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球腔内低雷诺数流体中颗粒输运研究进展

力学学报 2024年第5期56卷 1284-1296页

作者：孙壮陈高峰胡安˙德˙巴勃罗蒋玺恺中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室北京100190 中国科学院大学工程科学学院北京100049 芝加哥大学普利兹克分子工程学院美国芝加哥60637 阿贡国家实验室材料科学部美国莱蒙特60439

受限环境下低雷诺数流体中的颗粒输运与生物、医药、化工和能源等应用密切相关.近年来,球腔内低雷诺数流体中的颗粒输运引起了广泛关注,它在细胞内生命活动和微流控封装技术中发挥着关键作用.为了掌握颗粒输运规律、揭示微观力学机理,... 详细信息

受限环境下低雷诺数流体中的颗粒输运与生物、医药、化工和能源等应用密切相关.近年来,球腔内低雷诺数流体中的颗粒输运引起了广泛关注,它在细胞内生命活动和微流控封装技术中发挥着关键作用.为了掌握颗粒输运规律、揭示微观力学机理,各国学者进行了广泛的理论、数值和实验研究,取得了一系列成果.本文将梳理当前的研究进展,分别从理论模型、数值模拟和实验研究三方面,介绍关于球腔内低雷诺数流体中颗粒输运的重要工作.理论模型方面,主要工作包括刚性无滑移壁面、边界滑移和可变形壁面等情况下单个及多个颗粒输运的研究;数值模拟方面,重要工作包括模拟不同形状颗粒在静止与旋转球腔内的输运,研究颗粒的水动力迁移率与运动轨迹;实验研究方面,相关工作包含水液滴内颗粒三维轨迹、扩散系数的观测,以及利用球腔内颗粒布朗运动来计算受限环境性质的相关研究.通过总结相关成果,旨在为微纳尺度流动与颗粒输运领域的专家学者提供参考.

关键词：低雷诺数流体颗粒输运限域效应

弹塑性多孔介质流固耦合新理论:混合耦合理论

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计算力学学报 2024年第1期41卷 129-138页

作者：徐丽阳王锴丁智徐日庆陈晓辉浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心杭州310058 浙江省城市地下空间开发工程技术研究中心杭州310058 浙大城市学院土木工程系杭州310015 浙江省城市盾构隧道安全建造与智能养护重点实验室杭州310015 北京师范大学水科学研究院北京100875 利兹大学土木工程系英国利兹LS29JT

在全球气候变化和双碳政策的大背景下,多孔介质中固体的变形和流体的输运问题变得尤为重要。然而,在多孔介质中建立流固耦合模型仍面临的挑战之一是需要考虑跨越宏观尺度到纳米尺度的耦合作用。本文利用基于非平衡热力学的混合耦合理论... 详细信息

在全球气候变化和双碳政策的大背景下,多孔介质中固体的变形和流体的输运问题变得尤为重要。然而,在多孔介质中建立流固耦合模型仍面临的挑战之一是需要考虑跨越宏观尺度到纳米尺度的耦合作用。本文利用基于非平衡热力学的混合耦合理论,提出了一个弹塑性多孔介质流固耦合新模型,在同一个理论框架内研究了弹性变形、塑性变形和液体渗流之间跨尺度的耦合,考虑了耗散过程中的熵产,并利用Helmholtz自由能连接宏观尺度上的力学变形和纳米尺度上的液体输运之间的相互作用。在应力-应变关系中采用了弹塑性刚度系数以反映塑性的影响。同时,经典的达西定律扩展为可考虑固体的塑性变形。通过与文献中模型的比较,验证了该模型的有效性。最后,数值分析表明在多孔介质的流固耦合中塑性变形具有比较显著的影响。

关键词：混合耦合理论塑性流固耦合多孔介质跨尺度

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我国高端聚烯烃产业发展现状分析

现代化工 2024年第2期44卷 9-15,21页

作者：陶怡王强邬一凡李瑞昀张同飞胡镝邹泽炜王翊民国家能源集团技术经济研究院北京102211 化工行业生产力促进中心北京100723 中国石油和化学工业联合会北京100723 利兹大学材料科学与工程学院英国利兹LS29JT

随着我国消费结构不断升级,战略新兴产业不断发展,对高端聚烯烃产品的需求也不断增加。对我国茂金属聚乙烯、茂金属聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯树脂、超高分子量聚乙烯树脂、聚烯烃弹性体、乙烯-乙烯醇共聚树脂、环烯烃聚合物、交联聚乙烯等... 详细信息

随着我国消费结构不断升级,战略新兴产业不断发展,对高端聚烯烃产品的需求也不断增加。对我国茂金属聚乙烯、茂金属聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯树脂、超高分子量聚乙烯树脂、聚烯烃弹性体、乙烯-乙烯醇共聚树脂、环烯烃聚合物、交联聚乙烯等高端聚烯烃的产业现状、存在问题及制约因素进行了分析,对高端聚烯烃产业存在的问题进行了探讨并对未来发展提出了建议。

关键词：聚烯烃茂金属催化剂聚烯烃弹性体乙烯醋酸乙烯酯共聚物

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真空绝热板芯材的研究进展与展望

化工进展 2024年第7期43卷 3910-3922页

作者：赵伟刚张倩倩蓝钰玲闫雯周晓剑范毜仔杜官本福建农林大学材料工程学院福建福州350002 西南林业大学生物质材料国际联合研究中心云南昆明650224 英国布鲁内尔大学土木工程系英国伦敦UB83PH

随着我国经济的迅速发展和人们对生活水平的要求越来越高,节能减排对实现“碳达峰”和“碳中和”的目标显得越来越重要。真空绝热板(vacuum insolation panels,VIP)是一种新型的高效保温隔热材料,其中,芯材作为VIP的核心和骨架结构,不... 详细信息

随着我国经济的迅速发展和人们对生活水平的要求越来越高,节能减排对实现“碳达峰”和“碳中和”的目标显得越来越重要。真空绝热板(vacuum insolation panels,VIP)是一种新型的高效保温隔热材料,其中,芯材作为VIP的核心和骨架结构,不仅承担着支撑作用,而且是板内热量传递的主要通道,对保证VIP的保温性能具有关键作用。基于此,本文首先重点介绍了真空绝热板在绿色建筑和冷链物流领域应用的意义,明确了目前制约真空绝热板领域发展的关键问题;随后综述了真空绝热板芯材的研究现状和进展,比对了不同种类芯材(颗粒类芯材、泡沫类芯材、纤维类芯材、生物质材料类芯材和复合类芯材)在原料来源、保温性能、生产工艺及环境保护方面的优劣,将绿色、可再生的生物质基材料用作真空绝热板芯材进行了对比探讨;最后对真空绝热板芯材未来的研究方向和发展前景进行了总结和展望。本文指出,传统以玻璃纤维、有机泡沫或者气相二氧化硅为芯材的真空绝热板,存在生产成本高、不可再生、难降解、污染环境等问题,所以通过功能化手段获得新型、绿色、低成本、具有良好微观孔隙结构和高热阻的芯材是制约真空绝热板发展的关键。生物质材料具有来源广泛、成本低廉、绿色环保、孔隙结构丰富等优点,是一种极具潜力的VIP芯材原料,也将是真空绝热板芯材的重要研究方向。因此,生物质基芯材真空绝热板未来的发展还需进一步拓宽其原料来源、改善制备方法和工艺、明确老化和使役性能、关注复合芯材的开发,不断提高VIP的性能,扩展其应用领域。

关键词：真空绝热板芯材保温性能传热生物质热传导复合材料

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高速铁路沿线风速WRF集成修正预测方法

现代交通与冶金材料 2024年第1期4卷 42-48页

作者：段铸利兹大学土木工程学院英国利兹LS29JT 中南大学轨道交通安全教育部重点实验室湖南长沙410075

WRF(Weather Research and Forecasting)等物理驱动预测方法被证实能够获取有效的风速预测结果。本研究面向WRF预测方法对初始条件的敏感性,构建多目标集成模型MOEnWRF(Multi-Objective Ensemble WRF),优化WRF的预测精度。该方法主要包... 详细信息

WRF(Weather Research and Forecasting)等物理驱动预测方法被证实能够获取有效的风速预测结果。本研究面向WRF预测方法对初始条件的敏感性,构建多目标集成模型MOEnWRF(Multi-Objective Ensemble WRF),优化WRF的预测精度。该方法主要包括两个步骤,首先构建描述预测精度与稳定性的评价指标体系,采用多目标灰狼优化算法(MOGWO,Multi-Objective Grey Wolf Optimizer)实现对模型精度以及稳定性的同时优化,获得集成权重的帕累托解集。然后,采用组合距离评估法(CODAS,COmbinative Distance-based ASsessment)评估帕累托解集的有效性,从解集中选择出最优解,并应用于集成WRF模型。经过4个站点的实际验证,得到所提方法能够有效提升WRF的预测精度,并优于单目标优化集成方法。

关键词：高速铁路风速预测 WRF 多目标优化

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湍动流化床内气固两相流动特性的数值模拟

工程热物理学报 2007年第6期28卷 968-970页

作者：沈志恒孙巧群刘国栋陆慧林丁玉龙哈尔滨工业大学能源科学与工程学院黑龙江哈尔滨150001 英国利兹大学颗粒科学与工程研究所

采用欧拉-欧拉双流体模型,颗粒动理学方法模拟颗粒脉动流动和k-ε双方程模型模拟气相湍流流动,考虑气固两相间耦合作用,数值模拟湍动流化床内气固两相流动行为,获得颗粒浓度和颗粒速度分布.计算结果表明湍动流化床呈现下部密相区、上部... 详细信息

采用欧拉-欧拉双流体模型,颗粒动理学方法模拟颗粒脉动流动和k-ε双方程模型模拟气相湍流流动,考虑气固两相间耦合作用,数值模拟湍动流化床内气固两相流动行为,获得颗粒浓度和颗粒速度分布.计算结果表明湍动流化床呈现下部密相区、上部稀相区的颗粒分布特性。在密相区,沿床径向方向颗粒浓度在床中心处低、壁面逐渐增高;在稀相区颗粒浓度分布较均匀.沿轴向方向颗粒浓度呈底部浓度高、顶部浓度低的"S"型分布。

关键词：湍动流化床欧拉-欧拉双流体模型数值模拟

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颗粒材料破碎行为数值分析方法研究综述

力学学报 2024年第1期56卷 1-22页

作者：梁绍敏冯云田赵婷婷王志华太原理工大学机械与运载工程学院山西太原030024 斯旺西大学辛克维奇计算工程中心英国斯旺西SA18EP

颗粒材料在自然界和工程领域普遍存在,外载荷作用下颗粒可能发生破碎现象.颗粒材料的破碎行为会引起其物理力学性质的变化,给工程和建筑建设带来极大影响.研究宏、细观尺度下颗粒材料的破碎行为不仅可以揭示颗粒破碎的力学机理,还对工... 详细信息

颗粒材料在自然界和工程领域普遍存在,外载荷作用下颗粒可能发生破碎现象.颗粒材料的破碎行为会引起其物理力学性质的变化,给工程和建筑建设带来极大影响.研究宏、细观尺度下颗粒材料的破碎行为不仅可以揭示颗粒破碎的力学机理,还对工程领域的安全和正常进行提供保障.因此,分析颗粒破碎过程既具有实际工程意义,又有理论研究价值.文章综述了颗粒破碎行为研究的数值分析方法,在基于离散元法理论的数值方法中,介绍了黏结-破碎法和碎片替代法;在基于离散元-有限元耦合算法的方法中,介绍了比例边界有限元法、组合有限元-离散元法和内聚力模型;此外还详细介绍了近场动力学方法.文章主要梳理并讨论了以上数值方法的提出、实现过程、发展、关键问题、优势以及这些方法的不足之处.此外,针对每一种数值方法回顾了国内外的研究成果以及在工程中的主要应用,对每种方法重点关注的问题进行了介绍.最后对目前关于颗粒破碎的数值研究进行总结,并对今后的发展方向进行简单的展望.

关键词：颗粒破碎数值方法破碎机理工程应用计算效率

基于皮肤标记点的缩放在骨肌系统生物力学建模中的准确性

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医用生物力学 2024年第S1期 315-315页

作者：许靖浩夏鹏飞徐锐唐志豪靳忠民李俊言西南交通大学机械工程学院英国利兹大学机械工程学院

目的在下肢骨肌模型中建立基于皮肤标记点非线性缩放的方法,从多角度评估线性和非线性缩放方法的精确度差异,另外还探讨了将基于皮肤标记点的缩放方法应用于缩放三维肌肉的可行性。方法在分别由一维力线和三维有限元模型表示肌肉的两...

目的在下肢骨肌模型中建立基于皮肤标记点非线性缩放的方法,从多角度评估线性和非线性缩放方法的精确度差异,另外还探讨了将基于皮肤标记点的缩放方法应用于缩放三维肌肉的可行性。方法在分别由一维力线和三维有限元模型表示肌肉的两种情境下,本研究根据CT图像和几何数据信息,搭建了三组下肢MSK模型,其中一组作为模板模型,另外两组作为目标模型。基于皮肤标记点对模板模型进行线性和非线性缩放,通过对比缩放模型和目标模型之间的几何形貌以及生物力学参数来评估两种缩放方法之间的准确度差异。结果将基于皮肤标记点的缩放方法应用于刚性模型时,与线性缩放相比,非线性缩放模型在肌肉力和关节接触力的预测上提供了更高的准确性。而在预测某些三维肌肉的几何及生物力学特性时,两种缩放模型均表现出了较大的偏差。结论基于皮肤标记点的缩放方法为特定受试者MSK模型的构建提供了高效的方式。尤其是非线性缩放,能够预测出更为准确的肌肉力和关节力。当该方法应用于三维肌肉时,由于肌肉路径的缺失,其性能受到较大影响。因此,基于标记点的缩放是否适合应用于三维肌肉仍有待进一步探究。

关键词：

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高精度无标记点多人运动捕捉算法及系统

医用生物力学 2024年第S1期 596-596页

作者：盛博孙强刘爱芹华子恺上海大学机电工程与自动化学院英国利兹大学生物医学科学学院

目的运动康复是康复医疗领域的一个重要环节,但在运动康复过程中存在医生与病人相互遮挡的情况,从而导致人体运动跟踪数据缺失和数据混淆,进而影响患者康复进展和医生康复手法的评估准确性。针对这些问题,本研究提出基于计算机视觉的...

目的运动康复是康复医疗领域的一个重要环节,但在运动康复过程中存在医生与病人相互遮挡的情况,从而导致人体运动跟踪数据缺失和数据混淆,进而影响患者康复进展和医生康复手法的评估准确性。针对这些问题,本研究提出基于计算机视觉的高精度无标记点人体运动捕捉算法及系统,并实现多人的同步数据采集。方法在YOLOv7-Pose算法的基础上,通过添加CBAM注意力机制及额外4个特征检测头,提升了人体运动数据的采集精度。在此基础上,结合轨迹追踪算法(Byte Track)和行人重识别算法(Re ID),提出了YPCM4-RB多人跟踪算法及运动捕捉系统,实现了在部分遮挡情况下的多人数据同步采集。结果与NOKOV光学三维动作捕捉系统(亚mm级别精度)相比,本研究提出的YPCM4-RB多人跟踪算法及动捕系统表现出高度的数据一致性(ICC>0.75,P所有关节角度误差控制在9度以内。同时,本算法及系统在部分遮挡情况下均能精确采集到多人运动数据,ID变更率和目标丢失率仅为2.1%。结论本研究提出的YPCM4-RB多人跟踪算法及动捕系统在运动康复中可以实现高准确性和高完整性的多人运动数据采集。这些高质量的运动数据不仅可以帮助医生了解患者康复进展从而制定个性化的康复方案,同时也可以帮助年轻医生进行临床实训及手法评估。

关键词：