水中气泡运动规律的研究

通过对水下气泡的受力分析,建立气泡在水中运动的微分方程,通过数值方法进行简化求解,得出用水深表示速度的ω(h)解析关系式,用以描述气泡运动包括加速段的整个过程.气泡急剧加速上升阶段很短,与直径有关;上升的最终速度与气泡的直径有关,与水深无关;接近恒速阶段的起始速度与水深有密切关系.     

三维气泡运动的数值模拟

文章基于VOF模型,借助FLUENT软件,对单个三维气泡在近自由面运动进行了数值模拟。采用了VOF的PLIC界面重构方法,追踪气泡运动过程中气泡表面的变化。监测了气泡上升速度变化以及气泡运动对自由液面的影响。通过对直径不同的气泡数值模拟,得出了气泡运动的一些基本规律。本文数值模拟结果与实验值对比分析,三维数值模拟数据与试验结果吻合较好。     

模拟气泡上升运动的一种改进的Level Set方法

采用基于体积校正法和局部重新初始化的Level Set方法,解决了Level Set方法中由于数值耗散引起的气泡体积的非守恒问题.控制方程采用同位网格下的有限容积法进行离散,采用经典的SIMPLE算法解决速度与压力耦合问题,表面张力采用CSF模型计算.通过对竖直流道内并排临近双气泡的上升运动过程进行了数值模拟,获得了令...     

铝熔体吹气发泡过程的水模拟研究

通过水模拟实验描述了气泡在铝熔体中的形成过程,结合铝熔体发泡实验,研究了不同工艺参数对浸没孔中气泡形成尺寸的影响.研究结果表明,气泡在膨胀过程中为椭球体.当出气管的最大往复平动线速度由0变为366 mm/s时,水溶液表面气泡尺寸从3.4减小至2.6 mm,泡沫铝的胞直径由10.4减至3.0 mm.水模拟实验结果表明,随着气流量的增加（0.025~0.075 L/min）以及聚乙烯醇水溶液粘度的增大（2.27~16 mPa.s）,气泡的直径由1.5增加到2.7 mm;随着出气口距液面距离从150增至330mm,气泡直径从2.3增至2.6 mm,而实际泡沫铝胞直径为2.7 mm,考虑静压力并修正后,实验值与预测值的相对误差由15.45%减小至3.22%.     

静态条件下闭孔泡沫铝气泡形成过程模拟研究

以静态条件下闭孔泡沫铝的空气发泡过程为研究对象,在聚乙烯醇水溶液中进行模拟研究.通过改变入射压缩空气的流量、压力,液体的粘度,出气孔的直径、数量、出气孔表面距液体表面的距离等实验条件,建立静态条件下液体表面气泡直径的预测模型,以便对铝熔体的泡沫特性和闭孔泡沫铝的胞直径进行科学有效的控制.在静态水模拟实验条件下获得了液体表面气泡直径预测模型.当入射空气的压强、气流量,液面高度,出气孔直径增大时,气泡直径随之增大;当出气孔数量,液体粘度增大时,气泡直径减小,表面张力对气泡直径的影响可以忽略不计;静态条件下液体表面气泡直径的预测值和实验测量值符合得较好,相对误差分布在-5.04%~6.32%之间.     

静态条件下闭孔泡沫铝气泡形成过程模拟研究

以静态条件下闭孔泡沫铝的空气发泡过程为研究对象,在聚乙烯醇水溶液中进行模拟研究.通过改变入射压缩空气的流量、压力,液体的粘度,出气孔的直径、数量、出气孔表面距液体表面的距离等实验条件,建立静态条件下液体表面气泡直径的预测模型,以便对铝熔体的泡沫特性和闭孔泡沫铝的胞直径进行科学有效的控制.在静态水模拟实验条件下获得了液体表面气泡直径预测模型.当入射空气的压强、气流量,液面高度,出气孔直径增大时,气泡直径随之增大;当出气孔数量,液体粘度增大时,气泡直径减小,表面张力对气泡直径的影响可以忽略不计;静态条件下液体表面气泡直径的预测值和实验测量值符合得较好,相对误差分布在-5.04%～6.32%之间.     

铝熔体吹气发泡过程的水模拟研究

通过水模拟实验描述了气泡在铝熔体中的形成过程,结合铝熔体发泡实验,研究了不同工艺参数对浸没孔中气泡形成尺寸的影响.研究结果表明,气泡在膨胀过程中为椭球体.当出气管的最大往复平动线速度由0变为366 mm/s时,水溶液表面气泡尺寸从3.4减小至2.6 mm,泡沫铝的胞直径由10.4减至3.0mm.水模拟实验结果表明,随着...     

微通道气液柱塞流头部流场三维实验研究

为研究微通道气液柱塞流三维流场特性,采用三维Micro PIV技术对微通道气液柱塞流进行实验研究,通过处理分析柱塞流图像,获得气泡前部区域的示踪颗粒分布图和三维速度分布图.研究结果表明:在气泡前部区域存在两个对称的方向相反的漩涡;在气柱头部附近区域,流体以较大速度沿着气柱表面流动;在远离气柱头部的区域,与单相流有类似的抛物线速度分布;在气液界面和壁面之间的流体运动复杂,有可能流向气液界面,也有可能流向壁面,气液界面近似为刚性.      

低速下不同入口位置塔式曝气池气液两相数值模拟

采用欧拉双流体模型藕合群体平衡模型( PBM , population balance model ),在对计算域网格及气相分布与实验验证的基础上,研究了四种距离曝气池底部中心不同位置处的人口对曝气池内气液两相流动的影响,探讨了气含率、气泡数密度、液相水平速度等流体动力学性质,以期为塔式曝气池设计提供指导和依据.研究发现:欧拉双流体模型藕合PBM的模拟结果优于单一气泡尺寸的欧拉双流体模型;曝气池内气含率、气相分布、旋涡强度、液相水平速度均受人口位置影响;当人口位置逐渐远离曝气池中心时,气相分布逐渐呈之字形,旋涡强度增大,气含率及气泡羽流周期则先增大后减小;人口位置对气泡数密度无明显影响,气泡数密度在气泡直径5.95mm下分布最多.     

低速下不同入口位置塔式曝气池气液两相数值模拟

为了研究不同入口下塔式曝气池气液两相流动规律,采用欧拉双流体模型耦合群体平衡模型（PBM,population balance model）,在对计算域网格及气相分布与实验验证的基础上,研究了四种距离曝气池底部中心不同位置处的入口对曝气池内气液两相流动的影响,探讨了气含率、气泡数密度、液相水平速度等流体动力学性质,以期为塔式曝气池设计提供指导和依据.研究结果表明:欧拉双流体模型耦合PBM的模拟结果优于单一气泡尺寸的欧拉双流体模型;曝气池内气含率、气相分布、旋涡强度、液相水平速度均受入口位置影响;当入口位置逐渐远离曝气池中心时,气相分布逐渐呈之字形,旋涡强度增大,气含率及气泡羽流周期则先增大后减小;入口位置对气泡数密度无明显影响,气泡数密度在气泡直径5.95 mm下分布最多.      

相场法模拟悬浮熔融硅液滴内部对流及自由界面变形现象

为了模拟具有高密度比的两相流,提出采用牛顿迭代求解半隐式格式离散Cahn-Hilliard方程的方法,应用相场法模拟水的溃坝流和水下气泡的上升变形过程,发现水碰到右边壁面时,水面上卷,气泡在浮力作用下逐渐上升,从球形逐渐变为帽形,模拟结果与界面跟踪法模拟结果一致,验证了数值算法的正确性.在此基础上,数值模拟了悬浮熔融硅液滴的流动、变形过程,结果表明,具有初始变形的液滴在表面张力的作用下逐渐收缩,液滴内产生对流,然后,液滴逐渐变为长条状,液滴内分布着4个涡胞,沿纵向排列.     

基于驾乘舒适性的沥青混凝土路面评价

为给沥青混凝土路面舒适性评价及日常管理养护提供理论依据,在测得室内外大量道路路面性能参数及三向加速度数据的基础上,研究了加权加速度均方根值与道路路面性能参数之间的关系.运用214组有效室外实验数据,拟合了加权加速度均方根、行驶速度与平整度关系的线性回归方程,并用驾驶模拟舱对室外实验结论进行了验证.结果表明:加权加速度均方根与平整度强相关,与速度中等程度相关,与动态摩擦系数弱相关,在动态摩擦系数一定的条件下,驾乘舒适性随平整度及行驶速度的增加而降低;当平整度为1.35和3.05 mm/m时,满足驾乘舒适性的最大速度分别为124.1和88.7 km/h.      

自动驾驶环境下驾驶人接管行为结构方程模型

为提取自动驾驶环境下驾驶人接管行为的关键影响因素,使用驾驶模拟器和眼动仪进行自动驾驶环境下驾驶人接管试验;采集了11个受试者对5种接管情境的反应数据,包括车辆运行数据和眼部运动数据,并调查了受试者的个人属性;基于实测数据定性分析和情境差异定量分析的结果,利用AMOS软件建立了描述驾驶人接管行为的结构方程模型;假设纵向接...     

基于行车控速效果分析的校园内减速带 优化研究

为了更好地维护校园交通安全,基于减速带减速原理,针对校园环境对校内减速带的优化 设计进行研究。选取南京林业大学校园内翠竹路为实验路段,使用雷达测速仪测得通过该路段减 速带的具体速度值,通过对调查数据的整理和分析,得知实验减速带的控速效果未能达到最优。 为了提高校园内减速带的控速效果,构建了车辆通过减速带时的车轮轴心运动轨迹方程模型,借 助MATLAB软件仿真,以纵向加速度为评价指标,进行了圆弧减速带在不同宽度和高度条件下 的振动分析。结果表明,在相同车速条件下,不同尺寸的减速带产生的纵向加速度与高度成正 比,与宽度成反比;适合校园内安装的减速带最优尺寸为高50mm、宽350mm。     

运行车速预测新方法及其应用

为了在道路设计阶段预测车速,保证公路几何线形的协调性,建立了考虑侧向容许加速度、纵向加速度、制动减速度、制动热衰退和环境速度与线形参数关系的模型,计算了期望速度;建立了公路-驾驶者-车辆-环境仿真系统,对在三维路面上的行驶车辆进行仿真,得到并分析了试验道路的运行速度曲线.结果表明:(1)为有效控制速度波动,应取相近的曲线半径和直线长度,且直线不宜过长;(2)出弯道加速长度大于进弯道减速长度,且二者都大于回旋线长度;(3)山区路线由多个急弯构成时,速度曲线频繁波动的部分原因是车辆自身旋转动能和平动动能的相互转化;(4)运行速度协调性方法不适用于四级公路的线形评价;(5)偏角越小,轨迹对弯道的切角作用越大,弯道车速越高.     

部分滑水对路面附着系数的影响

根据能量守恒原理，利用作用在轮胎上的动水压力计算式，通过有限元计算，分析了由于部分滑水而导致的附着系数的降低状况，得到了附着系数与水膜厚度、行车速度的关系式。计算结果表明，如果水膜覆盖在路面上，那么汽车行驶时不可避免地要产生部分滑水现象，轮胎与路面间的附着系数和干燥状态相比，要下降很多。汽车在低速行驶时，水膜厚度对附着系数的影响较大；而在高速行驶时，则速度的影响较大。     

砂雨法饱和模型制样相对密度控制要素与评价方法

为满足动力离心液化试验相对密度（D_r）低的制样需求,实现砂雨法饱和模型制样相对密度的准确控制,建立了设备制模稳定性评价方法,通过自主研制一套适于饱和模型制样的鸭嘴式砂雨法装置,开展了三组干砂/饱和砂模型对比试验;通过分析出砂口尺寸、落距、移动速度等控制要素的影响,对新型装置制样性能进行了验证;采用微型动力触探仪测试饱和模型不同位置及深度的D_r空间分布,给出了模型均匀稳定性评价方法;建立描述砂雨法制样过程流速变化的数学模型和推导表达式,提出了控制稳态D_r的归一化标准. 研究结果表明:3 mm为低密实度制样的最佳出砂口尺寸;饱和模型D_r随水中落距的变化率为空中落距变化率的3.5倍,水中落距是饱和制样密实度的主导控制要素;出砂口移动速度最高达到颗粒落速的31%,对低密实度制样影响不可忽略;设备移速与落距对颗粒流速及试样D_r大小具有决定作用.