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人工黏性增强三维移动粒子半隐算法稳定性

力学学报 2013年第4期45卷 515-524页

作者：冯美艳黄生洪中国科学技术大学工程科学学院近代力学系合肥230026

通过综合比较移动粒子半隐方法(moving-particle semi-implicit method,MPS)各种稳定性计算方法,考虑了多种可能导致计算不稳定的因素,并首次提出加入人工黏性来抑制非物理压力振荡,得到了较为稳定的三维MPS算法.采用各种稳定性方案对... 详细信息

通过综合比较移动粒子半隐方法(moving-particle semi-implicit method,MPS)各种稳定性计算方法,考虑了多种可能导致计算不稳定的因素,并首次提出加入人工黏性来抑制非物理压力振荡,得到了较为稳定的三维MPS算法.采用各种稳定性方案对比模拟了三维立方流体旋转状态下的变形及三维静水压问题,并进一步与商业软件的流体体积函数方法(volume of fluid,VOF)模型计算结果对比,验证了其正确性.结果表明:对三维情形,单纯应用已有的稳定性算法仍难以满足MPS计算稳定性的要求,而进一步辅以该文提出的人工黏性方法则可以在准确性及稳定性方面均取得较好的效果,且计算结果显示,通过该文提出的开关模式增加人工黏性并不影响压强泊松方程的求解精度,因而不会对流场的求解产生负面作用.

关键词：移动粒子半隐方法三维稳定性人工黏性无网格方法

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雾化燃烧模拟一体化方法及应用研究

工程热物理学报 2011年第8期32卷 1399-1402页

作者：黄生洪冯美艳中国科学技术大学近代力学系安徽合肥230027

如何模拟液体燃料的雾化、掺混及燃烧过程,一直以来都备受关注。本文试图将无网格MPS(moving particlesemi-implicit rnethod)方法与颗粒轨道模型结合起来描述液体燃料从射流、破碎、雾化、输运全过程,并与基于Euler网格气相方程耦合求... 详细信息

如何模拟液体燃料的雾化、掺混及燃烧过程,一直以来都备受关注。本文试图将无网格MPS(moving particlesemi-implicit rnethod)方法与颗粒轨道模型结合起来描述液体燃料从射流、破碎、雾化、输运全过程,并与基于Euler网格气相方程耦合求解,从而可以获得对雾化燃烧全过程模拟的一体化方法。初步结果显示,其方法和技术路线可行。

关键词：移动粒子半隐式法颗粒轨道模型 Euler网格雾化

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反应器结构对多段气化炉内颗粒分布的影响

过程工程学报 2019年第2期19卷 297-308页

作者：冯美艳李飞福建工程学院机械与汽车工程学院福建福州350118 中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室北京100190

针对多段气化炉(上部快速床、下部鼓泡床),采用MP-PIC(Multi-Phase Particle In Cell)方法模拟了多粒径煤粉颗粒的三维全循环流化过程,考察了鼓泡床与快速床床径比及鼓泡床和快速床之间的过渡段高度对气化炉内流动特性的影响。结果表明... 详细信息

针对多段气化炉(上部快速床、下部鼓泡床),采用MP-PIC(Multi-Phase Particle In Cell)方法模拟了多粒径煤粉颗粒的三维全循环流化过程,考察了鼓泡床与快速床床径比及鼓泡床和快速床之间的过渡段高度对气化炉内流动特性的影响。结果表明,基本工况下,大颗粒主要存在于下部鼓泡床中,细颗粒主要存在于上部快速床内,但细颗粒会通过旋风分离器和回料管再次进入鼓泡床参与循环。进入旋风分离器的大部分为半径622mm以下的小颗粒,无1216 mm以上的大颗粒。旋风分离器对小颗粒的分离效率为99.75%,分离效率良好。增大床径比(即减小快速床直径),快速床中气速增大,整个气化床更快达到稳定状态,被夹带到快速床中的颗粒增多,所夹带的颗粒粒径增大。过渡段高度存在一个适当值(炉高0.6～1.0 m),升高或降低过渡段高度,快速床中颗粒浓度均增大,颗粒通量均升高,旋风分离效率降低。

关键词：多段气化炉 MP-PIC 颗粒分布床径比过渡段高度

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基于STM32的参数在线配置数字滤波器

基于STM32的参数在线配置数字滤波器

作者：冯美艳西安工程大学

学位级别：硕士

滤波器主要应用于语音图像处理、数字通信、谱分析、模式识别和自动控制等领域。FIR数字滤波器由于其滤波性能稳定、频率响应快、高精度和高集成度在市场上的所占的比重越来越大。针对众多用户提出的参数可调、无线非接触、低成本等需求... 详细信息

滤波器主要应用于语音图像处理、数字通信、谱分析、模式识别和自动控制等领域。FIR数字滤波器由于其滤波性能稳定、频率响应快、高精度和高集成度在市场上的所占的比重越来越大。针对众多用户提出的参数可调、无线非接触、低成本等需求,本文提出了一种基于STM32的参数在线配置数字滤波器。滤波器的研究内容由STM32模块部分和Lab VIEW软件部分两部分组成。第一部分是STM32模块部分即:在STM32环境下的FIR数字滤波器研究设计。主要是:设计滤波公式和数据采集,在STM32数据采集之后根据滤波公式与滤波参数进行FI R滤波,并且输出。实现基本的FIR数字滤波器。除此之外,绘制STM32的开发板电路原理图和PCB图,焊接电路板和调试程序。第二部分是LabVIEW部分:即在L abVIEW环境下滤波参数、采样频率的配置和与WIFI模块的无线通信。主要内容是由LabVIEW软件配置采样频率并且处理滤波参数数组,确定滤波参数的数组值、阶数和滤波类型。并且根据用TCP/IP协议与WIFI模块无线通信,将滤波系数和采样频率传送给STM32模块。实现滤波系数的无线非接触在线配置。此外,利用MATL AB平台配置生成不同采样频率的不同滤波类型的滤波系数。滤波器的研究过程为三步:采用先绘制PCB,在STM32的硬件平台上编写滤波器算法开发出基本的滤波器;然后利用串口通信从PC串口软件向STM32发送滤波系数,实现滤波系数的可更改和读写;最后利用Lab VIEW软件平台实现与WIFI模块的通信,实现滤波系数的无线非接触在线配置。本文首先介绍了基于STM32的参数在线可配置数字滤波器的研究意义、主要内容并且制定了详细的设计方案,然后具体设计了滤波器的软硬件设计,最后结合软硬件进行功能测试。最终实现了具有参数可调、无线非接触、低成本的基于STM32的参数在线配置数字滤波器。

关键词：数字滤波器参数可调无线非接触 STM32处理器

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鼓泡床高度对多段气化炉内颗粒分布的影响

重庆理工大学学报（自然科学） 2019年第8期33卷 84-89,104页

作者：冯美艳李飞福建工程学院机械与汽车工程学院福州350118 中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室北京100190

多段气化炉反应器主体由下部鼓泡床和上部快速床组成,是一种新型的煤分级转化集成技术。针对三维全循环多段气化炉,采用MP-PIC(mult-phase particle in cell,Barracuda)方法模拟了多粒径煤粉颗粒的循环流化过程,研究了鼓泡床高度对气化... 详细信息

多段气化炉反应器主体由下部鼓泡床和上部快速床组成,是一种新型的煤分级转化集成技术。针对三维全循环多段气化炉,采用MP-PIC(mult-phase particle in cell,Barracuda)方法模拟了多粒径煤粉颗粒的循环流化过程,研究了鼓泡床高度对气化炉内流动特性的影响。研究发现:①在适当范围内,降低鼓泡床高度,床体更快达到稳定操作状态;②快速床上部颗粒浓度随鼓泡床构体高度增加而降低;③鼓泡床高度的增加使得过渡段上部和快速床下部的细颗粒(<1 000μm)含量增加;④靠近快速床出口截面处最小颗粒的含量随鼓泡床高度增大而单调增加。这些规律对多段气化炉的设计和优化具有参考意义。

关键词：多段气化炉鼓泡床高度 MP-PIC 颗粒分布

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斜面激光熔覆粉末流场及光粉耦合机理研究

表面技术 2023年第7期52卷 369-383页

作者：褚梦雅练国富姚明浦冯美艳福建理工大学福建省智能加工技术及装备重点实验室福州350118 福建理工大学机械与汽车工程学院福州350118 Research Center for Advanced Manufacturing Lyle School of EngineeringSouthern Methodist UniversityDallasTX 75205USA

目的扩展增材制造在斜面复杂零部件修复领域的应用,弥补倾斜熔覆过程中粉末流动行为研究的空缺。方法采用RSM进行模拟方案设计与数据处理,通过拟合输入参数与输出之间的数学模型,探究送粉电压、气流量、基体倾斜角度对倾斜基体上粉末浓... 详细信息

目的扩展增材制造在斜面复杂零部件修复领域的应用,弥补倾斜熔覆过程中粉末流动行为研究的空缺。方法采用RSM进行模拟方案设计与数据处理,通过拟合输入参数与输出之间的数学模型,探究送粉电压、气流量、基体倾斜角度对倾斜基体上粉末浓度和粉斑直径的影响规律。结合数值模拟和试验研究对光粉耦合机理进行分析,探究光粉平衡关系对涂层形貌的影响机理。结果粉末颗粒速度随气流量的增加而增大;倾斜基体上最大粉末浓度随气流量的增大而降低,随送粉电压的增大而增高;倾斜基体上的粉斑直径随基体倾斜角度和气流量的增大而增大。以倾斜基体上的粉末浓度最大、倾斜基体上的粉斑直径最小为优化目标,0°、10°、20°、30°倾斜基体上最大粉末浓度模拟值与预测值的误差分别为4.34%、3.61%、5.82%、13.15%,基体上粉斑直径模拟值与预测值的误差分别为2.95%、3.22%、3.57%、4.10%,说明该模型对倾斜基体上最大粉末浓度及粉斑直径的预测精度较高。结论气流量对粉末颗粒速度影响显著,送粉电压、气流量对基体上最大粉末浓度的影响显著,倾斜角度、倾斜角度与气流量的交互项对倾斜基体上的粉斑直径影响显著。研究结果为激光熔覆在斜面零件修复领域应用中基体的布置和工艺参数选取提供了理论指导。

关键词：激光熔覆数值模拟粉斑直径粉末浓度倾斜基体响应面法

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基于抛物线模型的V形坡口焊道规划排布

焊接学报 2023年第7期44卷 79-88,I0007,I0008页

作者：陈昌荣周孙盛何华练国富黄旭冯美艳福建理工大学福州350118

为了提高大型相贯构件机器人焊接的焊道规划准确性,提出了抛物线模型,结合等面积与等高法研究了多层多道焊道排布方法.首先,规划焊接工艺参数、焊道的横截面、焊接顺序以及焊枪位姿,进一步推导出焊道排布算法的公式,借助MATLAB软件进行... 详细信息

为了提高大型相贯构件机器人焊接的焊道规划准确性,提出了抛物线模型,结合等面积与等高法研究了多层多道焊道排布方法.首先,规划焊接工艺参数、焊道的横截面、焊接顺序以及焊枪位姿,进一步推导出焊道排布算法的公式,借助MATLAB软件进行多层多道焊道排布的仿真;最后通过机器人焊接试验验证多层多道排布的方法.结果表明,仿真的焊道排布结果与试验的V形坡口每层每道轮廓相吻合,说明提出的基于抛物线模型的多层多道排布算法是准确可行的.该研究成果为机器人焊接相贯构件的多层多道焊道排布提供了重要的理论基础.创新点:(1)提出了一种V形坡口焊道的抛物线轮廓假设模型.(2)提出了等面积法与等高法相结合的多层多道焊道排布方法.

关键词：抛物线模型焊道规划排布等面积法等高法 MATLAB仿真多层多道焊接

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激光熔覆原位合成WC单道成形控制方法

金属热处理 2022年第6期47卷 222-231页

作者：肖石洪练国富黄旭冯美艳福建工程学院机械与汽车工程学院福建福州350118

采用响应面法中心复合设计建立激光功率、扫描速度、气流量、WC粉末配比与熔覆层宽度、高度、横截面积之间的数学模型,通过方差分析和模型验证,验证了数学模型的准确性。熔覆层的宽度与激光功率成正比,与扫描速度、气流量、粉末配比成反... 详细信息

采用响应面法中心复合设计建立激光功率、扫描速度、气流量、WC粉末配比与熔覆层宽度、高度、横截面积之间的数学模型,通过方差分析和模型验证,验证了数学模型的准确性。熔覆层的宽度与激光功率成正比,与扫描速度、气流量、粉末配比成反比;熔覆层的高度和横截面积与激光功率成正比,与扫描速度、粉末配比成反比。最后以熔覆层宽度和横截面积最大,高度最小为目标优化工艺参数,通过试验验证获得熔覆层宽度、高度和横截面积预测值和实际值误差分别为9.439%、5.153%、4.835%,平均误差率低于6.5%,进一步验证了所建立模型的准确性。研究结果为WC激光熔覆原位合成成形质量的预测、控制及工艺参数优化提供理论参考依据。

关键词：激光熔覆中心复合设计成形控制多目标优化

斜面多道熔覆涂层平整度的数值模拟与试验研究

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表面技术 2024年第5期53卷 126-136页

作者：练国富李益褚梦雅陈昌荣黄旭冯美艳福建理工大学机械与汽车工程学院福州350118 福建理工大学福建省智能加工技术及装备重点实验室福州350118

目的揭示扫描方式、基材倾角、搭接率对斜面熔池成形的影响规律,提高斜面多道搭接涂层的平整度。方法采用数值模拟探究激光扫描方式、基材倾斜角度、搭接率对倾斜基材表面熔覆涂层平整度的影响机理,并结合正交试验进行验证。结果模拟所... 详细信息

目的揭示扫描方式、基材倾角、搭接率对斜面熔池成形的影响规律,提高斜面多道搭接涂层的平整度。方法采用数值模拟探究激光扫描方式、基材倾斜角度、搭接率对倾斜基材表面熔覆涂层平整度的影响机理,并结合正交试验进行验证。结果模拟所得平整度随扫描方式、倾斜角度、搭接率变化规律与试验一致。激光扫描方式对水平基材的多道搭接平整度无明显影响,但对倾斜基材表面的多道平整度影响显著。相同扫描方式下,不同倾斜角度的基材适应的搭接率不同。结论相比其他扫描方式,扫描方式1(SM1)和扫描方式5(SM5)得到的熔覆层平整度和熔覆效率相对较高。平整度和熔覆效率随基材倾斜角度的增大而逐渐减小。以扫描方式5进行熔覆时,水平基材最佳搭接率为30%,基材倾斜40°时最合适的搭接率为15%~20%。显然,倾斜角度和搭接率的交互作用对平整度影响显著。

关键词：激光熔覆倾斜基材数值模拟扫描方式熔池演变平整度