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聚合物熔体冷却阶段结晶行为的多尺度模拟

高分子学报 2010年第6期20卷 653-659页

作者：阮春蕾欧阳洁西北工业大学理学院西安710129

针对结晶型聚合物熔体冷却过程的结晶行为,建立了偶合宏观温度场与微观结晶形态的多尺度模型.该模型揭示了宏观温度的变化会引起晶核数、晶体生长速率的改变,从而影响微观结晶形态;而微观结晶释放的潜热也将导致宏观温度的改变.为了求... 详细信息

针对结晶型聚合物熔体冷却过程的结晶行为,建立了偶合宏观温度场与微观结晶形态的多尺度模型.该模型揭示了宏观温度的变化会引起晶核数、晶体生长速率的改变,从而影响微观结晶形态;而微观结晶释放的潜热也将导致宏观温度的改变.为了求解上述多尺度模型,提出了有限体积/像素法偶合的多尺度算法,即在粗网格上采用有限体积法对宏观温度场进行求解,而在细网格上采用像素法对微观结晶形态进行模拟.基于多尺度模型及多尺度算法,文中对二维聚合物熔体模壁等速降温的冷却问题进行了研究,考察了温度、相对结晶度的变化及结晶形态的演化,并比较了不同冷却速率、初始温度对温度、相对结晶度及结晶形态的影响.数值结果表明,冷却速率是影响结晶行为的关键.高冷却速率下,温度平台出现较早,持续较短;结晶过程对应的温度范围较广;且平均晶体直径较小.而初始温度只影响温度平台及结晶行为出现的早晚,与其持续时间几乎无关。

关键词：多尺度结晶形态温度

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剪切流场中聚乙烯结晶过程的建模与模拟

化工学报 2016年第5期67卷 2144-2151页

作者：阮春蕾刘春太河南科技大学数学与统计学院河南洛阳471023 橡塑模具国家工程研究中心河南郑州450001

基于Eder模型推导了剪切流场中球晶、串晶形态演化的数学模型,将第一法向应力差作为串晶成核的驱动,并引入两相悬浮模型描述体系,认为其由无定形相和半结晶相组成,分别用FENE-P模型和刚性哑铃模型描述。基于上述数学模型,分别构造了捕... 详细信息

基于Eder模型推导了剪切流场中球晶、串晶形态演化的数学模型,将第一法向应力差作为串晶成核的驱动,并引入两相悬浮模型描述体系,认为其由无定形相和半结晶相组成,分别用FENE-P模型和刚性哑铃模型描述。基于上述数学模型,分别构造了捕捉球晶、串晶生长的Monte Carlo法与体系控制方程求解的有限差分法,成功模拟了二维剪切流场中聚乙烯的结晶过程,给出了球晶、串晶的形态演化,分析了剪切时间、剪切速率对串晶成核密度、结晶速率、流体黏度等的影响。数值结果表明:所构造的Monte Carlo法合理有效,不仅成功捕捉了晶体的生长与碰撞,而且较为准确地预测了结晶速率。此外,提高剪切时间或剪切速率,将增加串晶成核密度、提高结晶速率、使流体黏度突增的时间点提前。

关键词：流动诱导结晶形态学动力学 Monte Carlo模拟结晶

非结构网格上Level Set方程的间断有限元解法

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计算物理 2011年第5期28卷 649-658页

作者：刘帅强欧阳洁阮春蕾西北工业大学理学院陕西西安710129

针对间断有限元弱形式难于求解可压缩流场中Level Set方程的问题提出间断有限元强形式,从而在统一框架下解决Level Set方程在可压缩与不可压缩流场中的求解问题.通过非结构网格上采用Legendre-Gauss-Lobatto节点构造基函数,在复杂区域... 详细信息

针对间断有限元弱形式难于求解可压缩流场中Level Set方程的问题提出间断有限元强形式,从而在统一框架下解决Level Set方程在可压缩与不可压缩流场中的求解问题.通过非结构网格上采用Legendre-Gauss-Lobatto节点构造基函数,在复杂区域上可以达到任意高阶的精度.将若干一、二、三维算例与已有文献或解析解比较,验证方法追踪自由界面的有效性.结果表明,该方法适合各种情形下Level Set方程求解,易于在复杂区域的非结构网格上实施,精度高、分辨率高且具有高质量守恒性,既能避免重新初始化过程又方便向高维扩展.

关键词：间断有限元强形式 'Level Set' 非结构网格自由界面可压缩流场 Legendre-Gauss-Lobatto

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液-液分散雾化形成液滴的模式

过程工程学报 2013年第5期13卷 735-741页

作者：梁坤峰王林阮春蕾徐斌 f河南科技大学河南省汽车节能与新能源国际联合实验室河南洛阳471003

基于图像采集与处理方法实验研究了水喷入非相溶油中的液液分散雾化过程.结果表明,通过改变操作条件使水破碎形成3种水滴模式:滴流、层流射流和湍流射流,揭示了其演变规律及其形成机理,获得了分散液体破碎强度、射流长度脉动和液滴粒径... 详细信息

基于图像采集与处理方法实验研究了水喷入非相溶油中的液液分散雾化过程.结果表明,通过改变操作条件使水破碎形成3种水滴模式:滴流、层流射流和湍流射流,揭示了其演变规律及其形成机理,获得了分散液体破碎强度、射流长度脉动和液滴粒径分布参数随雷诺数Re、韦伯数We的变化规律.随Re和We增加,分散液体破碎强度持续增强,在Re=467,We=8.6时液滴形成模式由滴流向层流射流发展,在Re=3169,We=241时演变为湍流射流,且液滴的粒径均匀性和最小平均粒径均出现在湍流射流模式下;在滴流模式下,液滴的形成、长大与脱离喷嘴均由液滴受力的平衡机制控制;在层流射流模式下,射流柱破碎形成液滴主要由两相界面的表面波扰动引起,且射流长度的脉动具有随机和非周期的特点;在湍流射流模式下,射流柱表面出现拟序涡结构,其在射流起始段失稳,在射流扩散段大量形成较小粒径的液滴.

关键词：液-液雾化液滴形成滴流射流拟序结构

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二值噪声驱动下二阶线性系统的随机共振

物理学报 2008年第12期57卷 7482-7486页

作者：郭立敏徐伟阮春蕾赵燕西北工业大学应用数学系西安710072

研究了二值噪声驱动下二阶线性系统的随机共振问题.采用平均法推导出系统输出幅值增益的表达式,考察了幅值增益与系统频率、输入信号频率、噪声强度和噪声相关时间的关系,发现系统输出幅值增益随这些参量呈单峰共振变化.另外,二值噪声... 详细信息

研究了二值噪声驱动下二阶线性系统的随机共振问题.采用平均法推导出系统输出幅值增益的表达式,考察了幅值增益与系统频率、输入信号频率、噪声强度和噪声相关时间的关系,发现系统输出幅值增益随这些参量呈单峰共振变化.另外,二值噪声的非对称性对共振峰值具有很大影响.

关键词：随机共振幅值增益二值噪声二阶线性系统

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特征值与特征向量的两例应用

河南科技大学学报（自然科学版） 2015年第6期36卷 87-90,10页

作者：阮春蕾河南科技大学数学与统计学院河南洛阳471023

以纤维取向张量及大分子构型张量的两类矩阵为例,对其特征值与特征向量的应用进行了说明。通过采用特征值与特征向量的信息绘制出取向椭球,直观地给出纤维及大分子的形变与取向。数值计算结果表明:该方法是有效的。

关键词：特征值特征向量取向张量构型张量

纤维悬浮聚合物熔体描述的均一结构多尺度模型

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物理学报 2009年第1期58卷 619-630页

作者：张红平欧阳洁阮春蕾西北工业大学应用数学系西安710072

通过对纤维悬浮聚合物熔体的可逆和不可逆热力学过程的耦合,建立了分子链弹性哑铃模型与悬浮纤维取向描述相耦合的、具有均一(GENERIC)结构形式的熔体多尺度模型.由该均一结构的多尺度模型不仅可以得出熔体不同尺度上的应力贡献,还可为... 详细信息

通过对纤维悬浮聚合物熔体的可逆和不可逆热力学过程的耦合,建立了分子链弹性哑铃模型与悬浮纤维取向描述相耦合的、具有均一(GENERIC)结构形式的熔体多尺度模型.由该均一结构的多尺度模型不仅可以得出熔体不同尺度上的应力贡献,还可为一般多尺度模型方程组的建立提供其结构形式均一化的方法.

关键词： GENERIC结构纤维取向黏弹性聚合物

基于非结构化网格同位有限体积法的粘弹流体数值模拟

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高分子材料科学与工程 2009年第9期25卷 160-163,167页

作者：阮春蕾欧阳洁刘帅强西北工业大学理学院陕西西安710072

采用基于非结构化三角网格的同位有限体积法模拟了聚合物溶液平板收缩流。其中,聚合物溶液微观尺度大分子的信息通过FENE-P本构模型得以在宏观场上体现。数值求解过程中,速度与压力、速度与应力间的耦合通过动量插值实现。通过与结构化... 详细信息

采用基于非结构化三角网格的同位有限体积法模拟了聚合物溶液平板收缩流。其中,聚合物溶液微观尺度大分子的信息通过FENE-P本构模型得以在宏观场上体现。数值求解过程中,速度与压力、速度与应力间的耦合通过动量插值实现。通过与结构化网格数值结果及实验结果的比较,验证了该方法在粘弹流动问题求解中的正确性。与此同时,文中根据构象张量给出了分子微观结构直观的可视化描述方法,并分析了不同流动区域分子形变以及分子取向等微观信息。

关键词：非结构化网格有限体积 FENE-P模型平板收缩流分子构象

基于CCDM的流态化制冰的多相流动与传热特性

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化工学报 2015年第4期66卷 1272-1281页

作者：梁坤峰阮春蕾王林袁竹林河南科技大学制冷与空调技术研究所河南洛阳471003 东南大学能源与环境学院江苏南京210096

流态化制冰是一种新型的直接接触式动态制冰方式,通过建立联合连续和离散模型的CCDM(combined continuum and discrete model)全耦合模型,采用一种非结构网格颗粒搜索法,计算了流态化制冰过程所涉及的颗粒-流体多相系统的流动和传热特... 详细信息

流态化制冰是一种新型的直接接触式动态制冰方式,通过建立联合连续和离散模型的CCDM(combined continuum and discrete model)全耦合模型,采用一种非结构网格颗粒搜索法,计算了流态化制冰过程所涉及的颗粒-流体多相系统的流动和传热特性。结果表明:基于CCDM模型计算出的结果与实验数据有较好的一致性,模型的准确度高;冻结程度关键值的提出,简化了颗粒间碰撞模型的判断和颗粒相表面传热量的等效计算;颗粒间的碰撞、聚并对颗粒粒径的作用,会进一步影响颗粒的运动速度、停留时间以及轴向浓度分布的变化,难以忽略其对于流态化制冰过程的多相流动与换热特性的影响。

关键词：多相流流态化传热颗粒流 CCDM 碰撞聚并制冰