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垂直环空内气液两相流多尺度算法及模拟研究
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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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航行器入水流固耦合方法研究进展
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作者 康会峰 朱吉发 +2 位作者 夏广庆 杨柳 张太平 《导弹与航天运载技术(中英文)》 北大核心 2026年第1期39-49,共11页
综述航行器入水流固耦合领域的研究进展,涵盖理论建模、试验测试与数值模拟三个方面。理论研究方面,梳理了从经典势流理论到非线性多物理场耦合模型的发展脉络,剖析了各类模型在复杂入水现象中的适用边界与局限性。试验研究层面,归纳了... 综述航行器入水流固耦合领域的研究进展,涵盖理论建模、试验测试与数值模拟三个方面。理论研究方面,梳理了从经典势流理论到非线性多物理场耦合模型的发展脉络,剖析了各类模型在复杂入水现象中的适用边界与局限性。试验研究层面,归纳了试验测试技术在入水瞬态参数捕获与物理机制揭示中的应用效能,阐明试验验证对理论模型与数值仿真的支撑作用,同时探讨了测试设备与边界条件约束对研究深度的影响。数值模拟方面重点评述有网格/无网格法的创新应用,揭示其在多相流演化、流固耦合动力学等复杂流动中的数值特性。最后,总结当前入水流固耦合方法研究的技术瓶颈,并对多尺度耦合建模、智能算法融合等前沿方向进行展望。 展开更多
关键词 航行器 入水 多相流动 冲击载荷 流固耦合
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微流控芯片内复合液滴变形特性研究
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作者 薛一帆 杨佳旺 +4 位作者 何永清 杨薇 朱恒宣 杜鸿贤 王进 《工程热物理学报》 北大核心 2026年第2期561-567,共7页
微流控芯片内复合液滴的形变特性分析对于细胞筛选以及药物输送等方面的研究具有重要参考价值。本文建立了黏性液滴和黏性细胞模型,利用VOF方法研究低韦伯数下复合液滴在微通道中挤压通过狭窄通道时的入口压力、剪切力等参数,进而得出... 微流控芯片内复合液滴的形变特性分析对于细胞筛选以及药物输送等方面的研究具有重要参考价值。本文建立了黏性液滴和黏性细胞模型,利用VOF方法研究低韦伯数下复合液滴在微通道中挤压通过狭窄通道时的入口压力、剪切力等参数,进而得出复合液滴输运时的动力学特性。结果表明,韦伯数过高时,复合液滴稳定性降低,不利于其通过狭窄通道后恢复初始状态;而当韦伯数过低时,细胞偏移加剧致使其与载液直接接触,进而导致复合液滴破碎。 展开更多
关键词 微通道 复合液滴 韦伯数 细胞形变
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高速斜板液膜冷却的数值模拟研究
4
作者 邵芳琪 韩桂来 +4 位作者 杨旸 周芳 王大高 李宗贤 钱丽娟 《空气动力学学报》 北大核心 2026年第2期137-147,共11页
临近空间飞行器面临严重的气动加热问题,液膜因具有高效的冷却能力被认为是有前景的热防护途径之一。本文针对马赫数5条件下的斜板液膜冷却过程开展数值模拟,采用二阶精度耦合隐式算法求解Navier-Stokes方程,通过流体体积法和网格自适... 临近空间飞行器面临严重的气动加热问题,液膜因具有高效的冷却能力被认为是有前景的热防护途径之一。本文针对马赫数5条件下的斜板液膜冷却过程开展数值模拟,采用二阶精度耦合隐式算法求解Navier-Stokes方程,通过流体体积法和网格自适应加密技术捕捉两相流动界面及相间的相互作用,并引入蒸发模型模拟液体蒸发吸热过程。分析了高速斜板表面液膜铺展、演化过程中的流场典型结构,讨论了冷却工质的质量流量、表面张力、黏度系数和斜板倾角对液膜冷却性能的影响机理和规律。结果表明:引入液相冷却工质使斜板壁面热流降低了40%~87%,对壁面起到了很好的冷却效果;壁面热流系数随冷却工质质量流量、表面张力、黏度系数的增大而增大,随斜板倾角的增大而减小。本文研究揭示了气动热与冷却液膜之间的作用机制,为解决高速飞行器热防护系统的热管理问题提供了新的思考。 展开更多
关键词 气动加热 热防护 液膜冷却 蒸发效应 数值模拟 两相流 临近空间飞行器
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刚性壁面附近气泡脉动特性的理论研究
5
作者 王天召 孙远翔 +1 位作者 王成 陈岩武 《兵工学报》 北大核心 2026年第2期202-211,共10页
为了探究刚性壁面对水下爆炸气泡脉动特性的影响机制,基于能量守恒原理和“源汇法”建立了壁面附近气泡脉动动力学方程,提出了气泡脉动无量纲周期解析公式,揭示了二次压力波峰值的边界效应规律。理论研究表明,壁面附近气泡脉动周期随距... 为了探究刚性壁面对水下爆炸气泡脉动特性的影响机制,基于能量守恒原理和“源汇法”建立了壁面附近气泡脉动动力学方程,提出了气泡脉动无量纲周期解析公式,揭示了二次压力波峰值的边界效应规律。理论研究表明,壁面附近气泡脉动周期随距离参数减小而增大,壁面上的二次压力波峰值为自由场同位置的1~2倍。通过深水爆炸实验(200~500 m水深)与LS-DYNA数值模拟,验证了理论模型的准确性。进一步结合壁面附近气泡脉动方程,提出了改进的气泡射流方向判断准则,对于Blake准则失效工况下的气泡射流方向有着较为准确的预测。为水下爆炸气泡与结构相互作用的深入研究提供了理论支撑。 展开更多
关键词 水下爆炸气泡 刚性壁面 气泡脉动特性 气泡射流 有限元模拟
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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
6
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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三维耗散波有限差分PCFD数值模拟
7
作者 罗志强 《工程数学学报》 北大核心 2026年第2期316-326,共11页
能量耗散存在于许多动力学实际问题中,但带能量耗散的耗散性晃荡问题的研究相对较少。为些,采用一种复杂的预测校正有限差分法(Predictor-Corrector Finite Difference,PCFD)对耗散性驻波进行数值模拟。PCFD方法用于求解三维耗散势流方... 能量耗散存在于许多动力学实际问题中,但带能量耗散的耗散性晃荡问题的研究相对较少。为些,采用一种复杂的预测校正有限差分法(Predictor-Corrector Finite Difference,PCFD)对耗散性驻波进行数值模拟。PCFD方法用于求解三维耗散势流方程,并通过数值计算揭示了自由表面耗散驻波的运动变化。计算域采用交错网格系统,以精确捕捉流场变量。通过σ坐标变换将不规则水槽映射至立方体水槽,并应用PCFD方法对势流方程、泊松方程及边界条件进行离散化求解。实验过程表明,当前研究结果与既有文献高度吻合。通过不同实验参数呈现了能量耗散驻波的特征,并在实验过程中详细展示了自由表面波高的变化规律。研究证明:在能量耗散条件下,自由表面仍能良好保持驻波的特性。 展开更多
关键词 能量耗散波 PCFD方法 交错网格 有限差分法 驻波波高
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过热表面上液滴传热特性的数值模拟
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作者 张金阳 熊平 +3 位作者 江启峰 周铃岚 杨世豪 张姝悦 《工程热物理学报》 北大核心 2026年第2期653-660,共8页
为研究液滴撞击过热表面的传热传质问题,基于流体体积(Volume of fluid, VOF)方法和蒸发模型,分析撞击速度与表面温度对液滴传热特性的作用机理。结果表明:增大液滴撞击速度可以增强传热效果,底面平均热流和平均压力随着撞击速度的增大... 为研究液滴撞击过热表面的传热传质问题,基于流体体积(Volume of fluid, VOF)方法和蒸发模型,分析撞击速度与表面温度对液滴传热特性的作用机理。结果表明:增大液滴撞击速度可以增强传热效果,底面平均热流和平均压力随着撞击速度的增大而增大。此外,随着表面温度的升高,液滴沸腾模式由核态沸腾向膜态沸腾转变,底面热流分布表现为外围区域热流密度大而中心区域热流密度小,表明底部中心区域汇聚的蒸汽更多,蒸汽层的存在极大的影响了传热效率。 展开更多
关键词 液滴撞击 界面传热 液滴蒸发 传热传质 数值模拟
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沟槽对三维水翼叶顶间隙泄漏涡空化的抑制研究 被引量:1
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作者 张睿 潘玉梦 +3 位作者 王正欣 邢静艺 冯建刚 徐辉 《水动力学研究与进展(A辑)》 北大核心 2025年第1期1-9,共9页
为研究不同空化条件下沟槽对叶顶间隙泄漏涡(TLV)空化的抑制作用,该文以NACA0009三维水翼为研究对象,基于雷诺时均N-S(Reynolds-averaged Navier-Stokes,RANS)方法,采用SST-CC(Curvature Corrected Shear Stress Transport)湍流模型和... 为研究不同空化条件下沟槽对叶顶间隙泄漏涡(TLV)空化的抑制作用,该文以NACA0009三维水翼为研究对象,基于雷诺时均N-S(Reynolds-averaged Navier-Stokes,RANS)方法,采用SST-CC(Curvature Corrected Shear Stress Transport)湍流模型和基于Ω涡识别方法的OV-ZGB(Omega Vortex Identification Zwart-Gerbera-Belamri)空化模型,开展了沟槽对三维水翼叶顶间隙泄漏涡空化抑制效果的数值模拟研究,分析了不同空化数下沟槽对叶顶间隙区空化形态、压力分布、流速分布以及Liutex涡量分布的影响。研究结果表明:沟槽可以提高叶顶间隙泄漏涡核区域的压力、加快涡心处的压力恢复并降低泄漏涡的强度,从而抑制叶顶间隙泄漏涡空化;随着空化数的降低,沟槽提高涡心处的压力、降低泄漏涡强度以及抑制叶顶间隙泄漏涡空化的能力均增强。该研究成果可为抑制轴流泵等水力机械叶顶间隙泄漏涡空化的研究提供参考。 展开更多
关键词 NACA0009水翼 叶顶间隙泄漏涡空化 OV-ZGB空化模型 沟槽 数值模拟
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变径圆管内离散气泡运动行为及变形特性
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作者 李枫 明亮 +3 位作者 邢雷 蒋明虎 赵立新 关帅 《过程工程学报》 北大核心 2025年第4期341-353,共13页
离散气泡在变径圆管内的变形动力学行为是指导气液两相介质输运及分离的重要理论。针对变径圆管结构,开展不同雷诺数及气泡粒径条件下的变径场域内离散气泡的运动行为研究。分析不同入口雷诺数下变径圆管内的流型流态、速度场以及气泡... 离散气泡在变径圆管内的变形动力学行为是指导气液两相介质输运及分离的重要理论。针对变径圆管结构,开展不同雷诺数及气泡粒径条件下的变径场域内离散气泡的运动行为研究。分析不同入口雷诺数下变径圆管内的流型流态、速度场以及气泡变形特性,探索变径圆管内流场特性与离散气泡间的相互作用规律。结果表明,气泡使其周围的流体速度变化,造成速度梯度增加,致使其周围流场的湍动能上升;此外,随着入口雷诺数增大,气泡在流场内的破碎位置越趋向于突扩截面处,当入口雷诺数Re=5.16×10^(3)时,气泡的破碎距离最短为16.09 mm;当雷诺数不变,气泡半径从2.5 mm增大至4.5 mm时,气泡的无量纲最大变形量由0.26增加至0.67,数值模拟结果与实验结果呈现出较好的一致性。 展开更多
关键词 变径圆管 气泡 流场特性 变形特性 运动行为
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低重力池沸腾双气泡相互作用数值模拟
11
作者 杜王芳 张良 +2 位作者 何发龙 李会雄 赵建福 《工程热物理学报》 北大核心 2025年第7期2269-2273,共5页
核态池沸腾现象中气泡动力学行为与其传热性能间具有密切关联,一直是多相流和传热传质领域的研究热点。基于OpenFOAM开源代码开发了微重力沸腾过程流固耦合传热求解器μg BCHT,以实现流固共轭传热求解、气液宏观区与微观区相变传热与流... 核态池沸腾现象中气泡动力学行为与其传热性能间具有密切关联,一直是多相流和传热传质领域的研究热点。基于OpenFOAM开源代码开发了微重力沸腾过程流固耦合传热求解器μg BCHT,以实现流固共轭传热求解、气液宏观区与微观区相变传热与流动耦合求解、气泡核化点随机与定位活化等功能。针对一维Stefan问题和一维Sucking问题进行的仿真结果与解析解相符合,验证了求解器预测能力。利用该求解器对0.1g低重力条件下FC-72双气泡核态池沸腾过程进行了三维数值模拟研究,揭示了低重力条件下气泡生长过程特点及其间相互作用机制,提供了理解低热流密度核态池沸腾传热机理的细观尺度物理图景。 展开更多
关键词 核态池沸腾 双气泡相互作用 重力效应 共轭传热 μgBCHT
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喷雾燃烧过程建模技术研究进展
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作者 邹建锋 赵梓婷 +4 位作者 郑耀 谈高 郝云飞 孙佳琪 孔令浩 《工程热物理学报》 北大核心 2025年第12期4252-4269,共18页
液态燃料的喷雾蒸发和燃烧行为直接影响航空发动机的效率和污染物排放特性,发展高效高可靠的喷雾燃烧预测技术与工具对于低排放燃烧室的优化设计至关重要。本文系统综述了液态燃料喷雾燃烧的主流建模方法,重点聚焦于喷雾过程的建模技术... 液态燃料的喷雾蒸发和燃烧行为直接影响航空发动机的效率和污染物排放特性,发展高效高可靠的喷雾燃烧预测技术与工具对于低排放燃烧室的优化设计至关重要。本文系统综述了液态燃料喷雾燃烧的主流建模方法,重点聚焦于喷雾过程的建模技术进展。尽管液态燃料喷雾燃烧涉及湍流燃烧模型的应用,但由于该模型本身体系广泛、内容复杂,且受篇幅所限,未展开专门论述。本文详细分析了三类核心喷雾建模方法各自的优劣:1)工程应用广泛的欧拉–拉格朗日法因其雾化模型普适性差且依赖实验调参,精度和实用性受限;2)气液两相直接数值模拟虽能精确捕捉界面演化,但计算成本过高,仅适用于喷嘴近场初始失稳过程的机理研究;3)多尺度混合建模中,基于近场DNS的方法免于经验模型但需详细解析初次破碎过程,计算规模庞大难以工程应用;相比之下,基于全场LES结合亚格子雾化模型(sub-grid scale(SGS)atomization model)的方法,通过模化而非直接解析近场液丝/液滴生成过程,显著降低了网格分辨率的要求,为真实发动机燃烧室高雷诺数高韦伯数工况下的湍流雾化与喷雾燃烧模拟提供了可行性。当前预测模型普遍面临经验雾化子模型泛化能力弱、直接模拟资源需求过大以及跨尺度耦合机制不明晰等瓶颈。未来重点发展方向包括:1)发展自适应网格与大规模并行计算技术,动态优化关键流场区域的分辨率,提升计算效率;2)探索基于机器学习的雾化子模型构建方法,克服传统经验公式泛化能力差的劣势,高效学习高维参数下的复杂非线性关系;3)深化亚格子雾化建模理论的可靠性研究,推进亚格子雾化模型的工程应用与验证。本文旨在为高性能低排放航空发动机燃烧室的设计优化提供理论参考与技术展望。 展开更多
关键词 喷雾燃烧 雾化破碎 数值模拟 多尺度建模
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基于微波法的两相流持水率测量技术研究
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作者 刘均 艾敏敏 《工业控制计算机》 2025年第1期30-32,共3页
气液两相流是天然气开采及运输过程中常见的工况。针对1%~10%的低含水率工况,提出了一种基于微波谐振腔的螺旋电极结构的测量方法。通过HFSS仿真软件对传感器结构参数进行优化,确定最佳结构尺寸。利用仿真软件对不同持水率工况进行仿真... 气液两相流是天然气开采及运输过程中常见的工况。针对1%~10%的低含水率工况,提出了一种基于微波谐振腔的螺旋电极结构的测量方法。通过HFSS仿真软件对传感器结构参数进行优化,确定最佳结构尺寸。利用仿真软件对不同持水率工况进行仿真,确定传感器的可行性后,制作传感器实验样机。通过静态实验研究传感器对低持水率工况的测量特性,实验结果与仿真结果吻合度较高,在1%~10%持水率范围内相对误差小于4%。 展开更多
关键词 微波传感器 HFSS 优化设计 持水率测量
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近壁防晃隔板对空间低温推进剂贮箱自增压过程的影响 被引量:1
14
作者 魏列 杜王芳 +2 位作者 何发龙 李凯 赵建福 《中国空间科学技术(中英文)》 北大核心 2025年第2期51-60,共10页
空间低温推进剂贮箱长时间在轨运行期间,往往因壁面漏热使得贮箱内低温推进剂持续蒸发,引起贮箱内压力不断升高(即自增压现象),危及贮箱及航天器安全。为防止液体大幅度晃动,大尺度的空间贮箱内部会设置防晃隔板,后者可能对贮箱内气液... 空间低温推进剂贮箱长时间在轨运行期间,往往因壁面漏热使得贮箱内低温推进剂持续蒸发,引起贮箱内压力不断升高(即自增压现象),危及贮箱及航天器安全。为防止液体大幅度晃动,大尺度的空间贮箱内部会设置防晃隔板,后者可能对贮箱内气液流动与传热产生明显影响。采用VOF方法数值模拟了近壁防晃隔板对贮箱内气液两相流动及其热力学过程的影响,以便揭示防晃隔板对贮箱自增压过程的影响机制。不同重力环境部分充液贮箱内有无近壁隔板情形中液体晃动与热力学特征的数值模拟结果表明:贮箱内液面形貌决定于Bond数,远大于1的Bond数条件下液面基本保持水平,而Bond数小于1时液面会沿贮箱壁面爬升;近壁防晃隔板能够显著减少贮箱内工质质心的波动幅度;当近壁防晃隔板位于液面下方时,能阻碍近壁区液体暖流的上升,使得近壁区的液面温度偏低,自增压速率明显低于无隔板贮箱。最后,基于对近壁防晃隔板尺寸影响的仿真分析和比较,给出了不同重力条件下近壁防晃隔板的推荐结构。研究结果可以为空间贮箱流体管理技术的方案设计提供有价值的参考。 展开更多
关键词 低温推进剂贮箱 自增压 近壁防晃隔板 微重力 数值模拟
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基于WENO格式有限体积法的铁磁流体两相流相场方法 被引量:2
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作者 张少松 张良奇 +3 位作者 陈黎明 王小双 肖姚 曾忠 《重庆大学学报》 北大核心 2025年第4期67-83,共17页
采用基于WENO格式的有限体积法,发展了包括铁磁流体的两相流相场方法。采用不可压缩Navier-Stokes方程描述流体流动,利用Cahn-Hilliard方程捕捉两相流界面运动,并采用Maxwell方程描述磁场分布。同时,在流体流动控制方程中加入开尔文力... 采用基于WENO格式的有限体积法,发展了包括铁磁流体的两相流相场方法。采用不可压缩Navier-Stokes方程描述流体流动,利用Cahn-Hilliard方程捕捉两相流界面运动,并采用Maxwell方程描述磁场分布。同时,在流体流动控制方程中加入开尔文力和表面张力以实现磁场对界面动力学行为的描述。将四阶Cahn-Hilliard方程拆分为2个Helmholtz类型方程,从而克服四阶非线性项的离散和高精度计算带来的难题。采用五阶WENO格式对控制方程的对流项进行统一离散处理,从而提高数值计算的精度性,同时避免产生数值振荡。Zalesak’s圆盘问题数值模拟的结果表明,本文方法的相界面捕捉精度高于参考文献中所报道的离散方法,与高精度相场方法的精度相当;对剪切流中的液滴变形问题的数值模拟揭示本文数值方法可以更真实地捕捉到更多个卫星液滴。此外,针对磁场影响下,较低毛细数条件的铁磁流体液滴剪切变形研究显示,当外加磁场方向与液滴水动力学变形方向一致时,磁场的作用会放大液滴变形,进一步增加磁场强度会诱发液滴分裂;而当外加磁场方向与液滴水动力学变形方向垂直时,较低强度的磁场作用能够改变液滴变形方向,而较高强度的磁场则会使液滴直接呈现出沿磁场方向变形。 展开更多
关键词 相场法 有限体积法 铁磁流体液滴 磁场控制
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仿生跨介质飞行器入水策略及降载方法综述 被引量:2
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作者 高福奎 周后村 +2 位作者 余雷 李鑫林 吴文华 《海洋工程》 北大核心 2025年第5期198-218,共21页
跨介质飞行器具备在空气和水两种介质中自由穿行的能力,被视为扩展空中和海上探测领域的突破性技术。但跨介质飞行器入水过程伴随着较大的冲击载荷,极易造成机头、机身和尾翼等关键部件损坏,严重影响航行器航行的稳定性和安全性。围绕... 跨介质飞行器具备在空气和水两种介质中自由穿行的能力,被视为扩展空中和海上探测领域的突破性技术。但跨介质飞行器入水过程伴随着较大的冲击载荷,极易造成机头、机身和尾翼等关键部件损坏,严重影响航行器航行的稳定性和安全性。围绕跨介质飞行器入水方式、入水冲击载荷等问题,从跨介质飞行器入水方式、航行器入水传统降载方法、仿生降载方法3个方面总结了国内外研究发展历程,结合跨介质飞行器入水降载发展现状,总结了该领域的技术挑战,提出对未来的展望。跨介质飞行器入水降载方法及相关技术仍不成熟,进行材料和结构设计是降载问题研究的重点,开展数值模拟及模型试验是航行器入水降载研究的主要方法,仿生技术的发展将促进跨介质飞行器降载性能的提升和设计理念的创新。 展开更多
关键词 水空跨介质运动 跨介质飞行器 入水冲击 冲击降载 仿生学
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上升管内气液两相流多尺度能量分布特性研究 被引量:1
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作者 李乃良 刘力闻 +1 位作者 刘常松 杜雪平 《工程热物理学报》 北大核心 2025年第8期2614-2621,共8页
开展上升管内气液两相流动力学运动特性研究,可为流型的准确识别和监测提供理论依据和数据支撑。从能量分布的角度实验研究了上升管内空气–水两相流泡状流、弹状流、环状流和段塞流的相间作用机理。基于多分辨率分析方法,利用db2小波... 开展上升管内气液两相流动力学运动特性研究,可为流型的准确识别和监测提供理论依据和数据支撑。从能量分布的角度实验研究了上升管内空气–水两相流泡状流、弹状流、环状流和段塞流的相间作用机理。基于多分辨率分析方法,利用db2小波将上升段压差信号时间序列分解到1~8尺度上,计算得到了各流型压差信号细节分量的无量纲能量,揭示了流型的多尺度能量分布机理。结果表明,泡状流的能量分布为双峰结构,而环状流、弹状流和段塞流的能量分布为单峰结构,且段塞流能量主峰对应的尺度最大,而环状流能量主峰对应的尺度最低。不同流型的能量分布尺度和主峰对应的最大能量存在明显区别,可将压差信号的多尺度能量分布作为流型识别的有效依据。 展开更多
关键词 上升管 流型 多尺度 小波变换 能量分布
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上升气泡运动、变形与诱导流动的实验研究 被引量:1
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作者 李德康 应阳 +1 位作者 王成跃 董军 《力学学报》 北大核心 2025年第2期368-379,共12页
通过向静水中连续注入空气形成频率可控的上升气泡串,采用阴影成像与体视粒子图像测速技术对气泡的运动、变形以及诱导流场进行三维测量.基于阴影成像测量结果研究了气泡轨迹、运动速度以及界面波动特征;提出了基于两个非正交方向的投... 通过向静水中连续注入空气形成频率可控的上升气泡串,采用阴影成像与体视粒子图像测速技术对气泡的运动、变形以及诱导流场进行三维测量.基于阴影成像测量结果研究了气泡轨迹、运动速度以及界面波动特征;提出了基于两个非正交方向的投影图像进行气泡三维重构的数学方法,并基于该方法得到了气泡界面的三维形貌;研究了不同空气注入流量对气泡上升速度、气泡空间分布以及气泡诱导流场的影响;通过条件平均方法,研究了单个气泡对周围速度脉动的影响.研究发现,气泡轮廓近似为椭球形,其瞬时长宽比呈现周期性的波动,波动频率与理论预测值符合较好;在空气注入流量较大时,气泡的运动轨迹呈现较大的随机性,并且在水平截面内的分布趋于各向同性;随着高度增加,气泡上升速度与诱导流场速度首先快速增长,然后趋于稳定.在本实验考虑的空气流量范围内,单个气泡对脉动速度场的诱导作用受流量影响较小;因此,泡诱导湍流可以近似地看作单个气泡诱导作用的线性叠加. 展开更多
关键词 气泡 两相 体视粒子图像测速 气泡重构 条件平均
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Fe_(3)O_(4)改性生物炭实现高效太阳能界面蒸发 被引量:1
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作者 陈磊 魏林杰 +1 位作者 董传帅 张立志 《工程热物理学报》 北大核心 2025年第3期918-924,共7页
太阳能界面蒸发海水淡化是解决淡水短缺问题的有效途径之一。本研究针对现有界面蒸发材料太阳能利用率低、盐堆积严重的问题,以巴沙木为原料制备了一种具有多孔分布、单向通道的生物炭材料。在此基础上原位负载Fe_(3)O_(4)纳米颗粒,有... 太阳能界面蒸发海水淡化是解决淡水短缺问题的有效途径之一。本研究针对现有界面蒸发材料太阳能利用率低、盐堆积严重的问题,以巴沙木为原料制备了一种具有多孔分布、单向通道的生物炭材料。在此基础上原位负载Fe_(3)O_(4)纳米颗粒,有效改善材料的亲水性和光吸收性能。在1 kW/m^(2)的光照强度下,蒸发速率高达1.448 kg·m^(−2)·h^(−1),光热转换效率最高可达96.1%,实现了较高的太阳能利用率。研究成果对界面蒸发材料的设计具有指导意义。 展开更多
关键词 界面蒸发 海水淡化 生物炭 Fe_(3)O_(4) 光热转换
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大温差两相流动诱导水锤冲击的数值模型 被引量:1
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作者 赵子祥 段钟弟 +1 位作者 孙浩然 薛鸿祥 《化工学报》 北大核心 2025年第S1期170-180,共11页
当冷水回流或注入蒸汽管路时,将在管道内形成大温差的两相流动,导致管内发生蒸汽凝结水锤现象,造成瞬态高峰压力脉冲。为了预报凝结水锤的压力载荷,建立一种计及管道截面弹性形变的可压缩两相流体六方程数学模型,通过真实物性状态方程... 当冷水回流或注入蒸汽管路时,将在管道内形成大温差的两相流动,导致管内发生蒸汽凝结水锤现象,造成瞬态高峰压力脉冲。为了预报凝结水锤的压力载荷,建立一种计及管道截面弹性形变的可压缩两相流体六方程数学模型,通过真实物性状态方程、两相流型判别公式和流动传热计算模型库予以封闭,并通过自编程序实现压力载荷的数值模拟。基于凝结水锤的PMK-2实验验证了模型的计算精度,压力峰值的预报结果与实验值偏差为1.7%。使用该模型对冷水注入蒸汽管道和非能动余热排出两种工况进行了计算研究。在冷水注入工况下发现:随着冷水流速提高,压力脉冲峰值增加;液相温度提高,压力峰值随之减小;当管道直径足够小时,将不再出现水锤现象。 展开更多
关键词 气液两相流 凝结 水锤 传质传热 数值模拟
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