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颗粒声凝并微观动力学离散元模型及数值模拟
1
作者 凡凤仙 许玥 《中国粉体技术》 2026年第1期33-43,共11页
【目的】为了弥补现有声凝并微观动力学模型的不足,构建在多机制耦合作用下的改进的颗粒声凝并动力学离散元模型,提高颗粒微观动力学行为预测的准确性。【方法】采用离散元方法研究驻波声场中颗粒间相互作用的过程;对在声尾流与互散射... 【目的】为了弥补现有声凝并微观动力学模型的不足,构建在多机制耦合作用下的改进的颗粒声凝并动力学离散元模型,提高颗粒微观动力学行为预测的准确性。【方法】采用离散元方法研究驻波声场中颗粒间相互作用的过程;对在声尾流与互散射效应耦合作用下的气相速度进行修正,建立改进的颗粒声凝并微观动力学离散元模型;将基于传统模型和改进模型得到的模拟结果与实验结果进行对比,验证所提出的改进模型的准确性,进而探究颗粒初始位置对2个颗粒声凝并时间的影响。【结果】改进模型不仅能够准确预测颗粒碰撞时间,还能完整再现实验中观测到颗粒相互靠近直至声凝并形成稳定颗粒团并继续运动的全过程;对于初始位置在2个相邻波节点之间的颗粒,粒径较大的颗粒发生声凝并的初始位置区间更大,声凝并时间更短;颗粒的声凝并时间随初始位置的变化呈对称性,颗粒初始位置越靠近波腹点,声凝并时间越短。【结论】与传统模型相比,改进的颗粒声凝并微观动力学离散元模型具有更高的精度。 展开更多
关键词 颗粒动力学 声凝并 离散元方法 气固两相流
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氨气气泡在水中的上升和传质特性
2
作者 杨云淏 王宗勇 +3 位作者 李雅侠 张春梅 龚斌 张丽 《化学工程》 北大核心 2026年第1期46-51,58,共7页
利用VOF(流体体积)法和渗透理论模型对氨气气泡在水中的上升和传质过程进行数值模拟,并对模拟结果进行实验验证。考察气泡初始直径对其上升过程中速度、尾流、传质尾迹及传质系数的影响。结果表明:传质过程对氨气气泡的上升过程影响显... 利用VOF(流体体积)法和渗透理论模型对氨气气泡在水中的上升和传质过程进行数值模拟,并对模拟结果进行实验验证。考察气泡初始直径对其上升过程中速度、尾流、传质尾迹及传质系数的影响。结果表明:传质过程对氨气气泡的上升过程影响显著。传质对大气泡速度波动影响更大。在上升过程中,气泡初始直径越大,横向速度波动幅度越小,纵向速度波动幅度越大。传质过程使气泡尾流更早发生从对称态到过渡态以及最后到不对称周期性脱落状态转变。随着初始直径增大,气泡尾流的长度和宽度增加,尾流涡旋的不对称程度增大,尾流结构对小气泡传质影响更大。气泡传质尾迹初始呈现出明显的轴对称特征,随着时间的推移,在尾流和扩散的作用下,气泡传质尾迹变得越不规则。初始直径越大,气泡上升过程中的传质系数越小。 展开更多
关键词 氨气 气泡 传质 尾流 气液两相流 数值模拟
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集输立管参数对气液两相流断流范围影响研究
3
作者 刘添宇 邹遂丰 +3 位作者 王寒玄 许路寒 杜耀华 郭烈锦 《工程热物理学报》 北大核心 2026年第1期225-232,共8页
海洋油气输运中,断流会导致液塞生长,进一步导致出口流量的剧烈波动,造成极大压力损失。本文以水平114 m、下倾18.7 m、立管16.3 m的集输立管系统为研究对象,对不同集输立管参数的气液两相流断流范围进行了数值模拟研究。结果表明,下倾... 海洋油气输运中,断流会导致液塞生长,进一步导致出口流量的剧烈波动,造成极大压力损失。本文以水平114 m、下倾18.7 m、立管16.3 m的集输立管系统为研究对象,对不同集输立管参数的气液两相流断流范围进行了数值模拟研究。结果表明,下倾角度越小,断流发生区域越小;在立管底部压力相同的情况下,立管高度越大,分离器压力越小,断流发生区域越大。此外,本文预测模型可以得出给定流量下断流发生的临界管径,为海上油气混输管道设计提供理论参考。 展开更多
关键词 集输立管 两相流 断流 流型转变 堵塞
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两相流条件下微纳塑料颗粒迁移及滞留机理研究
4
作者 刘启明 杨志兵 吴婷 《地学前缘》 北大核心 2026年第1期222-235,共14页
微纳塑料(micro/nano-plastics,M/NPs)在多孔介质中的迁移与滞留机制是土壤与地下水污染领域的重要问题,然而受当前可视化技术的限制,两相流条件下M/NPs迁移与滞留过程的细观机理尚不明确。本研究基于三维可视化实验平台,直接观测并量... 微纳塑料(micro/nano-plastics,M/NPs)在多孔介质中的迁移与滞留机制是土壤与地下水污染领域的重要问题,然而受当前可视化技术的限制,两相流条件下M/NPs迁移与滞留过程的细观机理尚不明确。本研究基于三维可视化实验平台,直接观测并量化了渗吸条件下M/NPs在孔隙空间中的分布特征,重点分析了驱替结束后其在多孔介质骨架颗粒接触区、固相表面及液液界面的滞留规律,探究了M/NPs粒径与驱替流量对其空间分布的控制机制。结果表明:M/NPs粒径通过改变M/NPs-固相表面与M/NPs-流体界面间的相互作用能来主导其滞留位点的选择;而M/NPs间的相互作用能大小是决定其能否聚集成团簇并滞留在孔隙空间的关键因素;驱替流量则通过改变固相湿润相界面面积影响其滞留总量。此外,M/NPs滞留在多孔介质中不同点位的主导机制不同,其在多孔介质骨架颗粒接触区的滞留主要受筛分作用控制,而在固相表面与液液界面处的滞留则主要依赖于界面吸附作用。在高剪切条件下滞留在固相表面的M/NPs可能会脱落,而骨架颗粒接触区作为低速区,其聚集团簇数量随流速增大而增加。本研究揭示并量化了M/NPs粒径与流速对其迁移滞留的作用机制,可为预测土壤和地下水等多相流体环境中污染物的迁移与归宿提供重要的理论依据。 展开更多
关键词 微纳塑料 多孔介质 两相流 滞留机理 分布特性
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基于双压差的空气-水段塞流流量测量
5
作者 马小俊 徐强 +1 位作者 洪奥越 郭烈锦 《化工学报》 北大核心 2026年第1期425-434,共10页
段塞流的流动结构在时间和空间上具有不稳定性,导致其压差波动较大,从而影响流量测量精度。提出了一种利用旋流器和文丘里管测量段塞流流量的新方法。引入液相修正系数θw和气相修正系数θg建立了新的气液流量测量关联式,用于计算体积... 段塞流的流动结构在时间和空间上具有不稳定性,导致其压差波动较大,从而影响流量测量精度。提出了一种利用旋流器和文丘里管测量段塞流流量的新方法。引入液相修正系数θw和气相修正系数θg建立了新的气液流量测量关联式,用于计算体积含水率或气液总体积流量,当已知气液总体积流量时体积含水率的预测误差小于±2%。旋流器将复杂流动转化为规整的气芯-液环流,不仅可以拓宽气相流量测量范围,还可以提高流量测量精度。引入轴向压差与径向压差之比δ建立了体积含水率预测模型,其相对误差小于±15%。结合体积含水率预测模型与流量测量关联式实现气液总体积流量的测量,其相对误差小于±12%。 展开更多
关键词 流量测量 段塞流 压差 体积含水率
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趋旋性微藻悬浮液中自驱动增强混合数值研究
6
作者 金铭杰 董乐然 +2 位作者 刘鑫 曹稳 郭烈锦 《工程热物理学报》 北大核心 2026年第1期178-188,共11页
为了精确控制游动微生物在高值产物生产等过程中反应器流动分布,并探究利用微生物自身游动促进反应器内混合分布的可行性,建立了一个基于有限体积法的液固两相、双向耦合连续–离散模型,并考虑了微生物的主动运动。微生物游动方向受到... 为了精确控制游动微生物在高值产物生产等过程中反应器流动分布,并探究利用微生物自身游动促进反应器内混合分布的可行性,建立了一个基于有限体积法的液固两相、双向耦合连续–离散模型,并考虑了微生物的主动运动。微生物游动方向受到重力、环境涡流以及高斯白噪声共同作用。基于构建的模型,在静止的矩形区域内研究微生物的分布和群体参数变化以及对环境流体造成的活性湍流。结果发现了悬浮液中多种活性分布现象。随后本文针对不同微生物质量分数及颗粒雷诺数做出相图并分析相分布随两自变量影响的关系。该模型提供了微生物悬浮液活性系统流动精细控制预测设计方案,为高浓度微生物的高效利用提供理论指导。 展开更多
关键词 活性颗粒系统 生物体系 群体主动运动 精细生物化工 计算流体动力学
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平纹编织CFRP真空热烧蚀行为数值模拟与实验研究
7
作者 殷乾峰 张家雷 《强激光与粒子束》 北大核心 2026年第2期17-26,共10页
以激光作为加载热源,结合数值模拟与实验方法,研究了平纹编织碳纤维增强树脂复合材料在真空环境下的热烧蚀行为。建立了编织复合材料的细观热烧蚀理论模型,基于纤维纱线-基体双相建模策略,并结合有限元热分析模块与自定义子程序,实现了... 以激光作为加载热源,结合数值模拟与实验方法,研究了平纹编织碳纤维增强树脂复合材料在真空环境下的热烧蚀行为。建立了编织复合材料的细观热烧蚀理论模型,基于纤维纱线-基体双相建模策略,并结合有限元热分析模块与自定义子程序,实现了纤维与基体热导率的非线性演化及烧蚀形貌的动态模拟。基于红外与热电偶测温系统,设计实验并获得了材料辐照面的瞬态温度场、背面温升曲线以及烧蚀前后表面反射率的光谱变化。结果表明,真空环境下复合材料未出现起火现象,环氧树脂基体发生明显热分解与质量损失,而碳纤维形貌保持相对稳定。数值模拟结果与实验数据吻合良好,表明所建立的模型能够表征真空环境下材料的烧蚀温度场与形貌演变规律,可为复合材料在极端环境下的热安全评估和优化设计提供参考。 展开更多
关键词 碳纤维增强树脂复合材料 平纹编织 烧蚀 温度场 真空
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垂直环空内气液两相流多尺度算法及模拟研究
8
作者 伍磊 刘海湖 +4 位作者 张明乾 张孟祎 王宁宁 王志恒 席光 《西安交通大学学报》 北大核心 2026年第1期94-106,共13页
为深入探究垂直环空内气液两相流动规律,通过集成Tomiyama曳力与升力模型、碰撞聚并模型以及离散气泡模型到流体体积法(DBM-to-VOF)的转换算法,在OpenFOAM框架下开发了DBM-VOF多尺度耦合求解器,并通过系列典型算例验证了其准确性与有效... 为深入探究垂直环空内气液两相流动规律,通过集成Tomiyama曳力与升力模型、碰撞聚并模型以及离散气泡模型到流体体积法(DBM-to-VOF)的转换算法,在OpenFOAM框架下开发了DBM-VOF多尺度耦合求解器,并通过系列典型算例验证了其准确性与有效性。基于该求解器,对垂直环空内气液两相流进行数值模拟,识别了泡状流、弹帽流、段塞流和搅拌流4种典型流型,并构建了气液两相流型图。研究结果表明:泡状流含气率曲线波动平缓,其概率密度函数(PDF)曲线呈狭窄陡峭的单峰结构;弹帽流含气率曲线波动较大,PDF曲线为单峰结构且在较高含气率区域形成宽尾;段塞流含气率曲线呈周期性剧烈波动,PDF曲线为双峰结构;搅拌流含气率曲线呈现周期性大振幅波动,其均值显著高于其他流型,PDF曲线在高含气率位置为单峰,并在低含气率区域形成宽尾。所建立的流型图与前人实验结果基本吻合,但在一定表观液速下,建立的流型图中段塞流向搅拌流转换所需的表观气速更低。该研究为垂直环空内气液两相流动的机理研究提供新的数值工具,并为相关工程应用中的流型预测与优化提供理论支持。 展开更多
关键词 垂直环空 气液两相流 OpenFOAM框架
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基于参数拟合的多孔介质模型流动特性研究
9
作者 李强 赵维秋 +3 位作者 沈洁 付光明 李方罗 徐国欢 《科技创新与应用》 2026年第2期47-50,共4页
该研究采用模块化方法对规则排列圆形孔的薄壁多孔板单元孔板进行数值模拟,获取其惯性阻力系数和黏性阻力系数。并利用Fluent的多孔介质模型实现整个多孔板的简化建模。结果表明,该方法在保持较高计算精度的同时,可以显著降低计算成本... 该研究采用模块化方法对规则排列圆形孔的薄壁多孔板单元孔板进行数值模拟,获取其惯性阻力系数和黏性阻力系数。并利用Fluent的多孔介质模型实现整个多孔板的简化建模。结果表明,该方法在保持较高计算精度的同时,可以显著降低计算成本。此外,通过直接模拟与多孔介质模型的流场对比分析可知,两者在整体压力分布上具有良好的一致性,但在孔板上下游局部压力梯度存在一定的偏差,这主要是由于多孔介质模型对微尺度流动细节的简化处理。进一步对比不同入口风速条件下的阻力情况,验证多孔介质模型在该类多孔板流动计算中的适用性。该研究为多孔介质模型在工程应用中的快速计算提供理论支持,并为进一步优化模型精度提供参考。 展开更多
关键词 多孔板 多孔介质 参数拟合 流动特性 模型精度
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细颗粒运移与孔隙堵塞对两相渗流特性的影响 被引量：2
10
作者 吴婷 杨志兵 +1 位作者 胡冉 陈益峰 《岩土力学》 北大核心 2025年第6期1755-1764,1776,共11页
细颗粒运移广泛存在于自然界与工程领域的两相流动过程中,如污染物运移与修复、油气开采等。然而,颗粒引起的孔隙堵塞对两相渗流特性的影响尚不清楚。基于自主研发的多相渗流三维可视化试验平台,在多孔介质模型中开展了不同流量和孔隙... 细颗粒运移广泛存在于自然界与工程领域的两相流动过程中,如污染物运移与修复、油气开采等。然而,颗粒引起的孔隙堵塞对两相渗流特性的影响尚不清楚。基于自主研发的多相渗流三维可视化试验平台,在多孔介质模型中开展了不同流量和孔隙尺寸条件下的两相驱替试验,深入探讨了细颗粒在多孔介质中的运移和堵塞行为及其对两相流动过程的影响。试验结果表明:细颗粒诱导的多孔介质堵塞过程受流量和孔隙尺寸的协同控制,低流量条件下,孔隙尺寸对堵塞的影响可以忽略,而高流量条件下,孔隙尺寸是决定堵塞的主导因素。通过空间团簇体分析,阐明了孔隙堵塞现象与流体连通特性之间的关系,即堵塞越显著,残余湿润相分布越离散,流体连通性越差。此外,试验还揭示了两相流动过程中堵塞对驱替压力以及驱替效率的调控机制,研究成果有望为优化两相流动过程、提高能源开采效率提供重要的理论依据与实践指导。 展开更多
关键词 多孔介质 细颗粒 孔隙堵塞 两相流 连通特性
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气泡羽流流动特性研究综述 被引量：1
11
作者 张睿 刘文宇 +3 位作者 徐辉 李清 郭天鑫 李茜 《水利水电科技进展》 北大核心 2025年第6期9-18,共10页
从理论模型、行为特征、流场特性三方面系统梳理了气泡羽流流动特性的研究进展。在理论模型方面,回顾了从早期单相羽流模型到耦合气泡群动力学、分层环境及线源效应的现代积分模型的发展历程,揭示了浮力驱动、流体卷吸、气泡滑移等关键... 从理论模型、行为特征、流场特性三方面系统梳理了气泡羽流流动特性的研究进展。在理论模型方面,回顾了从早期单相羽流模型到耦合气泡群动力学、分层环境及线源效应的现代积分模型的发展历程,揭示了浮力驱动、流体卷吸、气泡滑移等关键作用机制;在行为特征方面,重点综述了气泡羽流的扩散规律、振荡特性及附壁效应的实验与数值模拟研究成果;在流场特性方面,总结了基于PIV、PTV等实验测量技术与数值模拟方法在揭示气泡羽流的三维速度场、湍流结构、气泡分布等精细流场信息方面的研究进展。指出气泡羽流未来的研究方向包括融合人工智能算法,引入气泡形变、聚并、破碎等复杂物理过程,深化线源气泡羽流理论模型,完善三维流场表征及提高污染物拦截预测精度。 展开更多
关键词 气泡羽流 流动特性 行为特征 扩散特性 振荡特性 附壁效应 流场特性
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开放式微通道与射流冲击混合冷却协同作用机制研究
12
作者 李逸飞 郭聿铭 赵亮 《化工学报》 北大核心 2026年第1期275-287,共13页
高功率、高集成的电子器件,对热设计构成了重大挑战。因气泡脱离路径与液体补充路径相互冲突,导致核态沸腾阶段气泡聚集、临界热通量提前触发成为流动沸腾热设计方案提高换热能力的瓶颈。为了研究射流冲击开放式微通道中分离气泡脱离与... 高功率、高集成的电子器件,对热设计构成了重大挑战。因气泡脱离路径与液体补充路径相互冲突,导致核态沸腾阶段气泡聚集、临界热通量提前触发成为流动沸腾热设计方案提高换热能力的瓶颈。为了研究射流冲击开放式微通道中分离气泡脱离与液体补充路径的机制,本文结合可视化实验结果与仿真计算研究了惯性力对气泡分布的影响。研究表明,随着通道顶部间隙缩小,气泡大量聚集在通道底部,抑制了核态沸腾,这是因为顶部间隙缩小时,通道底部惯性力的增幅(309.1%)明显高于顶部(50.9%),气泡在惯性力作用下更容易脱离和聚集,使通道流和喷射流协同作用分离气泡脱离与液体补充路径的机制失效,从而使临界热通量更容易触发。研究结果对于微通道临界热通量触发机制的探索以及换热能力的提升具有重要意义。 展开更多
关键词 微通道 微喷射 两相流 气泡行为 传热
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环空气液逆向两相流动下气泡变形及运移特征
13
作者 尹邦堂 丁天宝 +4 位作者 王树龙 王志远 孙宝江 张伟 张绪亮 《石油勘探与开发》 北大核心 2025年第2期419-430,共12页
针对压回法压井过程中气液逆向两相流动规律复杂、气泡运移速度难以预测的问题,开展不同工况下环空中气液逆向流动气泡运移实验,揭示井筒倾角、液相性质及逆流液速对气泡变形、气泡运移轨迹及速度的影响规律,建立气泡运移速度预测模型... 针对压回法压井过程中气液逆向两相流动规律复杂、气泡运移速度难以预测的问题,开展不同工况下环空中气液逆向流动气泡运移实验,揭示井筒倾角、液相性质及逆流液速对气泡变形、气泡运移轨迹及速度的影响规律,建立气泡运移速度预测模型。研究表明,气泡在逆流中主要表现出孤立气泡自由上升及多气泡相互作用上升两种运移方式;气泡在逆流下的运移轨迹为“S”形,随着逆流液速增大气泡横向摆动加剧,井筒倾角、液相密度、液相黏度增大都会使气泡运移轨迹逐渐趋向于直线;气泡上升过程中整体呈现为椭球形,井筒倾角对气泡变形程度的影响不大,随着液相黏度及密度增大气泡纵横比减小;随着井筒倾角增大气泡运移速度逐渐减小,随着液相黏度增大气泡运移速度减小,随着液相密度增大气泡运移速度略微增大。建立的气泡运移速度预测模型预测误差在±15%以内,适用条件较为宽泛。 展开更多
关键词 压回法压井 气液逆向流动 气泡纵横比 气泡运移轨迹 气泡运移速度
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水平流向不同小流道加热管内超临界CO_(2)的传热特性
14
作者 王磊 王艳 +3 位作者 甘玉凤 罗凯 费华 栾俨丁 《化工进展》 北大核心 2025年第4期1945-1956,共12页
针对水平流动方向上超临界CO_(2)在不同小流道加热管内的对流换热特性进行了详细实验研究。结果表明,当加热管的管径尺寸保持恒定时,超临界CO_(2)的对流换热系数均随着质量流量的增大而显著增大,但随着加热功率的增大以及进口温度的升... 针对水平流动方向上超临界CO_(2)在不同小流道加热管内的对流换热特性进行了详细实验研究。结果表明,当加热管的管径尺寸保持恒定时,超临界CO_(2)的对流换热系数均随着质量流量的增大而显著增大,但随着加热功率的增大以及进口温度的升高而明显减小。然而,超临界CO_(2)的对流换热系数随着压力的变化趋势却有所不同。当流体温度低于假临界温度时,超临界CO_(2)的对流换热系数随着压力的降低而显著增大;当流体温度高于假临界温度时,超临界CO_(2)的对流换热系数随着压力的升高而显著增大。不同实验参数(压力、质量流量、加热功率以及进口温度)独自保持恒定时,超临界CO_(2)的对流换热系数均随着管径尺寸的减小而显著增大。相较于管径尺寸为1mm时的对流换热系数而言,不同实验参数的独立变化对超临界CO_(2)在管径尺寸分别为0.75mm以及0.5mm时的最小和最大相对传热增强率并无显著影响。若忽略不同小流道加热管内浮升力效应的影响,对流换热系数的变化规律可通过超临界CO_(2)的热物理性质在其假临界区域发生剧烈变化的现象进行合理解释。 展开更多
关键词 超临界 水平流动 不同管径 对流传热 浮升力
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两相流实验智能化升级及教学研究
15
作者 李辉 吕卓然 +3 位作者 符泰然 霍雨佳 许兆峰 陆规 《实验技术与管理》 北大核心 2025年第3期174-180,共7页
两相流热工参数测量是能源动力学科一项重要的教学内容,可视化实验系统能够帮助学生直观认识两相流基本现象、流型及其演化规律,在流体力学、传热学及多相流教学中具有重要作用。该文根据两相流实验教学需求,结合最新的人工智能及数字... 两相流热工参数测量是能源动力学科一项重要的教学内容,可视化实验系统能够帮助学生直观认识两相流基本现象、流型及其演化规律,在流体力学、传热学及多相流教学中具有重要作用。该文根据两相流实验教学需求,结合最新的人工智能及数字孪生技术,在原先开发的数字化两相流流型演示实验系统基础上做了智能化升级,采用小波分析和灰度直方图分析两种特征向量提取方法,以及特征向量法及卷积神经网络直接图像识别法这两种智能算法用于识别两相流流型,拓展了实验台功能,丰富了教学内容,实现了多学科交叉融合。该文开发的基于人工智能算法的流型识别方法,也为目前两相流含气率测量无法兼顾精度和效率的瓶颈问题提出了新的解决思路。 展开更多
关键词 气液两相流 流型识别 含气率 人工神经网络 特征提取
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基于混合神经网络参数优化的两相流流型识别方法
16
作者 王萌 张松 +2 位作者 施艳艳 杨珍 史水娥 《河南师范大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期121-127,共7页
针对气液两相流传感器测量数据的强非线性和非平稳性导致流型识别困难的问题,提出一种基于混合神经网络参数优化的流型识别方法.所提方法首先采用滑动窗口法将传感器测得的不同流型电导率数据分割为若干子序列,再利用变分模态分解算法... 针对气液两相流传感器测量数据的强非线性和非平稳性导致流型识别困难的问题,提出一种基于混合神经网络参数优化的流型识别方法.所提方法首先采用滑动窗口法将传感器测得的不同流型电导率数据分割为若干子序列,再利用变分模态分解算法获得各子序列的固有模态函数,通过提取固有模态函数的Hjorth特征数据集实现对各子序列非线性特征的描述.接着,将随机森林算法引入卷积神经网络的分类层,进而构建混合神经网络,并采用鲸鱼算法对混合神经网络中3个超参数进行优化.最后,采用优化后的混合神经网络对Hjorth参数特征向量数据集进行分类,进而实现流型识别.实验结果表明,所提方法对4种流型的平均辨识准确率达到98.52%. 展开更多
关键词 气液两相流 Hjorth参数 混合神经网络 随机森林
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活塞冷却油腔两相流起振流态可视化试验
17
作者 邓晰文 王金昆 +1 位作者 雷基林 谢光义 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第10期50-54,共5页
为研究活塞冷却油腔内两相流流动特性,对液相起振流动过程进行了可视化详细分析,并研究了不同粘度溶液对起振流态的影响。试验结果表明:两相流起振现象发生时,液体运动表现为沿着左右壁面向顶面爬高,并在顶面填充产生一定宽度的液面,随... 为研究活塞冷却油腔内两相流流动特性,对液相起振流动过程进行了可视化详细分析,并研究了不同粘度溶液对起振流态的影响。试验结果表明:两相流起振现象发生时,液体运动表现为沿着左右壁面向顶面爬高,并在顶面填充产生一定宽度的液面,随后液体呈弧射状海啸波沿顶面而回落,并在回落完成后在底部液面产生少许气泡的过程。随着溶液粘度的增加,起振现象减弱,液体沿顶面填充的液面变窄,延伸距离缩短。转速超过94rpm时,运动能量逐渐使溶液分子间吸附力作用消失。随着溶液粘度的增加,流动发生时,流层之间摩擦阻力增大,流体分子紊乱的能力越困难,雷诺数越小;随着溶液粘度的减小,雷诺数受转速的影响就越大。 展开更多
关键词 活塞 冷却油腔 两相流 振荡 溶液粘度 流态分析
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电极表面氢纳米气泡生长及脱离行为的分子动力学模拟研究
18
作者 詹水清 王晓涵 +3 位作者 程然 周田鹤 许浩洁 王军锋 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第9期3968-3978,共11页
电极表面氢纳米气泡的连续生长与附着导致电解水制氢过程的能量转换效率下降。为提高制氢效率,本文采用分子动力学模拟方法,系统地探讨了电极润湿性、电化学转化速率及电极表面粗糙结构对氢纳米气泡行为的影响,探究氢纳米气泡从电极表... 电极表面氢纳米气泡的连续生长与附着导致电解水制氢过程的能量转换效率下降。为提高制氢效率,本文采用分子动力学模拟方法,系统地探讨了电极润湿性、电化学转化速率及电极表面粗糙结构对氢纳米气泡行为的影响,探究氢纳米气泡从电极表面脱离的主导因素。研究结果表明,随着电极润湿性增强与转化速率增大,氢纳米气泡在生长后期变得不稳定,尤其在强亲水性电极表面和高转化速率的共同作用下,氢纳米气泡更容易从电极表面脱离。相较于强亲水性的平面电极和凹柱电极,强亲水凹锥电极的气泡脱离时间更短,且增大电化学转化速率能够进一步加快氢纳米气泡的脱离过程。 展开更多
关键词 电解水制氢 润湿性 氢纳米气泡行为 表面结构 分子动力学模拟
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考虑稀薄气体效应和范德华力的二元液滴碰撞结果预测的数值方法
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作者 王宁 章振宇 张鹏 《工程热物理学报》 北大核心 2025年第11期3844-3849,共6页
为基于物理模型从数值上预测液滴碰撞结果,提出了一种预测二元液滴碰撞结果的数值方法。基于开源求解器Basilisk,设计了基于液滴间气膜厚度的网格自适应加密(AMR)算法,并在数值计算中耦合了稀薄气体效应(RGE)和范德华(vdW)力。使用等径... 为基于物理模型从数值上预测液滴碰撞结果,提出了一种预测二元液滴碰撞结果的数值方法。基于开源求解器Basilisk,设计了基于液滴间气膜厚度的网格自适应加密(AMR)算法,并在数值计算中耦合了稀薄气体效应(RGE)和范德华(vdW)力。使用等径二元液滴对心碰撞的轴对称模拟对数值方法进行了验证,证明了总能量的良好守恒。尽管加入RGE不会显著影响目前的计算结果,但vdW力的增加使得该数值方法实现了液滴碰撞结果的非单调性的定性预测。 展开更多
关键词 液滴碰撞 数值模拟 稀有气体效应 范德华力 流体体积法
原文传递
电极振动对光电催化分解水气泡动力学的影响
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作者 徐强 聂腾飞 +4 位作者 叶星淼 佘永璐 罗欣怡 王孟莎 郭烈锦 《西安交通大学学报》 北大核心 2025年第2期13-22,共10页
为解决光电催化分解水反应器中气泡长时间附着于光电极表面,从而导致有效活化面积减少和产气效率下降的问题,构建耦合振动系统的光电分解水制氢气泡动力学可视化实验平台,提出通过给电极施加不同振幅和频率振动以加速气泡脱离光电极表... 为解决光电催化分解水反应器中气泡长时间附着于光电极表面,从而导致有效活化面积减少和产气效率下降的问题,构建耦合振动系统的光电分解水制氢气泡动力学可视化实验平台,提出通过给电极施加不同振幅和频率振动以加速气泡脱离光电极表面的方法。首先,记录静止电极表面单个气泡演化过程中的电信号和几何参数;然后,对比不同频率及振幅下气泡生长过程中电流和电势的变化情况;最后,分析振动对气泡几何特性的影响。研究结果表明:振动频率和振幅的增加能够提高反应过程中的光电流,降低电势,使得反应阻力下降;增加振动频率和振幅均能显著减小气泡脱离尺寸,从而加速气泡的脱离;当振动频率为70 Hz时,施加振动后气泡的脱离直径比无振动时最大减小了321μm,减小幅度约为48%;施加振动后,气泡直径为生长时间的幂函数,且气泡生长依次受惯性和化学反应控制。该研究可为光电催化分解水反应器的优化设计提供新思路。 展开更多
关键词 气泡脱离 振动频率 光电催化分解水 振幅
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