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Morphological analysis for thermodynamics of cavitation collapse near fractal solid wall

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Chinese Physics B 2024年第6期33卷 422-432页

作者：单鸣雷杨雨阚雪芬殷澄韩庆邦 Jiangsu Key Laboratory of Power Transmission and Distribution Equipment Technology Hohai UniversityChangzhou 213022China College of Information Science and Technology Nanjing Forestry UniversityNanjing 210000China Department of Transportation Engineering Jiangsu Shipping CollegeNantong 226000China

A fractal geometric boundary with natural wall features is introduced into a hybrid lattice-Boltzmann-method(LBM)multiphase model. The physical model of cavitation bubble collapse near the irregular geometric wall is established to study the thermodynamic characteristics of the bubble collapse. Due to the lack of periodicity, symmetry, spatial uniformity and obvious correlation in the LBM simulation of the bubble collapse near the fractal wall, the morphological analysis based on Minkowski functional is introduced into the thermodynamic investigation of cavitation bubble so as to analyze and obtain the effective information. The results show that the Minkowski functional method can employed to study the temperature information in complex physical fields hierarchically and quantitatively. The high/low temperature region of the cavitation flow is explored, and thermal effect between irregular and fractal geometric wall and cavitation bubble can be revealed. It illustrates that LBM and morphological analysis complement each other, and morphological analysis can also be used as an optional and potential tool in research field of complex multiphase flows.

关键词： lattice Boltzmann method cavitation bubble morphological analysis

曲面固壁附近空化泡溃灭动力学的流体体积数值研究

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应用声学 2022年第4期41卷 548-557页

作者：单鸣雷杨雨邱顺俐束方勇韩庆邦河海大学常州市传感网与环境感知重点实验室并江苏省输配电装备技术重点实验室常州213022 江苏省“世界水谷”与水生态文明协同创新中心南京211100

流体体积法可以便捷、高效地实现对多相流界面的捕捉和追踪。该文基于流体体积方法,对单个空化泡在曲面固壁附近的运动进行了数值模拟,从实验对比、压力场、速度场、温度场演化、溃灭时间、射流速度、固壁温度等方面分析了空化泡溃灭过... 详细信息

流体体积法可以便捷、高效地实现对多相流界面的捕捉和追踪。该文基于流体体积方法,对单个空化泡在曲面固壁附近的运动进行了数值模拟,从实验对比、压力场、速度场、温度场演化、溃灭时间、射流速度、固壁温度等方面分析了空化泡溃灭过程的热动力学影响。结果表明,数值模拟得到的空化泡形态演化与实验观测到的现象一致,随着位置参数、泡内外压差及曲面固壁尺寸的改变,空化泡热动力学行为也将发生变化,受到流体运动及射流冲击的影响,溃灭瞬间产生的高温高压使得曲面固壁温度升高。该文研究的曲面固壁附近空化泡溃灭效应,揭示了空化泡与曲面固壁间的相互作用规律,对学术研究及工程应用都具有重要意义。

关键词：流体体积方法空化泡温度曲面固壁

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固体中二维纵波非线性方程的摄动解

声学技术 2022年第1期41卷 57-63页

作者：钱昕彤韩庆邦苏娜娜钱佳文柏乐单鸣雷河海大学物联网工程学院江苏常州213022

针对二维纵波非线性方程的求解问题进行了研究。从二维纵波非线性方程出发,围绕声马赫数对该方程的解进行二阶摄动展开,求解出二维非线性纵波方程的二阶摄动解。根据计算结果定义二次谐波沿x轴的传播分量和沿y轴的传播分量与入射基波的... 详细信息

针对二维纵波非线性方程的求解问题进行了研究。从二维纵波非线性方程出发,围绕声马赫数对该方程的解进行二阶摄动展开,求解出二维非线性纵波方程的二阶摄动解。根据计算结果定义二次谐波沿x轴的传播分量和沿y轴的传播分量与入射基波的振幅比为非线性系数,并对基波和二次谐波的传播特性进行详细讨论,探究了二维纵波在固体中传播时其入射波振幅、入射波频率、入射角以及声传播距离对非线性系数的影响。该非线性系数可以描述二维非线性纵波的基波和二次谐波的传播规律,可用于固体材料的非线性定性分析,为后续探究二维纵波斜入射在固体中的传播规律提供理论依据。

关键词：非线性纵波方程二次谐波摄动解

基于超声与CPLD技术的SF6气体浓度智能监控

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基于超声与CPLD技术的SF6气体浓度智能监控

作者：单鸣雷河海大学

学位级别：硕士

本论文围绕2005年常州市科技攻关计划(CE2005026)和江苏省高新技术产业发展(JHB05-08)资助项目中的部分问题展开研究,有关成果已包含于成功申请的国家发明专利(2005100376.2)和国家实用新型专利(200520069403.8)之中。作者在正式... 详细信息

本论文围绕2005年常州市科技攻关计划(CE2005026)和江苏省高新技术产业发展(JHB05-08)资助项目中的部分问题展开研究,有关成果已包含于成功申请的国家发明专利(2005100376.2)和国家实用新型专利(200520069403.8)之中。作者在正式攻硕前的半年时间里,有幸进入了国家重点实验室,进行声场仿真的理论学习及超声二元气体浓度检测的基础试验,为完成本论文奠定了良好的基础。接本课题后,结合实际工程项目并基于作者及他人的前期工作,对测量SF气体浓度的监控系统进行研究。本文采用参比法设计现场SF气体浓度变送器,考虑到精度与实时性要求,采用了CPLD&MCU应用技术,可实现实时的高精度、宽量程SF气体浓度测量,并集成了氧气含量、温湿度的测量功能,符合相应规范。上位机根据现场测量的各个参数情况做出判定,并做出对SF气体超标报警、缺氧报警并启动风机等动作的控制决策,上位机还负责对历史数据的追忆及其整个系统的管理。由于是高强电磁场现场的应用,本论文从PCB、接口电路、软件设计等几个方面寻求能提高系统抗干扰能力的方法。本文中的集散控制系统,基于RS485总线构建,并结合变送器及集中控制器的硬件特征,自定义了通信协议。本系统还相对独立(也可和上位机互连)的配有一红外感应语音提示装置,以提醒要进入现场的工作人员察看各个现场测试参数,并确认安全后再进入现场,当工作人员离开现场时也作相应的安全提示,以加强现场安全管理。本文综合应用了超声检测、CPLD及MCU综合应用技术、串行通信、语音及软硬件抗干扰等技术,基本完成了变送器、通信网络、集中控制器、语音安全提示装置的设计与实现,并致力于探索在实际工程中应用的途径。

关键词：超声检测气体浓度 CPLD RS485 智能监控

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超声联合臭氧用于废水处理的研究进展

声学技术 2005年第3期24卷 173-177页

作者：何世传朱昌平单鸣雷冯若河海大学计算机及信息工程学院常州213022 南京大学近代声学国家重点实验室南京210093

臭氧(O_3)是一种强氧化剂,具有良好的杀菌消毒和降解污染物的能力,但臭氧与有机物的反应是选择性的。超声降解水体中有机污染物是近年来兴起的一项极具发展前景的新型水处理技术,能有效地降解废水中的难降解有机污染物。将超声与臭氧进... 详细信息

臭氧(O_3)是一种强氧化剂,具有良好的杀菌消毒和降解污染物的能力,但臭氧与有机物的反应是选择性的。超声降解水体中有机污染物是近年来兴起的一项极具发展前景的新型水处理技术,能有效地降解废水中的难降解有机污染物。将超声与臭氧进行联合使用,可以提高降解有机物的效率。文章介绍了超声/臭氧联用技术降解有机物的机理,综述了国内外超声/臭氧联用技术在废水处理中的研究进展。并指出超声联合臭氧技术今后需解决的问题和发展方向。

关键词：臭氧超声超声/臭氧降解有机物

LBM伪势MRT三维模型GPU并行计算的性能优化

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计算物理 2018年第5期35卷 554-562页

作者：彭浩单鸣雷朱昌平姚澄河海大学常州市传感网与环境感知重点实验室并江苏省输配电装备技术重点实验室常州213022 江苏省“世界水谷”与水生态文明协同创新中心南京211100

格子Boltzmann方法伪势模型算法中的格点间计算未完全局部化,因此在并行计算时需要更多次的全局内存读写、使用更多数量的寄存器和线程同步操作,从而导致GPU并行计算效率下降.本文针对伪势模型并行计算的局限性,基于三维十五速格子结构... 详细信息

格子Boltzmann方法伪势模型算法中的格点间计算未完全局部化,因此在并行计算时需要更多次的全局内存读写、使用更多数量的寄存器和线程同步操作,从而导致GPU并行计算效率下降.本文针对伪势模型并行计算的局限性,基于三维十五速格子结构的多松弛时间伪势模型,以气液相分离为算例,通过合并访问的方式提高全局内存的读写效率;并提出一种＂定向转移＂算法,提高格子边界格点获取邻居格点数据的效率;最后探索不同资源分配中各种因素对计算效率的影响,总结最优资源分配的方法.

关键词： LBM 伪势模型 GPU 并行计算性能优化

Effect of viscosity on stability and accuracy of the two-component lattice Boltzmann method with a multiple-relaxation-time collision operator investigated by the acoustic attenuation model

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Chinese Physics B 2022年第3期31卷 364-374页

作者：柏乐单鸣雷杨雨苏娜娜钱佳文韩庆邦 Jiangsu Key Laboratory of Power Transmission and Distribution Equipment Technology Hohai University Changzhou 213022China College of Internet of Things Engineering Hohai University Changzhou 213022China

A two-component lattice Boltzmann method(LBM) with a multiple-relaxation-time(MRT) collision operator is presented to improve the numerical stability of the single relaxation time(SRT) model. The macroscopic and the momentum conservation equations can be retrieved through the Chapman–Enskog(C-E) expansion analysis. The equilibrium moment with the diffusion term is calculated, a diffusion phenomenon is simulated by utilizing the developed model, and the numerical stability is verified. Furthermore, the binary mixture channel model is designed to simulate the sound attenuation phenomenon, and the obtained simulation results are found to be consistent with the analytical solutions. The sound attenuation model is used to study the numerical stability and calculation accuracy of the LBM model. The simulation results show the stability and accuracy of the MRT model and the SRT model under different viscosity conditions. Finally,we study the influence of the error between the macroscopic equation of the MRT model and the standard incompressible Navier–Stokes equation on the calculation accuracy of the model to demonstrate the general applicability of the conclusions drawn by the sound attenuation model in the present study.

关键词： two-component lattice Boltzmann method acoustic attenuation

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基于CPLD的SF_6微量气体浓度检测仪

仪器仪表学报 2005年第Z1期26卷 448-449页

作者：朱昌平单鸣雷刘永富张红苹河海大学计信学院

通过综合应用复杂可编程逻辑器件(CPLD)与超声技术,实现了可实时监控的SF6微量气体浓度检测仪的研制,精度可达50ppm,与传统的SF6微量气体浓度检测仪相比,该仪器具备操作简便、价格便宜等优点。仪器核心内容已分别申报发明(200510037936... 详细信息

通过综合应用复杂可编程逻辑器件(CPLD)与超声技术,实现了可实时监控的SF6微量气体浓度检测仪的研制,精度可达50ppm,与传统的SF6微量气体浓度检测仪相比,该仪器具备操作简便、价格便宜等优点。仪器核心内容已分别申报发明(200510037936.2)和实用新型专利(200520069403.8),已在进行产品生产。

关键词： CPLD 超声技术SF6浓度检测

构建“五位一体”实践创新立体培养体系的探索

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实验室研究与探索 2009年第8期28卷 8-11,29页

作者：朱昌平贾正平黄波单鸣雷中国矿业大学信息与电气工程学院江苏徐州221008 河海大学电子信息技术实验中心江苏常州213022

借鉴国内外的先进经验,对如何构建国家、企业、学校、教师、学生五位一体的实践创新培养体系进行了研究。结果表明:五位一体的培养体系能有效克服实践创新培养中遇到的诸如国内教育比不上发达国家、教学内容跟不上技术的更新、教学资源... 详细信息

借鉴国内外的先进经验,对如何构建国家、企业、学校、教师、学生五位一体的实践创新培养体系进行了研究。结果表明:五位一体的培养体系能有效克服实践创新培养中遇到的诸如国内教育比不上发达国家、教学内容跟不上技术的更新、教学资源跟不上学生的增加、教师精力顾不了课余的辅导、学生认识与社会要求反差大等问题,对提高学生在国际金融危机面前的就业能力有一定的借鉴意义。

关键词：五位一体实践创新金融危机就业能力