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温度对撞击器内颗粒沉积粒径影响的研究

力学学报 2024年第1期56卷 79-93页

作者：彭慧池辉徐聪尹招琴包福兵凃程旭中国计量大学计量测试工程学院杭州310018 福建省计量科学研究院福州350003

微颗粒的性质几乎与颗粒的粒径紧密相关,为研究气溶胶粒子特性,需获取颗粒粒径分布信息.惯性撞击器是一种基于惯性原理实现大气中不同粒径颗粒沉积分离的装置,在实际使用过程中,经历复杂多变的环境.文章利用拉格朗日多相(LMP)模型对撞... 详细信息

微颗粒的性质几乎与颗粒的粒径紧密相关,为研究气溶胶粒子特性,需获取颗粒粒径分布信息.惯性撞击器是一种基于惯性原理实现大气中不同粒径颗粒沉积分离的装置,在实际使用过程中,经历复杂多变的环境.文章利用拉格朗日多相(LMP)模型对撞击器内的气-固两相流动进行数值模拟,使用有限体积方法(FVM)研究了在绝热和换热两种情况下,气溶胶温度变化(-40℃~60℃)对颗粒沉积率的作用,并分析其对颗粒粒径分离的影响.结果表明:在壁面绝热情况下,随着气溶胶温度的升高,颗粒沉积位置由冲击板中心向边缘发散,颗粒收集效率逐渐降低,颗粒收集数量减少;在气溶胶和壁面换热情况下,随着气溶胶温度的升高,大颗粒沉积位置由冲击板中心向边缘发散,颗粒收集效率降低,小颗粒正好相反.此外,不同气溶胶温度下的颗粒收集效率曲线存在一个交点,交点两侧大小颗粒的收集效率随温度的变化情况相反.通过研究温度对撞击器颗粒收集的影响,可以对颗粒分径结果进行修正,获得更精确的粒径分布.

关键词：惯性撞击器气溶胶温度颗粒沉积颗粒收集效率拉格朗日多相模型

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液体微小流量测量技术研究进展

力学学报 2024年第6期56卷 1573-1584页

作者：侯立凯范旭金羽卓刘铭扬包福兵中国计量大学浙江省流量计量技术研究重点实验室杭州310018 中国计量大学计量测试工程学院杭州310018

随着流体力学与生命科学、材料科学、医疗健康、能源环境和先进制造等多学科领域的交叉融合,微量液体与微流控技术逐渐在这些领域取得了广泛的应用.与此同时,液体微小流量(每分钟几微升、几纳升,甚至更低)的测量需求逐渐凸显出来.随着... 详细信息

随着流体力学与生命科学、材料科学、医疗健康、能源环境和先进制造等多学科领域的交叉融合,微量液体与微流控技术逐渐在这些领域取得了广泛的应用.与此同时,液体微小流量(每分钟几微升、几纳升,甚至更低)的测量需求逐渐凸显出来.随着特征尺度的减小,原有的液体流量测量技术已经无法满足测量准确度的要求,因此,需要流量测量技术的进一步发展来满足微小流量测量和传感器微尺度集成的需求.文章介绍了液体微小流量的应用背景和面临的主要问题,首先,根据测量过程中是否引入外界能量(例如电能、热能等),将现有的和正在开发的液体微小流量测量技术分为有源流量测量技术和无源流量测量技术;其次,分别对其包含的具体测量技术展开论述,主要包括质量流量测量技术(科里奥利和微谐振器)、热式流量测量技术(热损失型、热分布型和热脉冲型)、光流控流量测量技术(光致褪色)、压力转换流量测量技术(压差式、悬臂式和柔性膜形变)、粒子测速技术、重力测量技术和弯月面追踪技术等,并讨论了上述测量技术的传感测量原理、测量性能指标和优缺点;最后,结合液体微小流量测量技术的发展和先进测量体系的建设,总结了液体微小流量测量的应用前景和有待解决的挑战.

关键词：微小流量测量流量计微量液体传感器

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荷电颗粒在旋转环形通道内分离性能研究

计算力学学报 2024年第3期41卷 491-498页

作者：沈家鑫彭慧王彦入尹招琴包福兵中国计量大学浙江省流量计量技术研究重点实验室杭州310018

为研究带电旋转环形通道内荷电颗粒的运动和沉积特性,本文使用计算流体力学两相流离散颗粒法对带电旋转环形通道内的荷电颗粒的运动过程进行了模拟。根据模拟结果分析了不同粒径、电压、入口雷诺数和通道长径比等参数对荷电颗粒运动和... 详细信息

为研究带电旋转环形通道内荷电颗粒的运动和沉积特性,本文使用计算流体力学两相流离散颗粒法对带电旋转环形通道内的荷电颗粒的运动过程进行了模拟。根据模拟结果分析了不同粒径、电压、入口雷诺数和通道长径比等参数对荷电颗粒运动和沉积的影响,研究了荷电颗粒在旋转通道内离心力与电场力之间的竞争关系,探索了离心力和电场力导致的荷电颗粒运动和沉积变化的规律。结果表明,单个不同粒径颗粒具有不同的颗粒逃逸电压区间,区间的大小随着颗粒粒径的增大而增大,且区间的宽度随着通道长径比的增大将会明显变小;多个颗粒的逃逸率曲线,不同粒径的颗粒将会有不同程度的交叉,随着长径比的增大,颗粒逃逸率曲线的高度与交叉会有明显的减小,而随着转速的增大,颗粒逃逸率曲线的交叉会有一定程度的减小,且高度不会有明显变化。

关键词：荷电颗粒旋转流场环形通道分离性能扩散荷电

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面向小型化窄线宽激光的光学锁定硬件系统研究

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光学技术 2024年第4期 419-424+491页

作者：李代富包福兵辛云飞张诚韩琪娜施杨周琨荔王瑾潘奕捷屈继峰中国计量大学计量测试工程学院中国计量科学研究院前沿计量科学中心

研制小型化、数字化、高带宽的光学锁相控制系统是实现面向实际应用的小型化窄线宽激光光源的关键。但目前的通用及专用型系统存在着诸如依靠商业平台、带宽不足、集成化程度不高等问题。研究研制的数字伺服系统基于现场可编程门阵列(FP... 详细信息

研制小型化、数字化、高带宽的光学锁相控制系统是实现面向实际应用的小型化窄线宽激光光源的关键。但目前的通用及专用型系统存在着诸如依靠商业平台、带宽不足、集成化程度不高等问题。研究研制的数字伺服系统基于现场可编程门阵列(FPGA)以及高速模数转换器(ADC)与数模转换器(DAC),实现数字综合器、调制器、鉴相器、滤波器以及伺服控制单元，成功研制高速、可重构、双通路的光学锁相环集成硬件平台，系统开环带宽为2.63MHz。与具有高品质因子特性的回音壁模式(WGM)光学微腔相结合，通过相位调制光外差稳频方法(PDH)实现积分线宽为20Hz的窄线宽激光，光学闭环反馈带宽达到450M。该系统具有良好的通用性与扩展性，可以适用于各种原子分子光谱以及光学频率的伺服锁定。

关键词：窄线宽激光现场可编程门阵列光学锁相环回音壁模式光学微腔

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多气源格局下天然气计量体系国内外进展

计量科学与技术 2024年第1期68卷 3-9,75页

作者：成伟杨添波李长武侯立凯包福兵倪金春苏州市计量测试院江苏省市场监管重点实验室(能源计量在线评估) 苏州215128 中国计量大学浙江省流量计量技术研究重点实验室杭州310018

随着人们对环境问题的重视度越来越高,天然气作为一种清洁能源在我国化石能源消费体系中的占比也正在提升。近年来,在天然气消费过程中出现了不同气源的天然气增多、进口天然气比例上升等问题,形成了天然气管网多气源的格局。由于不同... 详细信息

随着人们对环境问题的重视度越来越高,天然气作为一种清洁能源在我国化石能源消费体系中的占比也正在提升。近年来,在天然气消费过程中出现了不同气源的天然气增多、进口天然气比例上升等问题,形成了天然气管网多气源的格局。由于不同气源的天然气发热量存在明显差异,我国目前实行的天然气计量体系难以进行准确的贸易计量以及碳排放核算,需积极推进新型计量体系的建设。基于此,该文主要围绕国内外天然气计量体系的发展现状进行研究,介绍了体积计量、质量计量和能量计量3种计量方式及其测量原理,从技术标准、计量仪器、量值溯源方面对比分析了国内外现行的天然气计量技术,阐述我国在计量体系建设上开展的一系列工作,指出能量计量法从天然气的发热量出发,结合天然气的体积或质量流量,面对不同气源、不同品质的天然气能进行高效、准确的计量,是多气源天然气格局下的更公平、合理的计量方式。同时,指出我国在天然气气质分析设备、构建天然气分析溯源、管网中的核查技术等方面存在不足。

关键词：计量学天然气计量体系能量计量发热量测量仪器多气源

“两相流原理及测试技术”研究生课程案例库初建与教学实践

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力学与实践 2023年第1期45卷 181-187页

作者：尹招琴包福兵凃程旭中国计量大学计量测试工程学院杭州310018

随着社会发展,对研究生的政治素养、科学精神和创新能力的培养要求日益提高。“两相流原理及测试技术”课程教学目标要求学生理解两相流动规律,掌握常用两相流动测试方法,践行工匠精神;论文提出了课程案例库建设的必要性,以课程内容发... 详细信息

随着社会发展,对研究生的政治素养、科学精神和创新能力的培养要求日益提高。“两相流原理及测试技术”课程教学目标要求学生理解两相流动规律,掌握常用两相流动测试方法,践行工匠精神;论文提出了课程案例库建设的必要性,以课程内容发展现状、数值模拟求解结果和两相参数测试方法作为材料建立了案例库,探索了案例库的教学方法。旨在为研究生课程阶段的培养提供参考,以满足专业能力和思政素养的培养要求。

关键词：案例库研究生课程两相流测试技术

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荷电颗粒在旋转环形通道内分离性能研究

计算力学学报 2023年

作者：沈家鑫彭慧王彦入尹招琴包福兵中国计量大学浙江省流量计量技术研究重点实验室

为研究带电旋转环形通道内荷电颗粒的运动和沉积特性，本文使用计算流体力学两相流离散颗粒法对带电旋转环形通道内的荷电颗粒的运动过程进行了模拟。根据模拟结果分析了不同粒径、电压、入口雷诺数、通道长径比等参数对荷电颗粒运动和... 详细信息

为研究带电旋转环形通道内荷电颗粒的运动和沉积特性，本文使用计算流体力学两相流离散颗粒法对带电旋转环形通道内的荷电颗粒的运动过程进行了模拟。根据模拟结果分析了不同粒径、电压、入口雷诺数、通道长径比等参数对荷电颗粒运动和沉积的影响，研究了荷电颗粒在旋转通道内离心力与电场力之间的竞争关系，探索了离心力和电场力导致的荷电颗粒运动和沉积变化的规律。结果表明，单个不同粒径颗粒具有不同的颗粒逃逸电压区间，区间的大小随着颗粒粒径的增大而增大，且区间的宽度随着通道长径比的增大将会明显变小；多个颗粒的逃逸率曲线，不同粒径的颗粒将会有不同程度的交叉，随着长径比的增大，颗粒逃逸率曲线的高度与交叉会有明显的减小，而随着转速的增大，颗粒逃逸率曲线的交叉会有一定程度的减小，且高度不会有明显变化。

关键词：荷电颗粒旋转流场环形通道分离性能扩散荷电

加强计量学与相关学科交叉融合建设的探索与实践

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计量学报 2023年第8期44卷 1310-1316页

作者：黄乐富宋明顺包福兵徐婳中国计量大学浙江杭州310018

计量学是测量及其应用的科学,加强计量学学科建设是国家计量事业发展的重要技术人才支撑。学科交叉融合是推进计量学学科建设发展的有效途径,在国家建设现代先进测量体系背景下,聚焦高校推动计量学与相关学科交叉融合建设,借鉴高校开展... 详细信息

计量学是测量及其应用的科学,加强计量学学科建设是国家计量事业发展的重要技术人才支撑。学科交叉融合是推进计量学学科建设发展的有效途径,在国家建设现代先进测量体系背景下,聚焦高校推动计量学与相关学科交叉融合建设,借鉴高校开展学科交叉融合的典型模式,研究分析了学科目录指引下高校布局的模式与路径,探讨分析了“计量+学科”和“学科+计量”两种交叉融合模式和示例,介绍了中国计量大学推动实践探索过程中的一些建设经验,同时期望交叉融合模式的探索与实践,能为相关高校布局计量学相关学科交叉领域提供参考和支撑。

关键词：计量学学科建设学科目录学科交叉融合

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双柱状颗粒在线性剪切流场中的动力学分析

计算力学学报 2023年第1期40卷 79-85页

作者：郑乐梅尹招琴王彦入沈家鑫包福兵周锟中国计量大学浙江省流量计量技术研究重点实验室杭州310018 武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室武汉430081

为研究柱状颗粒在线性剪切流场中的运动状态和受力情况,本文以颗粒长径比为2,颗粒之间的初始距离ΔSP y=4D为例,基于直接力浸入边界法数值模拟了双柱状颗粒在三维线性剪切流场中的运动过程。根据模拟结果分析了柱状颗粒周围流场参数分布... 详细信息

为研究柱状颗粒在线性剪切流场中的运动状态和受力情况,本文以颗粒长径比为2,颗粒之间的初始距离ΔSP y=4D为例,基于直接力浸入边界法数值模拟了双柱状颗粒在三维线性剪切流场中的运动过程。根据模拟结果分析了柱状颗粒周围流场参数分布,在考虑壁面对颗粒的影响和颗粒之间相互影响的条件下,研究了颗粒的受力和运动的变化,探索了流体曳力导致柱状颗粒迁移和转动的规律。研究结果表明,双柱状颗粒在线性剪切流场中易向速度大的流体区域运动;前后两颗粒运动状态和轨迹不同,颗粒之间距离较近时,曳力会产生较大的波动;只有当颗粒在壁面附近时,滞后颗粒才能追上领先颗粒,两颗粒发生牵引、翻滚和分离过程。

关键词：柱状颗粒线性剪切流壁面直接力浸入边界法动力学