纳米液滴撞击高温平板壁的分子动力学模拟

采用分子动力学的方法对纳米液滴撞击高温平板壁面产生的Leidenfrost现象进行了探究,分析了液滴撞击不同温度壁面对Leidenfrost现象的影响.结果表明,随着壁面温度的提升,液滴蒸发的速度更快,脱离壁面的时刻越早,脱离壁面时的速度也越大,最终悬浮时液滴体积也越大.通过分析脱离壁面前一时刻液滴内部的密度、温度分布发现,由于高温壁面具有更高的热通量致使蒸发过程更快进而产生更厚的蒸气层,该蒸气层将阻碍换热,使得液滴在壁面温度更高时液滴内部的平均温度越低,且平均密度越小.

SGLT2抑制剂(达格列净)对心肌微循环血流动力学影响的研究

目的急性心肌梗死发生后及时进行再灌注治疗可恢复血流,但会进一步加重缺血心肌损伤,本研究主要考察SGLT2抑制剂(达格列净)对心脏微循结构和血流动力学的影响,从而揭示达格列净改善心肌微循环、保护心肌的作用及其相关机理。方法设计并开展大鼠对比实验,包括假手术组、心肌缺血再灌注组、达格列净组和达格列净+过表达NLRP3组,建立心肌缺血再灌注模型,采用体视显微镜捕获心脏微循环图像并通过图像处理提取心脏微循环血管密度、分支血管数量等结构信息,作组间差异显著性分析;基于实验所获得微循环结构信息,建立心肌组织血液灌注计算仿真模型,预测不同微循环结构对心肌组织血液灌注的影响,考察达格列净对心肌缺血再灌注的改善作用。结果实验和计算仿真结果显示,心肌缺血再灌注组的心脏微循环血管数量明显减少,心肌组织血液灌注不足、分布不均匀;达格列净治疗后,心肌缺血再灌注大鼠心脏的微血管分支明显丰富,血管分支覆盖了大部分心脏实质区域,心肌组织血液灌注量明显增加;过表达NLRP3后,微血管分支数量和心肌组织血液灌注量均明显减少。结论达格列净通过下调NLRP3促进了心脏微循血管分支再生,从而有效改善了心脏的微循环功能并保护心肌。

融合多模态数据及心血管系统-组织传热建模的人体疲劳状态血流动力学分析

目的监测脑电等生理参数是疲劳驾驶评价的重要方法,但其采集方式对驾驶人存在干扰。皮肤温度是可以无创测量的生理信号,疲劳后皮肤温度会发生变化。本研究旨在结合多模态人体数据与1D动脉树-0D组织传热耦合模型,探究疲劳前后心血管参数与皮肤温度的关系,以将皮肤温度用于疲劳评价。方法通过磁共振成像获取青年、中老年受试者的升主动脉流量波形与直径,利用超声测量其左桡动脉流速波形和直径,利用压力脉搏波检测仪获取其左颈总动脉压力波形。依据受试者血管几何参数及血流波形建立个性化1D血流-0D传热耦合模型,通过匹配诱导疲劳实验中受试者心率和皮肤温度改变量预测皮肤血液灌注。结果匹配了4例不同年龄受试者清醒时左颈总压力和左桡流速波形。结果表明,中老年受试者血管弹性模量与外周阻抗相比青年受试者增加。进一步对疲劳状态参数进行预测。疲劳后外周阻抗增加,手部皮肤温度降低,中老年受试者由于末梢血管收缩性下降,手部皮肤温度改变量小于青年受试者;同时,由于疲劳后心率降低,峰值流量减少,导致疲劳后主动脉收缩压降低。结论本研究建立的模型可以有效模拟不同年龄段健康个体疲劳前后的血流波形与皮肤温度,在更多测试数据支持下,可以用于疲劳评价。

高校教师政治理论学习调查与对策初探——以大连理工大学为例

2018年是贯彻党的十九大精神的开局之年,是改革开放40周年,也是高校加快建设特色鲜明的世界一流大学的奋进之年。高校教师加强政治理论学习,对贯彻落实党的教育方针,提高教师的理论素养与学习工作能力,奋力开拓一流大学建设新征程,具有重要意义。本文将从目前高校教师政治理论学习方面的研究情况和学习现状情况入手,深入分析,提出加强高校教师政治理论学习的对策思考,以期获得高校教师政治理论学习模式创新的有益启示。

基于不同势函数的正构烷烃物理性质分子动力学模拟

采用分子动力学模拟详细比较了4种常用势函数对正构烷烃物理性质预测精度的影响,提出了一种新的修正力场并对其进行广泛的验证,验证主要包括饱和两相密度、饱和蒸气压和自扩散系数等热物理和输运性质.之后,将改进力场应用于二元组分燃料热物性研究中,探究了不同混合比例条件下通过每种组分加权平均的方法估算混合物饱和热物性的准确度.研究发现,改进力场对正庚烷和正十二烷物理性质的预测与实验值较为吻合;在温度较低、正庚烷摩尔分数较高或者温度较高、正庚烷摩尔分数较低的工况下,通过加权平均得到的饱和物性值较为准确.

转子-齿式联轴器-轴承系统不对中动力学特性

在齿式联轴器不对中啮合力模型基础上,基于有限元分析建立了齿式联轴器不对中转子-轴承系统动力学方程,通过数值仿真和试验测试研究了联轴器不对中对转子-轴承系统动力学特性和稳定性的影响规律.结果表明:虽然齿式联轴器具有一定的不对中补偿能力,但不对中仍会导致其连接转子系统的倍频振动,且倍频振幅随着不对中量的增加而增加.在转子-齿式联轴器-轴承系统不对中量增加过程中,油膜振荡和齿式联轴器自激振荡交替或耦合影响系统的稳定性.因此,不对中转子-联轴器-轴承系统的振动比较复杂,蕴含着丰富的非线性振动现象,在研究时应充分考虑啮合力和油膜力的耦合效应.

纳米通道内纳米流体流动特性的分子动力学模拟

利用分子动力学方法对铜-氩纳米流体和基础流体在不同剪切速度下的纳米尺度的Couette流进行模拟计算。结果表明:在纳米尺度通道内,纳米流体流动过程中颗粒存在旋转运动和平移运动,从而加强湍流效果,强化传热并影响整个流动区域内的流动速度分布,造成纳米流体速度呈非线性分布。壁面和纳米颗粒表面都会形成一层排布更为规则的液体原子吸附层,吸附层内液体分子在流体流动过程中一直伴随着壁面和纳米颗粒进行运动,且吸附层具有"类固"特性,可以增强纳米流体的传热能力。

用格子Boltzmann方法模拟液滴撞击固壁动力学行为

首次用格子Boltzmann方法中的伪势模型对液滴撞击固壁的动力学行为进行了数值模拟。详细研究了液滴在壁面上的流动状态以及各种因素对撞击过程的影响。通过数值模拟得到:壁面的可润湿性越小,液滴越容易发生反弹,液滴的回缩速度越快;液滴的撞击速度越大,所得到的相对直径越大,回缩速度越快;液滴的粘性越小,所得到的相对直径越大;液滴的表面张力越大,液滴越容易发生反弹现象。另外,液滴的最大相对直径与We数满足一定的线性关系,这些结果与前人的理论预测和实验结果完全吻合。

橡胶隔振器非线性动力学模型理论与实验研究

基于静态压缩实验、广义胡克定律和应变能密度推导了描述橡胶超弹性的本构关系,进而获得了橡胶隔振器静态刚度模型;在此基础上,提出基于动态激振实验的动态刚度模型,该模型由橡胶隔振器静态刚度、位移系数和频率系数组成。在此基础上,对单自由度质量-隔振器系统进行数值仿真和实验测试,二者获得的系统的固有频率基本吻合,验证了所提出的橡胶隔振器动力学模型的正确性。研究结果为获得橡胶隔振器静、动态刚度模型提供了简洁、实用的思路,并为研究含有隔振器的动力系统的动力学特性提供了理论基础。

船舶增压器静压气体轴承-转子系统动力学特性研究

针对船舶增压器实验台的静压气体轴承一转子系统,提出一种流场与转子动力学的准动态耦合分析方法;采用CFD软件对静压气体轴承不同偏心率及转速下的静态承载力进行流场计算,依据计算结果拟合出气体轴承气膜支承力随偏心率和转速变化的非线性函数关系。采用有限元法建立了转子系统的动力学模型,对重力、不平衡力、气膜支承力作用下的转子系统动力学响应进行了耦合计算,获得了系统的临界转速和响应特性。在此基础上对船舶涡轮增压器轴承一转子系统进行了实验测试,验证了准动态耦合方法的有效性。研究结果表明,与传统采用线性气膜刚度相比,采用基于CFD计算的非线性气膜支承力能够更好地刻划气体轴承一转子系统的动力学特性。

双液滴同时撞击液膜的动力学演变

为了考察液滴的撞击对液膜变形行为的影响规律,利用CLSVOF(coupled level set and volume of fluid)方法模拟双液滴同时撞击平面液膜后的流动过程,获得了不同水平间隔距离、不同撞击速度的两液滴撞击平面液膜后的演变过程特点,通过分析不同时刻压力场分布,探索了两液滴水平间隔距离、韦伯数和撞击速度对双液滴同时撞击液膜后流动过程、形态及对水花高度和中心射流高度的影响。结果表明,碰撞速度较大时的中心液膜射流高度大于碰撞速度较小时的;We数较大时中心射流顶端将产生二次液滴;液滴间距对撞击后初始时(3 ms之前)撞击点两侧的开始水花高度没有明显影响。

纳米通道内传热过程的分子动力学研究

对纳米尺度通道内的热量传递过程进行三维非平衡分子动力学模拟,引入嵌入式原子方法模拟固壁原子之间的相互作用势能,利用Green-Kubo公式计算导热系数和热流量。结果表明,由于固壁原子的强烈吸引作用使通道内的流体分子不再均匀变化,紧靠固壁表面的液体原子形成了相对稳定的"准固体"结构。纳米尺度下,粘性摩擦加热的效果相当明显。

纳米颗粒影响润滑膜摩擦特性的分子动力学

向润滑油中添加纳米颗粒可以降低摩擦系数,提高承载能力,但其中的物理机制并不完全清晰.采用分子动力学方法研究了理想摩擦副间纳米流体和基础流体摩擦特性的不同,着重探明纳米颗粒与基础流体的相互作用机制.研究发现在较高的载荷下纳米流体和基础流体均由液态转化成类固体,但纳米流体的相变压力明显高于基础流体;在相变点后,纳米流体表现出了良好的摩擦特性.纳米颗粒增强了润滑膜的承载能力,且在相变点后强化效果更好.最后对纳米颗粒改善润滑摩擦的物理机制做了详细的解释.

基于转化率法研究冰粉生成乙烯水合物的动力学及THF非常规抑制作用

利用压缩因子Z修正理想气体状态方程,得到冰粉生成乙烯水合物过程中冰体积的转化率,并结合Avrami方程与Arrhenius方程研究温度、压力及四氢呋喃等可控因素对冰粉生成乙烯水合物的影响规律和动力学行为.结果表明,乙烯与冰粉反应生成水合物时不存在诱导期,乙烯在冰粉表面快速成核并在一维方向上等速生长.在乙烯初始压力为4.90 MPa,温度在260.05~269.75 K范围内,冰粉合成乙烯水合物活化能E_a=21.28 kJ/mol,温度为269.75 K时,冰粉的最终转化率达19.20%.随着压力(1.98~4.90 MPa)和温度(250.46~269.75 K)升高,冰粉转化率也增加.THF降低了冰粉转化率和转化效率,分子尺寸效应表明THF在冰粉生成乙烯水合物过程中存在非常规抑制作用.

粘性力和表面张力对液滴撞击超疏水管壁动力学特性的影响研究

利用相界面追踪的耦合水平集-流体体积(CLSVOF)方法,对液滴撞击超疏水管状壁面的动态特性展开研究,主要讨论粘性系数和表面张力系数对撞击过程的影响。研究结果表明:液滴粘性系数越小,液膜的铺展速度越快,回缩速度也越快,同时越早发生反弹,反弹高度也越大;随着表面张力系数的增大,液膜达到最大铺展所需时间减少,会阻碍液膜的铺展,但会促进其回缩,当表面张力系数为0.01 N/m时,液膜外边缘出现飞溅且液膜主体不发生反弹;还对液滴撞击超疏水管壁后出现的反弹、飞溅现象的机理展开分析。

跨临界碳氢二元混合物的水动力学与传热特性实验研究

针对超燃冲压发动机热防护所采用的再生主动冷却技术中的流动不稳定问题,对亚超临界二元碳氢混合物的流动及传热特性进行了实验研究。基于流动方向对水动力学特性影响的实验结果,即水平管路较竖直管路更容易发生静态不稳定现象,研究了水平管内不同混合比例的二元混合物的水动力学及传热特性。结果显示:流动不稳定起始点(OFI)与换热过程极值点对应,说明水动力学特性与其换热过程具有耦合关系;二元混合物的水动力学特性基本规律与纯物质相同,增加易挥发物的比例会使OFI对应的质量流量向更大的方向移动。通过包含3个对OFI有影响的参数的两组无量纲数对混合物流动不稳定起始点进行线性拟合,得到了混合物的静态不稳定区间的起始边界。此项研究将OFI与传热过程进行耦合分析,对预测混合物的流动不稳定边界以及发动机主动冷却技术的通道设计具有参考价值。

L-J流体自扩散系数及其与温度关系的分子动力学模拟

扩散系数在化工设计和研究中是不可缺少的传递特性。但其数据却相对缺乏,因此需要寻找一种方法来预测这个特性就显得十分重要。利用分子动力学方法模拟了简单流体的自扩散系数。模拟分别采用Green-Kubo法(VACF:velocity autocorrelation function)和Einstein法(MSD:mean square displacement)。模拟结果与实验数据吻合较好,误差在10%左右。两种方法的平均值与实验结果误差在7%左右。同时还模拟了流体自扩散系数随温度的变化关系。结果表明,自扩散系数与温度满足Arrenhius关系,数据相关性在0.99以上,计算得到的自扩散激活能分别为1 258 J/mol(VACF)、1 272 J/mol(MSD)和平均值1 265 J/mol。

“双一流”背景下能源动力类专业基础教研室建设

高校教研室是大学本科教学的基层教学单位,是当前各高校推进一流大学和一流学科建设的重要抓手。面对“双一流”建设过程中教研室的现状与主要问题,结合能源动力类专业基础课程教研室建设实践,提出教研室建设应以人才培养为根本目标,回归其教与研的学术本质,通过推动一流课程建设、落实规范化教学管理制度、协调教学与科研的关系、构建教研室精神文化和谐氛围等措施,提升人才培养质量,旨在为深化工科专业基础教研室改革提供有益借鉴。

超静定转子系统不对中动力学的理论与实验研究

不对中是多支承转子系统最常见的故障之一,超静定转子系统(SIRS)由于结构的特殊性而对支点的不对中表现得更加敏感。航空发动机低压转子经常采用三支点支承的方式,当套齿连接结构径向定位间隙较小时,就会构成了一个含有3个弹性支承的超静定转子系统。结合力法和达朗贝尔虚功原理,推导了尾部支承不对中情况下超静定转子系统的动力学方程和解析解,计算获得了其振动响应。以航空发动机超静定转子系统为研究对象,对其完全对中和尾部支点不对中状态展开解析模型推导和实验验证工作。理论和实验结果均表明,该系统由于支点的不对中不仅会对转子的转子产生动态附加激励,还会引起系统2X振动响应和内“8”字形响应轴心轨迹,理论和实验结果吻合良好。该研究对超静定转子系统动力学不对中情况下的响应计算及实验研究有较强的指导价值。

多液滴同步冲击液膜时中间薄膜射流形成机理与动力学特征

采用耦合水平集-流体体积(coupled level set and volume of fluid)方法结合高斯随机分布扰动对多液滴同步冲击平面液膜飞溅过程进行了三维数值模拟,通过分析压力、速度等细微场量分布,揭示了中间薄膜射流的生成、破碎以及后期柱状射流的形成机理。此外,讨论了Weber数、液膜厚度、液滴间距对薄膜射流高度的作用规律。结果表明,在液相加入高斯分布扰动后可以充分反映液滴冲击飞溅特征;相邻液滴颈部区域射流接触后,接触区压力梯度骤然升高,与流体运动间断共同作用下形成向上运动的薄膜射流,随后在流体不稳定性与气相涡流作用下发生破碎;薄膜射流高度随Weber数和液膜厚度升高而增大,液滴间距减小时,射流高度增大。