检索结果-南通市图书馆

化学工程中的介尺度科学与虚拟过程工程:分析与展望

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化工学报 2014年第7期65卷 2403-2409页

作者：杨宁李静海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

传统的过程工程研发具有周期长、风险大、费用高等特点,制约了过程工业的快速发展。解决这一问题应从介尺度科学和虚拟过程工程两方面入手。首先,这一问题的科学根源在于化学和过程工程中的多尺度和多层次结构;而介尺度作为其中的难点... 详细信息

传统的过程工程研发具有周期长、风险大、费用高等特点,制约了过程工业的快速发展。解决这一问题应从介尺度科学和虚拟过程工程两方面入手。首先,这一问题的科学根源在于化学和过程工程中的多尺度和多层次结构;而介尺度作为其中的难点和瓶颈,目前的认识还比较有限。认识和理解介尺度复杂性对研究材料的构效关系、反应器混合与传递、系统集成等具有重要意义。只有实现了流动、传递和反应在介尺度的耦合,才能够准确理解、预测和调控多相反应器中的多尺度结构。另一方面,基于介尺度科学的虚拟过程工程将成为一种全新的过程研发模式,不仅可以大幅度缩短过程放大周期,也使产品精细化成为可能。虚拟过程工程是连接介尺度科学与新技术新工艺开发的桥梁,它是一种实体化、功能化的开发和分析工具及知识库,将实验室成果快速应用于过程开发,将大幅提升我国过程工业对核心技术的研发能力。传统的理论和超级计算尚不足以支撑虚拟过程工程,而介尺度科学则为虚拟过程工程带来前所未有的发展机遇。虚拟过程工程涉及多学科交叉,不仅是模拟计算人员的任务,也是实验室和过程研发人员共同的责任;它甚至在未来可以与云计算相结合,使过程工程进入大数据时代。

关键词：介尺度科学虚拟过程工程多尺度介尺度多相反应器大数据云计算

非均匀气固流态化系统中颗粒流体相间作用的计算

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化工学报 2003年第4期54卷 538-542页

作者：杨宁葛蔚王维李静海中国科学院过程工程研究所多相反应开放实验室北京100080

曳力系数是双流体模型模拟气固两相流动的关键参数 .文献中应用的关联式都基于平均方法 ,不再适用于模拟快速流态化系统的非均匀流动结构 .本文试图阐明非均匀结构对曳力系数的影响 ,应用改进的能量最小多尺度模型提出一种计算微元体曳... 详细信息

曳力系数是双流体模型模拟气固两相流动的关键参数 .文献中应用的关联式都基于平均方法 ,不再适用于模拟快速流态化系统的非均匀流动结构 .本文试图阐明非均匀结构对曳力系数的影响 ,应用改进的能量最小多尺度模型提出一种计算微元体曳力系数的新方法 .计算结果表明应用该模型计算出的曳力系数远小于基于平均方法关联式的计算结果 ,符合实验得出的结论 .

关键词：曳力系数流态化颗粒流体相问作用能量最小多尺度模型双流体模型

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传统光滑粒子动力学方法的适用性分析

科学通报 2013年第24期58卷 1414-1421页

作者：周光正葛蔚李静海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

光滑粒子动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)是一种典型的无网格拉格朗日型数值方法,但它存在计算精度相对较低的缺陷.为调查精度问题的物理本质,将SPH粒子类比于实体物理颗粒,分析了SPH粒子的弹性效应,并提出了一个表征黏弹... 详细信息

光滑粒子动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)是一种典型的无网格拉格朗日型数值方法,但它存在计算精度相对较低的缺陷.为调查精度问题的物理本质,将SPH粒子类比于实体物理颗粒,分析了SPH粒子的弹性效应,并提出了一个表征黏弹效应比的无量纲数.通过二维Couette流模拟,考察了该无量纲数对粒子速度剖面与排布方式的影响.研究结果表明,系统的有效黏度随该无量纲数的增大而减小,且粒子数的增加只能显著降低较小无量纲数下的有效黏度.名义黏性耗散、总耗散以及理论耗散之间的差异,进一步验证了弹性效应所导致的非物理耗散.总之,由于马赫数与该无量纲数的限制,SPH模拟存在一个临界雷诺数,只有低于这个临界数,才能基于合适的模型参数实现牛顿流体的精确模拟.

关键词：光滑粒子动力学流体力学精度 Couette流粒子方法

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气固垂直并流上行两相流不均匀性机理的进一步研究

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化工学报 1993年第1期44卷 49-58页

作者：李静海郭慕孙中国科学院化工冶金研究所北京100080

应用能量最小多尺度作用(EMMS)模型原理,分析垂直气固并流上行两相流局部不均匀性(稀、密两相结构)和整体不均匀性(轴向和径向分布)形成的机理,讨论了流场结构与稳定性的关系,定义了饱和夹带发生的临界条件,并介绍了一种流场均匀无壁效... 详细信息

应用能量最小多尺度作用(EMMS)模型原理,分析垂直气固并流上行两相流局部不均匀性(稀、密两相结构)和整体不均匀性(轴向和径向分布)形成的机理,讨论了流场结构与稳定性的关系,定义了饱和夹带发生的临界条件,并介绍了一种流场均匀无壁效应的反应器.研究表明,密相流化和稀相气力输送具有不同的稳定性条件,因而呈现不同的流动结构,两者过渡时系统内出现饱和夹带,并发生显著的轴向不均匀分布——两态共存.不均匀性的产生,归因于能量最小.壁面的影响可促进能量最小化过程,因而导致径向不均匀分布.实验表明,通过截面的反复收缩和扩大可以实现均匀的流场.

关键词：气固两相流不均匀性

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中国科学技术发展应重视的几个问题

中国科学院院刊 2019年第10期34卷 1119-1120页

作者：李静海国家自然科学基金委员会

过去的70年,特别是最近几年中国科学技术日新月异,我国已成为名副其实的科技大国,成绩值得骄傲。与此同时,我们应当清醒地认识到中国科学技术水平要支撑实现“两个一百年”奋斗目标仍然差距不小。幸运的是,当前正处于挑战和机遇并存的... 详细信息

过去的70年,特别是最近几年中国科学技术日新月异,我国已成为名副其实的科技大国,成绩值得骄傲。与此同时,我们应当清醒地认识到中国科学技术水平要支撑实现“两个一百年”奋斗目标仍然差距不小。幸运的是,当前正处于挑战和机遇并存的历史时期。在这样一个时期,战略选择和对应的改革十分重要。

关键词：科学技术战略机遇科研范式变革学科交叉基础研究人才培养

Stability-driven Structure Evolution:Exploring the Intrinsic Similarity Between Gas-Solid and Gas-Liquid Systems

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Chinese Journal of Chemical Engineering 2012年第1期20卷 167-177页

作者：陈建华杨宁葛蔚李静海 State Key Laboratory of Multi-Phase Complex Systems Institute of Process EngineeringChinese Academy of Sciences Graduate University of Chinese Academy of Sciences

As the core of the Energy-Minimization Multi-Scale(EMMS) approach,the so-called stability condi-tion has been proposed to reflect the compromise between different dominant mechanisms and believed to be in-dispensable for understanding the complex nature of gas-solid fluidization *** approach was recently ex-tended to the study of gas-liquid bubble *** this article,we try to analyze the intrinsic similarity between gas-solid and gas-liquid systems by using the EMMS ***,the model solution spaces for the two systems are depicted through a unified numerical solution strategy,so that we are able to find three structural hierarchies in the EMMS model for gas-solid *** may help to understand the roles of cluster diameter correlation and stability ***,a common characteristic of gas-solid and gas-liquid systems can be found by comparing the model solutions for the two systems,albeit structural parameters and stability criteria are specific in each system:two local minima of the micro-scale energy dissipation emerges simultaneously in the solution space of structure parameters,reflecting the compromise of two different dominant *** may share an equal value at a critical condition of operating conditions,and the global minimum may shift from one to the other when the oper-ating condition *** a result,structure parameters such as voidage or gas hold-up exhibit a jump change due to this shift,leading to dramatic structure variation and hence regime transition of these *** demonstrates that it is the stability condition that drives the structure variation and system evolution,which may be the intrinsic similarity of gas-solid and gas-liquid systems.

关键词： naulti-scale fluidize-d bed bubble column regime transition stability condition

颗粒轨道模型中相间耦合关系及曳力计算的研究

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动力工程 2004年第6期24卷 857-862页

作者：欧阳洁李静海崔俊芝西北工业大学应用数学系西安710072 中国科学院过程工程所北京100080

在气固两相流多尺度模拟的确定性颗粒轨道模型中,相间耦合关系及颗粒曳力计算对模拟结果具有举足轻重的影响。基于简化的硬球模型,运用不同的相间耦合关系及曳力公式对气固流化床进行了模拟。研究结果表明:在确定性颗粒轨道模型中,应该... 详细信息

在气固两相流多尺度模拟的确定性颗粒轨道模型中,相间耦合关系及颗粒曳力计算对模拟结果具有举足轻重的影响。基于简化的硬球模型,运用不同的相间耦合关系及曳力公式对气固流化床进行了模拟。研究结果表明:在确定性颗粒轨道模型中,应该基于颗粒群的曳力计算进行相间耦合,且基于Wen和Yu以及DiFelice的曳力公式能够较好地模拟鼓泡流化床和循环流化床的基本流动特征;而基于双流体模型建立相间耦合关系及进行颗粒曳力计算的正确性尚需进一步研究。

关键词：工程热物理气固两相流模拟流化床多尺度

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循环流化床中颗粒团聚物性质的PDPA测量

化工学报 2004年第4期55卷 555-562页

作者：刘新华高士秋李静海中国科学院过程工程研究所多相反应开放研究实验室北京100080

提出了一种利用相位多普勒粒子分析仪 (PDPA)来测量气固循环流化床中颗粒团聚物性质的方法 ,并运用此方法初步考察了操作条件对循环流化床稀相区中颗粒团聚物性质的影响 .在本实验操作条件下 ,颗粒团聚物的时间分率、频率、内部空隙率... 详细信息

提出了一种利用相位多普勒粒子分析仪 (PDPA)来测量气固循环流化床中颗粒团聚物性质的方法 ,并运用此方法初步考察了操作条件对循环流化床稀相区中颗粒团聚物性质的影响 .在本实验操作条件下 ,颗粒团聚物的时间分率、频率、内部空隙率以及轴向速度等性质都存在轴径向的不均匀分布 ,具有较明显的环核特征 ;固体循环速率对颗粒团聚物性质径向分布影响不大 ,表观气速的变化可引起其轴向分布规律发生显著改变 ,但其径向的环核特性仍然存在 .

关键词：颗粒团聚物相位多普勒粒子分析仪循环流化床

Particle-Mesh Ewald(PME)算法的GPU加速

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计算物理 2010年第4期27卷 548-554页

作者：徐骥葛蔚任瑛李静海中国科学院过程工程研究所多相反应实验室北京100190 中国科学院研究生院北京100039

讨论在NVIDIACUDA开发环境下,用GPU加速分子动力学模拟中静电作用的长程受力计算部分.采用Particle-Mesh Ewald(PME)方法,将其分解为参数确定、点电荷网格离散、离散网格的傅立叶变换、静电热能求解与静电力求解5个部分,并分别分析各部... 详细信息

讨论在NVIDIACUDA开发环境下,用GPU加速分子动力学模拟中静电作用的长程受力计算部分.采用Particle-Mesh Ewald(PME)方法,将其分解为参数确定、点电荷网格离散、离散网格的傅立叶变换、静电热能求解与静电力求解5个部分,并分别分析各部分的GPU实现.此方法已成功用于7个不同大小的生物分子体系的模拟计算,达到了7倍左右的加速.该程序可耦合到现有分子动力学模拟软件中,或作为进一步开发的GPU分子动力学程序的一部分,显著加速传统分子动力学程序.

关键词： PME(Particle-Mesh Ewald)加速 GPU(Graphic Processing Unit图形处理单元) CUDA(Compute Unified Device Architecture计算统一设备架构)