反应器内Taylor涡胞结构的数值研究

采用计算流体力学方法对化学反应器内的Taylor涡胞结构进行了数值模拟,研究了在不同雷诺数Re条件下Taylor涡胞的结构特点及其生长方式受Re的影响规律.研究结果表明,随着Re的增加,Taylor涡胞先从上下两端部产生,并且底部固壁端Taylor涡胞的生成总要先于顶部自由面端部,随后Taylor涡胞由两端逐步向中心生长,直至系统的Re大于临界Re后,整个轴向间隙内均充满Taylor涡胞;轴向Taylor涡胞的强度并不一致,下端部固壁附近Taylor涡胞强于顶部自由面附近的Taylor涡胞,而中心位置的涡胞强度最弱.     

涡发生器对矩形截面螺旋细通道内液体传热与熵产的影响

为探究湍流状态下涡发生器对矩形截面螺旋细通道传热与熵产的影响，课题组采用RNG κ ε湍流模型对内置5种不同涡发生器的螺旋细通道的传热和熵产进行了数值研究。选取的涡发生器结构为具有相同长宽高的矩形、棱形、椭圆形及2种放置方式不同的三角形。在热流密度300 kW/m和雷诺数Re 4 500~12 000的条件下，对内置不同涡发生器的螺旋细通道与光滑螺旋细通道的摩阻系数、努塞尔数、热阻和总熵产进行分析。结果表明：在研究的雷诺数范围内，5种加入涡发生器结构的通道内流体努塞尔数、摩阻系数均大于光滑通道，热阻均低于光滑通道；当Re<7 500时总熵产率均低于光滑通道，而7 500<Re<12 000时反之。几种涡发生器结构中矩形涡发生器结构能源利用率最佳。     

带风扇叶片的短舱进气道地面涡数值仿真

为了研究短舱进气道在加入真实叶片后地面涡的发展规律,针对缩比的短舱进气道模型,分别在不同的侧风滑跑条件下对不同的短舱进气道模型进行三维流场定常数值仿真研究,给出了不同状态下流场涡量和总压分布云图,分析了来流条件和距地面高度对短舱进气道地面涡的影响。研究结果表明:侧风条件下,短舱进气道的总压恢复系数会随着侧风速度的增加而降低,同时也会随着距地面高度的增加而增加;相同条件下,纯侧风的地面涡强度最大,而无风滑跑状态的地面涡强度最小。     

二维环空管道后台阶突扩流动特性数值模拟分析

环空管道后台阶突扩流动是空气正循环钻井过程中十分重要的关键部分,直接决定了钻探岩屑是否能够顺利上返地面.该模型中对再附着过程的演变进行了大涡模拟(LES).指出在层流状态下主回流区长度随雷诺数Re的增加而增加;过渡流状态时出现内壁二次回流区,角部二次回流区和外壁三次回流区;湍流状态时,随着角部二次回流和外壁三次回流的消失,外管内壁和内管外壁处出现大尺度涡;得出了台阶上游和下游较远处流场层流时为抛物线分布,湍流时近似为对数分布.在此基础上进一步研究了湍流情况下流场中大尺度涡结构的瞬时发展和演变过程,以期实现对湍流的有效控制,并为进一步研究气体钻井环空管道内颗粒和大涡的相互作用规律奠定基础.     

凹凸腔方波型微混合器的数值研究

通过对微混合器的通道结构进行优化或设计新型的通道，改变流体的运动状态，实现流体之间的快速混合和提高混合效率是当今微混合器研究的重点。为了进一步提高微混合器的混合效率，课题组设计了一种带有凹凸腔的方波型微混合器。在不同的Re下，对设计的微混合器进行数值模拟，以混合强度和压降作为评价指标，得到了凹凸腔方波型微混合器的最优结构参数。研究结果表明：凹凸腔微混合器的混合强度和压降都高于方波型微混合器，在Re=10时混合强度提升最显著。对2种结构进行流场分析，发现流体流经凹凸腔结构时能够产生涡流，层流状态被打破，流体之间的接触面积增大，混合强度得到提高。     

湿式离合器典型工况参数对摩擦钢片温度场的影响

为研究湿式离合器摩擦副接合过程的温度场影响因素,采用ABAQUS6.14的直接耦合方法对湿式离合器摩擦副进行仿真分析,研究了初始滑摩转速差和工作油压施加速度对摩擦钢片径向、轴向以及周向温度场的影响规律。仿真结果表明:随着初始滑摩转速差的增加,摩擦钢片最高温度升高,温度梯度沿径向和轴向方向增大,摩擦钢片外齿对周向温度场影响变小;不改变总的滑摩时间,随着工作油压施加速度加快,摩擦钢片最高温度升高,温度梯度沿径向略有变大,对摩擦钢片轴向和周向的温度场影响较小。     

高雷诺数下有限长圆柱绕流端面效应的研究

本文建立有限长圆柱模型,采用大涡模拟的计算方法,通过滤波函数过滤小尺度漩涡,采取涡粘性亚格子Smagorinsky模型封闭方程,对高雷诺数下有限长圆柱绕流进行研究.讨论了长径比为45～100时有限长圆柱绕流阻力系数的变化规律,分析了在端面效应影响下阻力特性以及速度场的分布规律,得到了描述端面效应影响范围的综合公式.结果表明,在高Re下圆柱阻力系数Cd随L/D的增加而增大,L/D越大时越早进入阻力系数危机区域;受到端面效应的影响,有限长圆柱绕流在速度场中沿轴向有明显差异产生,高流速区随雷诺数的增加而减小并向后偏移;圆柱上下端附近受到端面效应的影响,阻力系数与平均阻力系数的差值在12.1%至26.3%,以端面效应率Δh表征其影响范围,Δh随着雷诺数增大而减小.     

温度梯度对Cu/Sn/Cu微焊点界面反应和剪切强度的影响

电子产品微互连焊点的尺寸越来越小,导致电流密度越来越大,由此产生的严重焦耳热问题使微互连焊点内产生较高的温度梯度。主要在Cu/Sn/Cu微互连焊点界面反应的研究基础上,综合分析了由于温度梯度导致的金属原子热迁移行为,并研究了温度梯度对微互连界面反应和剪切强度的影响。实验结果表明:在200~20℃、200~0℃2种不同温度梯度下Cu/Sn/Cu三明治结构焊点界面处均出现热迁移现象,经计算得到2种焊点在两温度区间下的迁移热,说明在强制制冷为焊点提供较大温度梯度时,可以在较低温度下使Cu原子在固态Sn中扩散;并且随着时间的延长,热迁移效果也越来越明显;在相同的温度梯度和相同的时间下,焊点高度为100μm的焊点IMC层的厚度要显著大于焊点高度为300μm的焊点;随着IMC层厚度的增加,焊点的剪切强度降低。     

基于泰尔熵指数的区域碳排放差异研究

碳排放的区域差异研究,对各地区碳减排任务的合理分配及碳减排目标的顺利实现具有重要意义.基于泰尔熵指数系统分析了中国碳排放的区域分布特征及差异化程度,探索了中国东部、中部和西部不同区域碳排放效率的差异及成因.研究结果表明:中国碳排放整体呈现出人均碳排放量增加、碳排放强度降低的走向;碳排放效率总体呈现出东高西低,中部改善迅速的态势;中国各区域碳排放效率长期存在差距,西部地区的减排行为对中国整体的碳减排目标实现举足轻重.为中国碳减排任务的合理分解提供了经济及政策建议.     

圆柱绕流远场涡对的数值模拟

基于离散涡方法求得非定常、不稳定流场,数值模拟了三种不同时刻高雷诺数下圆柱绕流结构的发展,从流谱图、等涡量线图和涡谱图可以清晰地看出从近场的初生卡门涡街,过渡到远场的二次涡街的过程,计算结果发现：远场离散涡有形成二个涡的涡对及三个涡的涡对的趋势,计算结果说明了流体运动中涡对结构的本质：由于来流是均匀的,没有加入任何拔动,当流体流过钝体时产生具有剧烈分离的不稳定流动,因此在远场形成的二次涡对及卡门涡