边界层的受力进行分析，最后计算固粒穿过液体湍流边界层的轨迹分析中略去固粒间相互作用的影响及固粒对湍流边界层的影响。

二组分体系的相图及其相图边界理论

主要探讨了二组分体系的相图，如气-液相图和液固相图，总结了二组分相图的分类、绘制及相图分析，这有利于理解和掌握二组分相图的基本规律。并简单介绍了相图边界理论，扩展了相图的热力学研究。

曲线边界下固液相变离散统一动理学数值模型

相变材料因其在相变过程中大量的吸热和放热,被广泛应用于储能和电子器件热管理领域。本文构建了一种适用于结构化网格的固液相变离散统一动理学模型,并采用曲线边界自然对流、椭圆管熔化自然对流问题对所建立的模型进行验证。结果表明,对于同一套网格,本文所建立模型与FLUENT计算结果相对误差在2%以内,且本文模型可精确还原固液相变时的温度分布并追踪固液相界面位置。