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固体粒子在压缩机叶栅内的部分沉积模型研究

推进技术 2003年第4期24卷 319-322页

作者：贾会霞席光西安交通大学能源与动力工程学院陕西西安710049

针对轴流压缩机叶栅内固体微粒沉积的问题,发展了新的粒子沉积模型(部分沉积模型)。采用此模型和普遍采用的完全沉积模型进行了计算,计算结果表明两种模型对叶栅前缘处的粒子沉积影响明显。采用部分沉积模型时,叶片前缘处不会出现短时... 详细信息

针对轴流压缩机叶栅内固体微粒沉积的问题,发展了新的粒子沉积模型(部分沉积模型)。采用此模型和普遍采用的完全沉积模型进行了计算,计算结果表明两种模型对叶栅前缘处的粒子沉积影响明显。采用部分沉积模型时,叶片前缘处不会出现短时间内不合实际的大量沉积现象,而表现为一种比较均匀的粒子沉积。

关键词：轴流式压缩机粒子沉积沉积模型数值计算

燃烧排放物中有害粒子在人体气管内流动沉积的分析与计算

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燃烧科学与技术 2004年第5期10卷 455-458页

作者：许国良黄素逸张宗勤华中科技大学能源与动力工程学院武汉430074 美国罗德岛大学机械工程系金斯顿ri02881

基于气固两相混合物中粒子随机的Brown扩散运动机理,分析了粒子在气管内随时间和空间位置变化而呈现出的概率分布,提出了粒子有效扩散表面的概念,由此建立了人体气管吸入流中微细粒子沉积的数学模型,从而计算出粒子在气管壁的沉积效率.... 详细信息

基于气固两相混合物中粒子随机的Brown扩散运动机理,分析了粒子在气管内随时间和空间位置变化而呈现出的概率分布,提出了粒子有效扩散表面的概念,由此建立了人体气管吸入流中微细粒子沉积的数学模型,从而计算出粒子在气管壁的沉积效率.将粒子沉积效率的计算结果与有关文献进行了对比,并与数值模拟的结果进行了比较,符合较好.

关键词：燃烧污染人体气管吸入流粒子沉积扩散

基于LBM-DEM耦合研究多孔介质中生物膜对悬浮粒子运移的影响

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环境工程 2022年第7期40卷 101-108页

作者：洪逸群陈丽萍龚延风薛芳玲周彦杰王世林南京工业大学城市建设学院南京211816 盐城工业职业技术学院江苏盐城224055

生物膜是多孔介质中普遍存在的细菌群落,会与悬浮粒子相互作用并影响粒子的迁移沉积。采用格子玻尔兹曼-离散单元耦合方法(LBM-DEM)研究了悬浮粒子在覆盖生物膜多孔介质中的运移。发现生物膜的存在会降低孔喉尺寸和DLVO排斥势垒,这有助... 详细信息

生物膜是多孔介质中普遍存在的细菌群落,会与悬浮粒子相互作用并影响粒子的迁移沉积。采用格子玻尔兹曼-离散单元耦合方法(LBM-DEM)研究了悬浮粒子在覆盖生物膜多孔介质中的运移。发现生物膜的存在会降低孔喉尺寸和DLVO排斥势垒,这有助于增强悬浮粒子的沉积。进出口压差是影响粒子滞留率的主要因素,低进出口压差下粒子无法突破排斥能垒,高压差下流体力通过改变粒子的沉积位置可提高渗透率。溶液离子强度变化主要影响排斥屏障。高离子强度的溶液中,粒子滞留率对压差变化响应较小;低离子强度溶液中,粒子滞留率受进出口压差的影响较大。此外,从介观角度观察入流速度对悬浮粒子黏附与滚动的影响,发现粒子的初始沉积点与来流方向的角度随着粒子速度的增加而减小。

关键词：生物膜多孔介质粒子沉积格子玻尔兹曼方法离散元法

nAl/JP-10纳米流体燃料液膜蒸发内部流动与沉积特性研究

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nAl/JP-10纳米流体燃料液膜蒸发内部流动与沉积特性研究

作者：叶霖晖杭州电子科技大学

学位级别：硕士

航空煤油或航空煤油基纳米流体燃料在发动机中喷雾燃烧时,会喷洒在热亲水壁面或叶片上,导致燃料沿亲水固体表面铺展,形成高径比大(>0.1)的液滴或高径比小(<0.1)的液膜形式。液滴/液膜的蒸发特性直接影响喷雾燃烧性能,因此本文对发动机... 详细信息

航空煤油或航空煤油基纳米流体燃料在发动机中喷雾燃烧时,会喷洒在热亲水壁面或叶片上,导致燃料沿亲水固体表面铺展,形成高径比大(>0.1)的液滴或高径比小(粒子沉积以及蒸发速率等问题进行分析,深入研究液膜的蒸发特性。(1)以nAl/JP-10纳米流体燃料为研究对象,建立了固着液滴/液膜理论模型,编程计算获得了恒接触半径阶段的内部流场变化。分析发现毛细流方向主要由液膜顶部流向接触线附近,蒸发速率在边缘处达到最大值;Marangoni流动出现漩涡,使得液体从中部向上流动,并从两侧流到下部;随着基底温度的升高,毛细流的速度增幅远远小于Marangoni流的速度增幅。(2)测试了固着在亲水玻璃基底上,nAl/JP-10纳米流体燃料液膜的蒸发特性参数,结果表明不同基底温度时内部毛细流动和Marangoni流动存在竞争关系;在蒸发过程中纳米粒子簇会在接触线处和内环线往复运动,液膜表面存在一个表面张力梯度和表面温度梯度差值最大的驻点;液膜蒸发过程中表面温度最大差值在稀相范围与纳米粒子浓度成正相关;温度较低时,纳米粒子的添加促进蒸发,但在温度较高时则相反。(3)研究了在温度较低(50℃-100℃)的基底上,添加不同浓度和种类的纳米粒子的nAl/JP-10纳米流体燃料液膜蒸发过程中的接触线、接触角、体积和沉积模式的变化。纳米铝的添加提高了JP-10的蒸发速率,缩短了其蒸发寿命,对JP-10的蒸发起促进作用;接触线出现重复钉扎和去钉扎的情形,从而形成了同心的多环沉积模式;由于能量势垒的存在,三相接触线在亲水固体表面呈现不连续的"粘滑"行为,接触线和接触角存在多次跳变阶段;添加石墨或铁纳米粒子的纳米流体燃料与nAl/JP-10纳米流体燃料的沉积模式存在显著差异。本文的研究结果有助于深入解析固着液滴/液膜内部Marangoni流和毛细流的竞争机制和转变条件,也为纳米流体燃料在发动机中的实际应用奠定基础。

关键词：液膜蒸发纳米流体燃料航空燃料内部流动粒子沉积

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测压导管内颗粒沉积的机理及抑制方法

固体火箭技术 2010年第1期33卷 21-24页

作者：李强刘佩进李江杨明王继业西北工业大学燃烧流动与热结构国家重点实验室西安710072 北京宇航系统工程研究所北京100076

针对固体火箭发动机测压导管内二相流动开展了数值分析,揭示了测压导管末端压强滞后现象的内在机理。在此基础上,提出了抑制方案,并开展了实验研究。结果表明,凝聚相颗粒在导管内壁面发生沉积形成的沉积物,可能会导致导管内燃气流通发... 详细信息

针对固体火箭发动机测压导管内二相流动开展了数值分析,揭示了测压导管末端压强滞后现象的内在机理。在此基础上,提出了抑制方案,并开展了实验研究。结果表明,凝聚相颗粒在导管内壁面发生沉积形成的沉积物,可能会导致导管内燃气流通发生壅塞现象。这是引发导管末端压强滞后的主要原因,沉积物的形成主要发生在发动机点火上升阶段。基于流-固分离原理提出的抑制方案,通过有效减小进入导管内颗粒的质量,可解决测压导管末端压强的滞后问题。

关键词：固体火箭发动机测压导管粒子沉积抑制方法

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纳米CaCO3／TiO2复合粒子的制备

材料导报 2004年第F4期18卷 80-82页

作者：刘国军胡傲曾汉民聚合物复合材料和功能材料教育部重点实验室、中山大学材料科学研究所广州510275／／华南理工大学材料科学与工程学院广州510640 聚合物复合材料和功能材料教育部重点实验室、中山大学材料科学研究所广州510275

首先制备出分散性能良好的Ti(OH)：胶体溶液，然后将胶体溶液加入到以十二烷基苯磺酸钠为分散剂的纳米CaCO3水性悬浮液中；通过改变体系的温度、pH值等参数破坏Ti(OH)4胶体粒子的稳定性，导致Ti（OH)4胶体粒子沉积在纳米CaCO3表面从而... 详细信息

首先制备出分散性能良好的Ti(OH)：胶体溶液，然后将胶体溶液加入到以十二烷基苯磺酸钠为分散剂的纳米CaCO3水性悬浮液中；通过改变体系的温度、pH值等参数破坏Ti(OH)4胶体粒子的稳定性，导致Ti（OH)4胶体粒子沉积在纳米CaCO3表面从而形成具有核-壳结构的纳米CaCO3／TiO2复合粒子，沉积过程中纳米CaCO3可起成核剂作用。所制备的纳米CaCO3／TiO2复合粒子以球形或近球形为主，粒度均一，且壳层TiO2粒子的尺寸为5～8nm。

关键词：纳米CaCO3 复合粒子制备十二烷基苯磺酸钠 TiO2粒子胶体溶液核-壳结构分散性能胶体粒子粒子沉积沉积过程悬浮液分散剂稳定性等参数 pH值成核剂球形水性壳层

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冷喷涂Fe基非晶涂层颗粒沉积行为数值模拟

金属世界 2023年第1期 7-11页

作者：周自强郭纯安徽科技学院机械工程学院安徽凤阳233100

冷喷涂工艺是近年来快速发展起来的新型表面喷涂工艺,冷喷涂很好地解决热喷涂存在的一些弊端。有关研究影响冷喷涂效果的文章有很多,但大多都是仿真模拟研究单粒子沉积行为影响因素,对于多粒子的研究极少。本文主要仿真多粒子以不同速... 详细信息

冷喷涂工艺是近年来快速发展起来的新型表面喷涂工艺,冷喷涂很好地解决热喷涂存在的一些弊端。有关研究影响冷喷涂效果的文章有很多,但大多都是仿真模拟研究单粒子沉积行为影响因素,对于多粒子的研究极少。本文主要仿真多粒子以不同速度、粒径大小、粒子间距对沉积行为影响。

关键词：冷喷涂热喷涂喷涂工艺颗粒沉积沉积行为仿真模拟数值模拟粒子沉积

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基于碳黑痕迹的火灾数值模拟研究及应用

基于碳黑痕迹的火灾数值模拟研究及应用

作者：陈德户上海交通大学

学位级别：硕士

火灾事故发生频繁,往往造成重大的人员伤亡和财产损失，因此查明火灾原因，认定事故责任显得非常重要。在火灾中，火场的各种痕迹物证，可直接或者间接地证明火灾发生的时间、起火点位置、起火原因和蔓延的路线等。碳黑痕迹，是火场中... 详细信息

火灾事故发生频繁,往往造成重大的人员伤亡和财产损失，因此查明火灾原因，认定事故责任显得非常重要。在火灾中，火场的各种痕迹物证，可直接或者间接地证明火灾发生的时间、起火点位置、起火原因和蔓延的路线等。碳黑痕迹，是火场中最常见的痕迹特征之一，是查明火灾原因的重要依据。本文对碳黑痕迹的数值模拟方法进行了研究，并将其应用于火灾事故的数值重构中，不仅可以提高火灾事故重构的可靠性，还可以提高火灾事故重构的效率。首先，本文提出了火灾中碳黑痕迹的数学建模方法，并建立了碳黑痕迹的数学模型。将湍流中颗粒沉积理论中的经验公式法应用到烟气颗粒的沉积计算，结合流体边界层速度相关理论，建立壁面单位面积上沉积的碳黑颗粒的质量与时间等因素的关系的数学模型。从火灾数值模拟的环境出发，推导数学模型的求解方法和求解过程。其次，本文开发了基于碳黑痕迹的火灾数值模拟系统。将碳黑痕迹数学模型进行离散化、数值化，然后利用FORTRAN语言开发了碳黑痕迹的数值计算模块。利用FDS软件开放的源代码，将碳黑痕迹计算模块与FDS软件的火灾模拟相结合，开发了基于碳黑痕迹的火灾数值模拟系统，并利用MFC为该系统设计了可视化的用户界面。该系统实现了烟气流过壁面时形成的可视化痕迹的数值模拟。通过输入参数的设置可在数值模拟环境中设定测点记录任意时刻壁面单位面积颗粒的沉积总量，可实现对碳黑痕迹的定量分析。在此基础上对典型的碳黑痕迹的形成规律进行研究和总结，并利用该系统进行模拟，模拟结果与实际观察结果进行对比，验证了碳黑痕迹数学模型的正确性与适用性。最后，本文将碳黑痕迹数值模拟方法应用到实际火灾事故的数值模拟中，验证了本文提出的数值模拟方法的可靠性。以上海某建筑火灾为例，通过火灾调查报告和现场观察结果将火势的发展和模拟结果进行对比，建立合理的结构模型。利用碳黑痕迹数值模拟系统模拟火灾中产生的碳黑痕迹，将典型位置的碳黑痕迹与现场进行对比，发现具有很好的吻合度。然后在模拟环境中设置数十个测点，记录任意时刻的碳黑颗粒沉积到壁面上的质量，在此基础上建立沉积的质量与时间的关系曲线，对碳黑痕迹进行定量分析。通过纵向分析和横向对比，验证了碳黑痕迹数值模拟系统的可靠性及其应用性。

关键词：碳黑痕迹数值模拟 FDS 粒子沉积火灾事故

Influence of wall motion on particle sedimentation using hybrid LB-IBM scheme

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Science China(Physics,Mechanics & Astronomy) 2017年第3期60卷 55-73页

作者： Mussie A. Habte ChuiJie Wu School of Aeronautics and Astronautics Dalian University of Technology Dalian 116024 China State Key Laboratory of Structural Analysis for Industrial Equipment Dalian 116024 China

We integrate the lattice Boltzmann method(LBM) and immersed boundary method(IBM) to capture the coupling between a rigid boundary surface and the hydrodynamic response of an enclosed particle laden fluid. We focus on a rigid box filled with a Newtonian fluid where the drag force based on the slip velocity at the wall and settling particles induces the interaction. We impose an external harmonic oscillation on the system boundary and found interesting results in the sedimentation behavior. Our results reveal that the sedimentation and particle locations are sensitive to the boundary walls oscillation amplitude and the subsequent changes on the enclosed flow field. Two different particle distribution analyses were performed and showed the presence of an agglomerate structure of particles. Despite the increase in the amplitude of wall motion, the turbulence level of the flow field and distribution of particles are found to be less in quantity compared to the stationary walls. The integrated LBM-IBM methodology promised the prospect of an efficient and accurate dynamic coupling between a non-compliant bounding surface and flow field in a wide-range of systems. Understanding the dynamics of the fluid-filled box can be particularly important in a simulation of particle deposition within biological systems and other engineering applications.

关键词：颗粒沉降格子Boltzmann方法运动混合生物系统粒子沉积两相流体谐波振荡