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基于唯象分析方法的壁面润湿模型

燃烧科学与技术 2012年第6期18卷 521-527页

作者：宋云超宁智王春海北京交通大学机械与电子控制工程学院北京100044 上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

着眼于接触角的滞后现象,采用唯象分析方法建立了滞后张力模型.对固-液-气三相接触线附近区域的流动进行了分析,研究发现,壁面无滑移条件是应力奇点产生的直接原因;根据前驱膜和夹带膜理论,提出了消除应力奇点的方法.在上述研究基础上,... 详细信息

着眼于接触角的滞后现象,采用唯象分析方法建立了滞后张力模型.对固-液-气三相接触线附近区域的流动进行了分析,研究发现,壁面无滑移条件是应力奇点产生的直接原因;根据前驱膜和夹带膜理论,提出了消除应力奇点的方法.在上述研究基础上,提出了基于唯象分析方法的壁面润湿模型.研究结果表明,壁面润湿模型的计算结果与已有的实验结果具有较好的一致性,能够反映接触角的滞后性及壁面性质对润湿过程的影响.应用建立的壁面润湿模型对壁面润湿过程的影响因素进行了分析,得出了液体黏度、气液表面张力和固壁接触线特征参数对壁面润湿的影响规律.

关键词：壁面润湿唯象分析方法壁面润湿模型应力奇点

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气液两相流数值求解过程中虚假流动问题研究

农业机械学报 2012年第2期43卷 192-197页

作者：宁智王春海宋云超北京交通大学机械与电子控制工程学院北京100044 上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

基于静止液滴问题,对气液两相流数值求解过程中的虚假流动问题进行了研究。对虚假流动的涵义和特征进行了描述和分析,研究了表面张力、液体粘度等因素对虚假流动的影响。研究发现,计算域中虚假速度平均值与计算时间之间存在特定函数关系... 详细信息

基于静止液滴问题,对气液两相流数值求解过程中的虚假流动问题进行了研究。对虚假流动的涵义和特征进行了描述和分析,研究了表面张力、液体粘度等因素对虚假流动的影响。研究发现,计算域中虚假速度平均值与计算时间之间存在特定函数关系,并通过曲线拟合给出了相应的函数表达式,从而为虚假流动的削弱和消除提供了一个方法。分析了虚假流动成因,指出相界面迁移过程追踪方法的改进可有效削弱虚假流动现象,并通过CLSVOF方法与VOF方法模拟结果的对比对该结论进行了验证。

关键词：气液两相流虚假流动数值求解相界面

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管流中椭球形沉降微粒团再悬浮控制因素分析

机械工程学报 2012年第10期48卷 128-138页

作者：黄迎宁智宋云超付娟北京交通大学机械与电子控制工程学院北京100044

沉降微粒再悬浮是柴油机排气微粒净化捕集及微粒采样过程中的一个重要现象。以管流中的柴油机排气沉降微粒为研究对象,通过建立的管流中椭球形沉降微粒团再悬浮静态受力模型,对管流中椭球形沉降微粒团再悬浮的控制因素进行分析,重点研... 详细信息

沉降微粒再悬浮是柴油机排气微粒净化捕集及微粒采样过程中的一个重要现象。以管流中的柴油机排气沉降微粒为研究对象,通过建立的管流中椭球形沉降微粒团再悬浮静态受力模型,对管流中椭球形沉降微粒团再悬浮的控制因素进行分析,重点研究微粒团形态的变化对沉降微粒团再悬浮控制因素的影响。研究结果表明,沉降微粒团的形态、微粒团与壁面间的粘附角、排气平均流速以及排气管径等因素对管流中沉降微粒团的再悬浮具有重要的影响。通过研究,得到沉降微粒团粘附角、排气平均流速以及排气管径等微粒团再悬浮控制因素对管流中椭球形沉降微粒团再悬浮的影响规律。研究结果对于深化管流中柴油机排气沉降微粒团再悬浮及其控制的认识具有重要的意义。

关键词：沉降微粒团椭球形再悬浮粘附角平均流速管径

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管流中椭球形沉降微粒团受力模型及受力分析

机械工程学报 2011年第18期47卷 137-143页

作者：黄迎宁智宋云超付娟北京交通大学机电工程学院北京100044

沉降微粒再悬浮是柴油机排气微粒净化捕集及微粒采样过程中的一个重要现象。微粒团形态对沉降微粒团受力和再悬浮具有重要的影响。根据沉降微粒团再悬浮研究的需要,以管流中的柴油机排气沉降微粒为研究对象,在球形沉降微粒团再悬浮受力... 详细信息

沉降微粒再悬浮是柴油机排气微粒净化捕集及微粒采样过程中的一个重要现象。微粒团形态对沉降微粒团受力和再悬浮具有重要的影响。根据沉降微粒团再悬浮研究的需要,以管流中的柴油机排气沉降微粒为研究对象,在球形沉降微粒团再悬浮受力模型的基础上,结合椭球形微粒团的形态特征,建立椭球形沉降微粒团再悬浮静态受力模型;在此基础上,从微粒团再悬浮角度对椭球形沉降微粒团所受重力力矩、粘附力矩、碰撞力矩和曳力力矩进行分析,研究微粒团形态的变化对各作用力矩的影响。研究结果表明,微粒团形态对沉降微粒团受力具有重要影响。通过研究,得到微粒团形态变化对沉降微粒团所受力矩的影响规律。

关键词：沉降微粒团椭球形再悬浮力矩模型

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液滴撞击湿润壁面的运动形态及飞溅运动机制

力学学报 2013年第6期45卷 833-842页

作者：宋云超宁智孙春华吕明阎凯付娟北京交通大学机械与电子控制工程学院北京100044 北汽福田汽车股份有限公司工程研究院北京102206

壁面液体层的存在对液滴撞击壁面的运动具有重要的影响.采用气液两相流动相界面追踪的水平集和流体体积复合方法和壁面润湿模型,实现了液滴撞击湿润壁面运动的数值求解;在此基础上,开展了液滴撞击湿润壁面运动的研究.研究结果表明:液滴... 详细信息

壁面液体层的存在对液滴撞击壁面的运动具有重要的影响.采用气液两相流动相界面追踪的水平集和流体体积复合方法和壁面润湿模型,实现了液滴撞击湿润壁面运动的数值求解;在此基础上,开展了液滴撞击湿润壁面运动的研究.研究结果表明:液滴以不同速度撞击湿润壁面时,会呈现出黏附铺展、波动运动、皇冠几何体运动以及飞溅运动等几种不同的运动形态,液滴撞击湿润壁面后的压力分布是不同运动形态形成的主要原因;飞溅运动是一定条件下皇冠几何体运动的一种特殊形态,液滴从皇冠几何体侧壁顶端的飞溅分离满足毛细破碎理论;撞击速度对分离液滴的运动方向影响较小,而对壁面液体层厚度的影响则较大;撞击速度和壁面液体层厚度对分离液滴形态、飞溅分离位置、飞溅速度以及飞溅发生时刻等都具有一定的影响.

关键词：液滴湿润壁面撞击飞溅分离

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同轴旋转可压缩流动中液体射流稳定性

力学学报 2013年第3期45卷 323-330页

作者：吕明宁智阎凯付娟宋云超孙春华北京交通大学机电工程学院北京100044

基于线性稳定性理论,建立了描述同轴旋转可压缩流动中超空化条件下液体射流稳定性的数学模型,并对数学模型及其求解方法进行了验证;在此基础上,对模型中考虑的射流及气体可压缩性、气体同轴旋转以及超空化等因素对射流稳定性的影响进行... 详细信息

基于线性稳定性理论,建立了描述同轴旋转可压缩流动中超空化条件下液体射流稳定性的数学模型,并对数学模型及其求解方法进行了验证;在此基础上,对模型中考虑的射流及气体可压缩性、气体同轴旋转以及超空化等因素对射流稳定性的影响进行了分析.分析结果表明,模型中考虑射流及气体的可压缩性后,与不考虑可压缩性相比,计算得到的射流稳定性明显变差,最小液滴直径减小,分裂液滴直径变化范围变宽,且小液滴数量增多.气体的同轴旋转在轴对称与非轴对称扰动下对射流稳定性的影响完全相反;轴对称扰动时,气体旋转使射流稳定性增强,而非轴对称扰动时则正好相反;气体旋转有可能导致影响射流稳定性的扰动模式发生根本性变化.超空化使射流稳定性变差;超空化程度较弱时,超空化使分裂液滴最小直径减小,分裂液滴直径变化范围增大;而超空化达到一定程度后,进一步提高超空化程度,分裂液滴最小直径几乎保持不变.

关键词：射流稳定性旋转可压缩超空化

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液滴撞击壁面的飞溅运动

内燃机学报 2013年第6期31卷 531-536页

作者：宋云超宁智孙春华吕明阎凯付娟北京交通大学机械与电子控制工程学院北京100044 北汽福田汽车股份有限公司工程研究院北京102206

飞溅运动是液滴撞击壁面运动的一种重要形态,对液滴碰壁的后续运动具有重要的影响.采用气液两相流动相界面追踪的复合Level Set-VOF方法和壁面润湿模型,进行了液滴撞击壁面飞溅运动的数值求解.根据液滴撞击壁面时的能量守恒关系,建立了... 详细信息

飞溅运动是液滴撞击壁面运动的一种重要形态,对液滴碰壁的后续运动具有重要的影响.采用气液两相流动相界面追踪的复合Level Set-VOF方法和壁面润湿模型,进行了液滴撞击壁面飞溅运动的数值求解.根据液滴撞击壁面时的能量守恒关系,建立了液滴撞击壁面飞溅运动临界条件的理论模型,并给出了液滴撞击壁面后是否发生飞溅的判据.采用数值方法对液滴撞击壁面发生飞溅运动的机制进行了研究,结果表明,液滴撞击壁面后产生倾斜向上且脱离壁面的射流以及射流液体局部毛细波波长大于毛细破碎临界波长是发生飞溅现象需要满足的两个重要条件.

关键词：液滴壁面撞击飞溅运动机制

追踪不可压缩两相流相界面的CLSVOF方法

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农业机械学报 2011年第7期42卷 26-31,60页

作者：宋云超王春海宁智北京交通大学机电工程学院北京100044

根据CLSVOF方法的基本思想,将VOF和Level Set两种方法结合起来,用于追踪不可压缩两相流相界面的计算。通过对经典的两相流流动问题的计算,研究了CLSVOF方法对对流输运方程和动量输运方程计算精度的影响,并与VOF方法和Level Set方法进行... 详细信息

根据CLSVOF方法的基本思想,将VOF和Level Set两种方法结合起来,用于追踪不可压缩两相流相界面的计算。通过对经典的两相流流动问题的计算,研究了CLSVOF方法对对流输运方程和动量输运方程计算精度的影响,并与VOF方法和Level Set方法进行了对比。研究结果表明:求解对流输运方程时,CLSVOF方法的计算精度明显高于Level Set方法;求解动量输运方程时,CLSVOF方法产生的虚假速度接近于0,基本克服了利用VOF方法求解动量输运方程时的虚假速度势问题。

关键词：相界面气液两相流 CLSVOF方法 Level Set方法 VOF方法

求解不可压缩两相流的复合Level Set-VOF方法

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燃烧科学与技术 2011年第5期17卷 443-450页

作者：宋云超王春海宁智北京交通大学机械与电子控制工程学院北京100044

目前,不可压缩两相流问题的数值求解方法主要有VOF方法和Level Set方法等.根据CLSVOF方法基本思想,通过将VOF和Level Set两种方法结合,实现了复合Level Set-VOF方法追踪不可压缩两相流相界面的模拟计算;对比分析了VOF、Level Set和复合L... 详细信息

目前,不可压缩两相流问题的数值求解方法主要有VOF方法和Level Set方法等.根据CLSVOF方法基本思想,通过将VOF和Level Set两种方法结合,实现了复合Level Set-VOF方法追踪不可压缩两相流相界面的模拟计算;对比分析了VOF、Level Set和复合Level Set-VOF方法计算经典两相流问题的结果.研究结果表明,复合Level Set-VOF方法继承了VOF方法精确构造相界面和Level Set方法精确计算表面张力的优点,能够有效削弱两相流求解过程中出现的虚假流动问题,因此可以更加精确地求解不可压缩两相流问题.

关键词：不可压缩两相流相界面复合Level Set—VOF方法 Level Set方法 VOF方法