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二元柴油液滴碰撞过程的数值研究

二元柴油液滴碰撞过程的数值研究

作者：金豪杰武汉理工大学

学位级别：硕士

液滴碰撞是一种广泛存在于自然界和工业生产中的物理现象。在发动机的实际工作过程中,柴油液滴从喷油器喷出后会发生一系列的碰撞过程,使得液滴的粒径和速度等发生改变,影响发动机的燃烧性能,进而影响其排放性能。通过对柴油液滴碰撞物... 详细信息

液滴碰撞是一种广泛存在于自然界和工业生产中的物理现象。在发动机的实际工作过程中,柴油液滴从喷油器喷出后会发生一系列的碰撞过程,使得液滴的粒径和速度等发生改变,影响发动机的燃烧性能,进而影响其排放性能。通过对柴油液滴碰撞物理过程的详细研究,揭示其物理规律及碰撞机理,可以为发动机雾化系统的优化改进提供有益的参考,具有重要的理论意义和应用价值。本文采用OpenFOAM开源计算平台,基于VOF（流体体积法）方法及自适应网格技术,对二元柴油液滴的碰撞过程进行了详细的数值研究。首先,为了验证计算模型的可行性及准确性,模拟了正十四烷液滴的对心和偏心碰撞过程,并与已有的实验结果进行对比。随后开展了不同韦伯数We和碰撞参数B下柴油液滴碰撞过程的研究,得到了聚合、分离和破碎三种类型的碰撞结果,分析了各种碰撞结果的物理过程及形成机理,并对所有工况下的计算结果进行统计分析,获得了二元柴油液滴碰撞结果区域分布的We-B图。最后研究了液滴尺寸、尺寸比、气泡及环境压强对碰撞过程的影响。本文主要研究内容及结论如下:（1）相同尺寸二元柴油液滴对心及偏心碰撞:韦伯数We:5-160;液滴初始速度u0:0.8-8.48m/s;液滴直径D0=200μm;奥内佐格数Oh=0.0078。获得了聚合、分离及破碎三种类型结果,其中对心碰撞聚合与分离的临界韦伯数We为17.3,分离与破碎的临界韦伯数We为92。液滴偏心碰撞过程与对心碰撞不同之处在于变形过程中伴随着明显的旋转运动。偏心碰撞过程中能量的转换机制也与对心碰撞过程中的有所不同,偏心碰撞过程中液滴的平动能除了转换为表面能和粘性耗散之外,还有一部分转换为液滴的转动能。（2）由柴油液滴碰撞结果区域分布图可以看出,随碰撞参数B的增加,聚合与分离的临界韦伯数We呈先增大后减小的趋势,说明在一定范围内偏心碰撞后的旋转运动会消耗一部分动能,导致液滴不易发生分离;分离与破碎的临界韦伯数We呈先减小后增大的趋势,说明在高韦伯数We范围内,偏心碰撞更容易导致液滴破碎。（3）直径分别为D0=80μm、200μm、400μm的柴油液滴,对应的Oh=0.025、0.0076、0.0039,液滴对心碰撞后聚合与分离的临界韦伯数We分别为28、17.3、13。表明随着液滴直径的增大,Oh数减小,液滴聚合与分离的临界韦伯数We减小,液滴更容易发生分离。（4）在非等尺寸液滴的碰撞中,液滴尺寸比y=1、2、3时,柴油液滴聚合区域的最大韦伯数We分别为17.3、48、80。表明随着液滴尺寸比γ的增大,聚合区域明显增大。换言之,在一定范围内,液滴尺寸比越大,越容易发生聚合。（5）含气泡液滴的碰撞与实心液滴的碰撞规律明显不同,直径D0=200μm的含气泡液滴碰撞聚合与分离的临界韦伯数We为65,相比同等条件下两实心液滴碰撞聚合与分离的临界韦伯数We数17.3明显增大,由此表明,气泡的存在会导致两液滴碰撞后聚合与分离的临界韦伯数We增大,液滴更容易聚合。（6）环境压强对液滴碰撞过程的影响,当环境压强为6MPa、9MPa、12MPa时,液滴碰撞后聚合与分离的临界韦伯数分别为17.3、17.7、17.5,由此表明,压强的变化不影响液滴分离的临界韦伯数。

关键词：液滴碰撞柴油流体体积法临界韦伯数

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基于2-连通的飞行自组网拓扑控制技术研究

基于2-连通的飞行自组网拓扑控制技术研究

作者：金豪杰哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

基于FANETs(Flying Ad Hoc Networks)的集群无人机系统是小型无人机研究领域的热点和发展趋势。和现有的地面Ad Hoc网络相比,FANETs在网络动态性、鲁棒性和可用资源等方面面临着更加严峻的挑战。具体表现为:飞行节点间相对运动明显,网... 详细信息

基于FANETs(Flying Ad Hoc Networks)的集群无人机系统是小型无人机研究领域的热点和发展趋势。和现有的地面Ad Hoc网络相比,FANETs在网络动态性、鲁棒性和可用资源等方面面临着更加严峻的挑战。具体表现为:飞行节点间相对运动明显,网络拓扑易呈现阶段连通性;网络节点、链路易失效,网络鲁棒性差;小型无人机负载有限,网络性能和开销难以取得平衡。因此,如何设计有效、低开销的网络拓扑控制算法,增强FANETs的持续连通性和容错能力,进而确保飞行节点间实时可靠的信息交换是集群无人机FANETs中的基础性问题和难题。本文从网络拓扑持续连通和容错性的基本要求出发,系统性的研究了集群无人机FANETs拓扑2-连通的检测和维护问题。提出了若干低开销,收敛速度快的网络拓扑2-连通检测与优化算法。具体研究过程包括:为了模拟集群无人机的运动特性,构建了无人机集群移动模型:BSUM。进一步基于BSUM模型对FANETs拓扑结构进行分析,得出了FANETs拓扑中局部关键节点和全局关键节点间具有强相关性的结论;基于图论论证,将拓扑2-连通性检测问题转换为关键节点检测问题,并提出了基于有限路由信息的分布式关键节点检测算法:CDBPR。CDBPR算法充分利用网络中现有的参数提取可用的拓扑信息,从而大幅度降低了网络拓扑探测开销。通过和现有算法对比,证明了CDBPR算法在计算开销,通信开销以及算法时延方面具有显著优势。在给出网络拓扑2-连通检测方法的基础上,为了消除拓扑中关键节点的影响,恢复网络拓扑的2-连通性,本文提出了基于简化块-割树的拓扑功率控制算法:SBBPC。SBBPC算法采用简化块-割树对含有关键节点的网络拓扑进行建模,大大简化了强化边子集的搜索过程,仿真结果证实了所提算法在开销控制方面的优越性。考虑到飞行平台无线传输功率的有限性,SBBPC算法并非总能找到强化边子集的可行解。提出了基于虚拟势能场的分布式节点移动控制算法:DMCBP,作为网络拓扑2-连通性优化问题的补充手段。其中,虚拟势能场的引入有效解决了多关键节点场景下算法潜在的振荡问题。节点基于势能值最速下降的原则确定汇聚移动方向,可以实现对调度过程的快速响应。仿真部分将DMCBP算法和两种典型的节点移动控制算法进行了比较,结果显示DMCBP算法具备和现有算法接近甚至更优的性能,同时显著降低了算法的开销和时延。

关键词：集群无人机 FANETs 关键节点拓扑2-连通

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二元柴油液滴碰撞过程数值模拟

江苏大学学报（自然科学版） 2021年第1期42卷 56-61页

作者：金豪杰魏明锐武汉理工大学现代汽车零部件技术湖北省重点实验室湖北武汉430070 武汉理工大学汽车零部件技术湖北省协同创新中心湖北武汉430070

为研究发动机喷雾过程中柴油液滴碰撞的物理过程,基于流体体积法(VOF)建立了两相同尺寸柴油液滴碰撞模型,利用现有的试验数据对计算模型的准确性进行了验证.同时,开展了液滴对心及偏心碰撞过程的数值模拟,得到了聚合、分离、破碎3种碰... 详细信息

为研究发动机喷雾过程中柴油液滴碰撞的物理过程,基于流体体积法(VOF)建立了两相同尺寸柴油液滴碰撞模型,利用现有的试验数据对计算模型的准确性进行了验证.同时,开展了液滴对心及偏心碰撞过程的数值模拟,得到了聚合、分离、破碎3种碰撞结果及其区域分布的We-B图,探讨了碰撞过程中所发生的能量转化机制.结果表明:对心碰撞聚合与分离的临界We数为17.3,分离与破碎的临界We数为92.0;与对心碰撞相比,偏心碰撞过程中所存在的旋转运动,导致聚合与分离的临界韦伯数随碰撞参数B的增加呈先增大后减小的趋势.

关键词：液滴碰撞柴油流体体积法(VOF) 临界韦伯数

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温州历史建筑的病害分析

温州文物 2015年第1期11卷 92-100页

作者：金豪杰温州市文物保护所

本文以温州历史建筑为例,针对温州这个地域环境内的历史建筑本身存在的病害,进行深入调查,结合建筑实例,分析病害。分析病害成因,初步探索较合适的维护方法,指导今后历史建筑保护工作。

关键词：历史建筑病害分析温州

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MSBR工艺处理高含砂污水工艺设计

中国给水排水 2015年第24期31卷 63-66页

作者：余浩刘建华金豪杰中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司浙江杭州310014 海宁首创水务有限责任公司浙江海宁314100

某城市污水处理厂进水以生活污水为主,采用MSBR工艺,设计出水水质为《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)的一级B标准。针对进水含砂量高导致序批池曝气不畅,MSBR池运行中出现出水跑泥、虹吸等问题,通过原因分析和整改措施... 详细信息

某城市污水处理厂进水以生活污水为主,采用MSBR工艺,设计出水水质为《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)的一级B标准。针对进水含砂量高导致序批池曝气不畅,MSBR池运行中出现出水跑泥、虹吸等问题,通过原因分析和整改措施,解决了运行问题,保障了出水水质达标。

关键词： MSBR 高含砂整改措施

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温州杨宅迁移工程技术浅析

古建园林技术 2014年第3期16卷 78-80页

作者：金豪杰温州市文物保护考古所

温州杨宅文保单位迁移异地保护工程在全国文物保护工程技术中还是新技术项目,本文针对已实施完成的温州杨宅顶升、平移和旋转工程案例,浅析顶升和平移工程技术,分析工程中的成功经验和存在的不足,尝试说明目前文物平移项目中需要注意和... 详细信息

温州杨宅文保单位迁移异地保护工程在全国文物保护工程技术中还是新技术项目,本文针对已实施完成的温州杨宅顶升、平移和旋转工程案例,浅析顶升和平移工程技术,分析工程中的成功经验和存在的不足,尝试说明目前文物平移项目中需要注意和加强的事项。

关键词：文保单位顶升平移和旋转技术浅析

不同浓度罗哌卡因复合布托啡诺行硬膜外分娩镇痛的量效观察

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中国临床药理学与治疗学 2013年第10期18卷 1126-1131页

作者：陈兰凤金豪杰高宝斌卢园园李军舟山市妇幼保健院麻醉科温州医科大学附属第二医院麻醉科

目的:探讨罗哌卡因复合布托啡诺行硬膜外分娩镇痛时布托啡诺的半数有效剂量(ED50)和罗哌卡因的最佳有效浓度。方法:121例初产妇接受L2-3硬膜外分娩镇痛,前31例患者中第一个患者接受0.15%罗哌卡因+20μg/mL布托啡诺复合液,随后的产妇运... 详细信息

目的:探讨罗哌卡因复合布托啡诺行硬膜外分娩镇痛时布托啡诺的半数有效剂量(ED50)和罗哌卡因的最佳有效浓度。方法:121例初产妇接受L2-3硬膜外分娩镇痛,前31例患者中第一个患者接受0.15%罗哌卡因+20μg/mL布托啡诺复合液,随后的产妇运用改良序贯法确定布托啡诺的ED50。另90例患者按硬膜外用药不同随机分为0.08%罗哌卡因+16μg/mL布托啡诺(B1组)、0.10%罗哌卡因+16μg/mL布托啡诺(B2组)及0.12%罗哌卡因+16μg/mL布托啡诺(B3组)。监测分娩镇痛过程中阻滞平面和运动阻滞(Bromage评分)、镇静镇痛评分及宫缩胎心;记录麻醉起效时间、产程时间、分娩方式、缩宫素使用增加例数以及新生儿Apgar评分,记录恶心、呕吐、瘙痒、胎心减速等副作用发生率。结果:布托啡诺的ED50值及ED95值分别为14.79(95%CI 13.91～15.61)和16.84(95%CI 15.86～20.97)μg/mL。B1组镇痛起效时间明显长于B2、B3组(P<0.05),给药后30、60和90min时的VAS评分明显高于B2、B3组,停药时VAS评分明显高于B3组(P<0.05);B1组在镇痛后第4～6次宫缩时的VAS评分明显高于B2、B3组(P<0.05)。B3组运动神经阻滞发生的例数明显高于B1、B2组(P<0.05)。结论:0.10%罗哌卡因复合16μg/mL布托啡诺行分娩镇痛时镇痛效果好、无运动阻滞、安全性高,值得临床推广。

关键词：罗哌卡因布托啡诺分娩镇痛

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基于半导体桥芯片的钝感高瞬发底火设计

火工品 2024年

作者：牛惠媛任炜褚恩义李慧常英珂金豪杰陕西应用物理化学研究所瞬态化学效应与控制全国重点实验室杭州电子科技大学微电子研究院

针对超高速射武器弹药对高频高安全及高一致性点火的发展需求，基于半导体桥芯片点火技术，设计了一种新型钝感高瞬发底火。通过对比研究4种半导体桥芯片及其2种封装结构，选用斯蒂芬酸铅和亚铁氢化铅/高氯酸钾作为两级复合装药，优化... 详细信息

针对超高速射武器弹药对高频高安全及高一致性点火的发展需求，基于半导体桥芯片点火技术，设计了一种新型钝感高瞬发底火。通过对比研究4种半导体桥芯片及其2种封装结构，选用斯蒂芬酸铅和亚铁氢化铅/高氯酸钾作为两级复合装药，优化形成了模块化结构的半导体桥底火样机。该底火满足了与弹药接口的匹配要求，并达到1 A 1 W 5min不发火的安全性要求。发火性能试验表明，所研制的半导体桥底火作用时间不大于200μs，散布不大于30μs，与传统桥丝电底火相比瞬发度和作用时间一致性显著提高，综合性能更好。

关键词：底火半导体桥模块化设计高瞬发高安全

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市政给排水工程污水处理技术的研究

中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 2021年第12期 218-220页

作者：沈超金豪杰海宁市水务投资集团有限公司浙江海宁314400 浙江海云环保有限公司浙江海宁314400

随着经济的不断发展,人们生活水平的逐步提高,城市污水也处于上升趋势发展,进而为了使污水排放达到国家相关指标要求,避免给环境带来污染,本文就市政给排水工程污水处理技术应用存在的一些问题进行了研究,并提出了一些改善技术的方法,... 详细信息

随着经济的不断发展,人们生活水平的逐步提高,城市污水也处于上升趋势发展,进而为了使污水排放达到国家相关指标要求,避免给环境带来污染,本文就市政给排水工程污水处理技术应用存在的一些问题进行了研究,并提出了一些改善技术的方法,希望使水资源可以得到有效保护。

关键词：市政给排水污水处理技术技术问题