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用双流体轨道模型模拟四角喷燃模型炉内三维湍流两相流动和煤粉燃烧

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空气动力学学报 2001年第1期19卷 30-38页

作者：李力周力行李荣先张健清华大学力学系北京100084

目前炉内两相流动和煤粉燃烧数值模拟中多半采用颗粒随机轨道模型和单流体无滑移模型 ,这些模型都难以完整地给出三维空间内颗粒速度 ,浓度 ,湍流度分布的信息。本文采用双流体轨道模型 (颗粒相连续介质轨道模型 )对一个四角喷燃模... 详细信息

目前炉内两相流动和煤粉燃烧数值模拟中多半采用颗粒随机轨道模型和单流体无滑移模型 ,这些模型都难以完整地给出三维空间内颗粒速度 ,浓度 ,湍流度分布的信息。本文采用双流体轨道模型 (颗粒相连续介质轨道模型 )对一个四角喷燃模型炉内三维湍流两相流动及煤粉燃烧进行了模拟。此模型基于欧拉气相方程组、欧拉颗粒连续方程组和动量方程组以及拉氏颗粒能量方程和质量变化的方程 ,并使用k ε kp两相湍流模型 ,EBU Arrhenius湍流燃烧模型 ,离散坐标辐射传热模型 ,煤粉颗粒的水分蒸发 ,热解挥发模型和焦炭燃烧的扩散动力模型等。热态模拟中 ,为了减小伪扩散造成的影响 ,采用了扭转坐标法 (将坐标扭转一定的角度使之与煤粉射流方向一致 )。为了检验数值模拟 ,采用三维相位多普勒测速仪 (PDPA)对于冷态模型炉内湍流两相流场进行了测量 ,得到了两相速度 ,湍流脉动及颗粒浓度的分布。分别对冷态模型炉内两相流动和热态模型炉内三维两相流动和煤粉燃烧进行了模拟 ,冷态两相流动的计算与实验结果的对比表明预报的两相流场是合理的。热态模拟的结果给出了两相速度 ,气相温度 ,组分浓度及壁面热流 ,显示出靠近出口处气相速度和温度分布不对称。

关键词：双流体-轨道模型湍流两相流动煤粉燃烧四角喷燃炉四角燃煤粉炉煤粉锅炉

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炉内两相流动和煤粉燃烧的双流体-轨道模型

工程热物理学报 2001年第6期22卷 771-774页

作者：周力行李力李荣先张健清华大学力学系北京100084

本文首次用双流体一轨道（连续介质－轨道ＣＴ）模型对大尺寸四角喷燃炉内气粒两相流动及煤粉燃烧进行了模拟。该模型基于欧拉气相方程组、欧拉颗粒连续方程和动量方程以及拉氏颗粒能量和质量变化的方程，对各子模型用ｋ－ε－ｋｐ两相... 详细信息

本文首次用双流体一轨道（连续介质－轨道ＣＴ）模型对大尺寸四角喷燃炉内气粒两相流动及煤粉燃烧进行了模拟。该模型基于欧拉气相方程组、欧拉颗粒连续方程和动量方程以及拉氏颗粒能量和质量变化的方程，对各子模型用ｋ－ε－ｋｐ两相湍流模型，ＥＢＵ－Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ湍流燃烧模型，煤粉颗粒的水分蒸发，热解挥发和焦炭燃烧的扩散－动力模型，ＤＯ（离散坐标）辐射模型。采用了将坐标扭转一定角度的方法减小入口射流和网格斜交造成的伪扩散。编制了ＬＥＡＧＡＰ－ＦＵＲＮＡＣＥ－３程序，分别对冷态模型炉内两相流动和大尺寸炉内三维两相流动和煤粉燃烧进行了模拟，并与颗粒轨道（ＳＴ）模型的模拟结果进行了对照。采用ＰＤＰＡ对冷态模型炉内气粒两相流场进行了测量。冷态两相流动的模拟与实验结果的对比表明ＣＴ模型的模拟结果和实验符合较好，ＳＴ模型所得颗粒浓度分布和实验山入较大。热态模拟的结果给出了两相速度，气相温度，组分浓度和壁面热流分布。模拟结果定性合理。模拟结果显示在出口处由于气流旋转，有一局部高温区存在。

关键词：四角喷燃煤粉炉气粒两相流动煤粉燃烧双流体模型锅炉轨道模型炉内燃烧湍流燃烧模型

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几种二阶矩模型模拟湍流旋流燃烧的比较

工程热物理学报 2005年第1期26卷 143-146页

作者：王方周力行清华大学力学系北京100084

本文对几种二阶矩湍流反应模型,包括统一二阶矩模型、只考虑温度脉动的二阶矩模型、只考虑浓度脉动关联的二阶矩模型、及同时考虑温度脉动和浓度脉动关联的二阶矩模型,进行了比较。将上述模型加入到FLUENT6.0软件平台上,模拟了不同旋流... 详细信息

本文对几种二阶矩湍流反应模型,包括统一二阶矩模型、只考虑温度脉动的二阶矩模型、只考虑浓度脉动关联的二阶矩模型、及同时考虑温度脉动和浓度脉动关联的二阶矩模型,进行了比较。将上述模型加入到FLUENT6.0软件平台上,模拟了不同旋流数下甲烷-空气的旋流燃烧。模拟结果和实验结果进行了比较,探讨了各关联量大小及其对时平均反应率的影响。结果表明,统一二阶矩湍流反应模型具有最好的模拟效果。其原因是,各种关联矩中,化学反应率系数与浓度间的脉动关联最重要。

关键词：二阶矩模型湍流-反应模型旋流燃烧

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高强声下驻波声流特性的实验研究

声学学报 2002年第1期27卷 23-26页

作者：吴嘉席葆树许宏庆清华大学力学系北京100084

利用流动显示的方法研究了高强声驻波管中的声流特付。结果指出，在高强声下（声压级大于１６０ｄＢ），驻波管中的声流特性与一般意义上的驻波声流特性差别很大。对该现象的认识有助于进一步了解高声强下的非线性效应。

关键词：声流声波驻波管高强声实验研究非线性效应

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第Ⅲ族元素磷化物热力学性质理论研究

化工学报 2020年第1期71卷 192-199页

作者：吴杰李嘉辉于燕梅于养信清华大学化工系化工热力学实验室

第Ⅲ族元素磷化物是重要的半导体材料,其在有限温度下热力学性质是该类材料设计和应用的基础。在密度泛函理论以及声子模型的基础上,系统研究了第Ⅲ族元素磷化物BP、AlP、GaP和InP的结构性质及其在0~1000 K温度范围内的热膨胀系数和热... 详细信息

第Ⅲ族元素磷化物是重要的半导体材料,其在有限温度下热力学性质是该类材料设计和应用的基础。在密度泛函理论以及声子模型的基础上,系统研究了第Ⅲ族元素磷化物BP、AlP、GaP和InP的结构性质及其在0~1000 K温度范围内的热膨胀系数和热力学函数。计算结果表明,四种磷化物的晶胞参数计算值与已有的实验值符合得很好。通过非简谐近似计算,发现这四种磷化物的焓、熵、热膨胀系数这些热力学性质会随着温度的升高基本呈现单调递增变化,其热容则在增加到一定程度后趋于Dulong-Petit极限。此外,还将热力学函数计算值与可提供的实验值进行了比较,发现两者一致性较好。

关键词： Ⅲ族元素磷化物热力学性质热容焓熵热膨胀系数

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多点微动疲劳实验的设计

清华大学学报（自然科学版） 2004年第5期44卷 693-696页

作者：黄海明施惠基 Geard Mesmacque 清华大学工程力学系法国里尔科技大学力学国家重点实验室

为防止微动疲劳事故发生,工程上亟需对多点微动疲劳进行实验测试。根据Hertz接触理论得到接触半径,再利用有限元软件PATRAN和NASTRAN计算分析3点球压微动下试件应力场的分布,发现接触区域应力分布差别很大,验证了单点微动理论不适用于... 详细信息

为防止微动疲劳事故发生,工程上亟需对多点微动疲劳进行实验测试。根据Hertz接触理论得到接触半径,再利用有限元软件PATRAN和NASTRAN计算分析3点球压微动下试件应力场的分布,发现接触区域应力分布差别很大,验证了单点微动理论不适用于多点微动情况。基于此,开发出微动实验平台、多点球微动实验设备及多点面微动实验设备。结果表明,该实验系统具有较高的精度(实验。

关键词：多点微动疲劳实验有限元法微动数值模拟实验设计球微动实验面微动实验

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纳米力学的兴起

机械强度 2005年第4期27卷 403-407页

作者：黄克智吴坚黄永刚清华大学工程力学系破坏力学教育部重点实验室北京100084 清华大学

纳米力学是研究纳米尺度材料、器件与结构的力学。近年它随着纳米技术的需要而兴起并发展。文中介绍作者所参与发展的基于原子势的连续介质方法,并用于分析碳纳米管的若干力学问题。结果与分子动力学的结果进行比较。

关键词：纳米力学碳纳米管连续介质方法分子动力学纳米尺度纳米技术力学问题原子势

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生物启发的被动式微型飞行器

科学通报 2023年第19期68卷 2504-2514页

作者：徐世威籍梓垚张一慧清华大学工程力学系应用力学教育部重点实验室北京100084 清华大学柔性电子技术实验室北京100084

随着仿生学和空气动力学的发展以及制造技术的不断进步,微型飞行器的一个重要发展趋势是更加小型化和更加智能化.传统的主动式微型飞行器通常使用喷气、旋翼或扑翼的驱动方式提供飞行的动力,但往往需要较大的能量供给,难以实现较长时间... 详细信息

随着仿生学和空气动力学的发展以及制造技术的不断进步,微型飞行器的一个重要发展趋势是更加小型化和更加智能化.传统的主动式微型飞行器通常使用喷气、旋翼或扑翼的驱动方式提供飞行的动力,但往往需要较大的能量供给,难以实现较长时间滞空与远距离巡航.受生物启发的被动式微型飞行器依赖自身结构的空气动力学特性以实现无动力飞行,具有质量轻、成本低、无噪音、能耗低等优势,还可以通过集成微电子系统以实现环境探测、人口监测和疾病追踪等功能.本文从被动式微型飞行器的分类出发,将其分为滑翔机形、直升机形和降落伞形微型飞行器,阐述其仿生学原理,介绍了该领域的研究进展,最后对被动式微型飞行器领域的未来发展方向与挑战进行了展望.通过结合柔性电子技术以及更加先进的制备工艺,集成电源、传感、运算、存储和通信等模块,并结合环境中的大范围部署,可望构建具有超高空间深度与时间广度的低成本实时监测系统,对环境和生态学研究具有重要的意义.

关键词：被动式微型飞行器滑翔机形微型飞行器直升机形微型飞行器降落伞形微型飞行器

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锂氧化物主体和表面相的稳定性研究

工程热物理学报 2018年第12期39卷 2597-2602页

作者：朱敏于养信清华大学化工系化工热力学实验室北京100084

本文通过密度泛函理论以及声子模型,系统地研究了金属锂、氧化锂、过氧化锂、超氧化锂和臭氧化锂在不同温度下的热力学函数值以及它们在不同温度和氧气分压条件下的稳定性,并绘制了锂氧化物的热力学相图.另外,理论研究了氧气存在下各种... 详细信息

本文通过密度泛函理论以及声子模型,系统地研究了金属锂、氧化锂、过氧化锂、超氧化锂和臭氧化锂在不同温度下的热力学函数值以及它们在不同温度和氧气分压条件下的稳定性,并绘制了锂氧化物的热力学相图.另外,理论研究了氧气存在下各种锂氧化物表面相的稳定性,对于符合化学计量的表面,其表面能从小到大的顺序为(111)力学平衡曲线,并由Gibbs-Wulff晶体平衡形态理论,获得了氧化锂和过氧化锂的晶体形貌.

关键词：锂氧化物 Gibbs自由能热力学相图密度泛函理论表面相