国家教育部博士点基金(20113120120003)
- 作品数：13 被引量：29H指数：4
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- 相关机构：上海理工大学上海交通大学更多>>
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- 相关领域：理学机械工程更多>>
- 半无界流场中圆球壁面升力和阻力的特性研究被引量：2
- 2019年
- 该文基于准定常"运动相对性"的三维数值模拟方法,在静止黏性层流流体中,对平行于单壁面运动的刚性圆球所受壁面升力和阻力的动力学特性进行数值研究。研究结果表明:①壁面作用是增强阻力;②在近壁处,当Re<100时,升力系数随着雷诺数和圆球与壁面距离的增大而减小。然而,当Re>100时升力系数却急剧增大;③在远壁处,Re>10时已不存在壁面效应,与无界绕流一致,但Re<10时壁面效应依然存在;④颗粒自转对阻力的影响很小,但会略微增加升力,且由自转所诱发的升力主要是由周围流体压强决定。这些结果均有助于促进对限制边界内颗粒水动力学行为的研究,深化对壁面效应层流场中颗粒输运现象的认识。
- 薛壮壮王企鲲钱佳杰朱亮
- 微通道中颗粒所受惯性升力特性的数值研究被引量：10
- 2014年
- 基于'相对性原理',建立一个描述颗粒准定常运动的数值计算模型,并结合计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)技术,数值研究在方形截面的微通道内,球形颗粒所受惯性升力的空间分布特征,揭示颗粒的尺寸对这个惯性升力的影响特点。研究结果表明,惯性升力沿通道半径方向呈现出极具规律性的空间分布特征:靠近管轴附近,惯性升力方向朝管道壁面,且随管轴距离的增加,数值上呈现出先增加后减小的趋势;靠近管壁附近,惯性升力方向朝管道轴心,且越靠近管道壁面,其数值将急剧增大。沿通道半径方向上,惯性升力存在唯一的零点位置,这即是颗粒的惯性聚集位置。惯性升力中尽管共同包含着流场黏性应力与压力的贡献,但对颗粒惯性聚集起真正决定性作用的是流场压力的贡献。这些研究成果有助于完善低Re数固-液两相流动中的力学机理,并为颗粒'惯性聚集'现象在今后的商业应用提供有益的理论指导。
- 王企鲲
- 颗粒惯性聚集现象的数值优化方法
- 2019年
- 为研究微通道内悬浮颗粒的惯性聚集现象,基于“运动相对性”原理,运用数值方法对颗粒在聚集过程中所受的惯性升力进行计算。利用相对运动模型进行计算时,其关键点在于对所需计算的横向位置处的颗粒沿主流方向的稳定运动速度的确定;通过“试凑法”对其进行近似确定,采用二分法、割线法和抛物线法等方法在相同条件下进行试凑计算。比较上述方法在试凑颗粒稳定状态下平动速度和转动角速度的难易程度,结果表明“割线法”在试凑过程中具有明显的优势,该算法求解颗粒平动速度和转动角速度时快速、高效及可靠。
- 薛壮壮王企鲲
- 关键词：微通道割线法CFD
- 颗粒惯性聚集中惯性升力的特性研究被引量：11
- 2014年
- 该文基于Carlo等提出的"相对运动模型"对颗粒惯性升力的形成机制与动力学特性进行数值研究,揭示了惯性升力的构成特性,并提出了颗粒稳定聚集点的水动力学判据。研究结果表明,惯性升力由"压力分量"与"剪应力分量"构成,然而这两种升力的横向分布特征截然不同。压力分量具有与惯性升力类似的横向分布特征,是诱发颗粒惯性聚集真正的力学成因。此外,惯性升力的零点并非是颗粒形成惯性聚集的必要条件,只有当此零点满足颗粒稳定聚集运动的判据时,他才是稳定的聚集。利用这个判据能很好地解释小粒径颗粒不存在稳定聚集的水动力学原因,并有助于促进对管道内颗粒水动力学行为的研究,以及深化对低Re数管流中颗粒输运现象的认识。
- 王企鲲李海军李昂孙仁
- 基于UDF二次开发黏弹性流体数值研究被引量：1
- 2021年
- 针对目前工业上对黏弹性流体数值模拟计算存在计算复杂、收敛状况较差等缺点,课题组基于商业软件FLUENT中二次开发模块UDF,提出了一种基于FLUENT软件核心求解器数值计算黏弹性流体流场的程序编制方法。该编程思路及方法具有普适性,可被推广至具有不同本构关系的黏弹性流体的数值计算。课题组通过多个实例验证了该编程方法的可行性及所编制程序的可靠性,同时提出了"定常问题的非定常化计算"的数值计算方法以提高黏弹性流场数值计算的稳定性与收敛性。结果表明:使用此种方法不仅具有计算方便、可靠等优点,且可以实现不同种类黏弹性流体模型的数值模拟研究。选用合适的时间步长、定常问题非定常算法可以有效加快收敛速度,增强收敛的稳定性。
- 邹赫王企鲲薛壮壮
- 关键词：黏弹性流体
- 微通道中弹性颗粒所受惯性升力特性的数值研究被引量：7
- 2015年
- 建立一个简单模型以描述球状颗粒弹性变形特征,并根据'运动相对性原理',提出一种描述弹性颗粒准定常运动的数值计算方法,据此研究在方形截面微通道层流场中,弹性球状颗粒所受惯性升力的空间分布特征,揭示了颗粒的弹性变形对惯性升力的影响特点。研究结果表明:弹性颗粒在低Re数通道内运动时,仍存在稳定的横向聚集位置。与对应刚性颗粒相比,弹性颗粒的聚集位置更靠近通道中心,且随颗粒弹性的增加,其聚集位置会向通道中心偏移;弹性颗粒所受惯性升力的空间分布特征与刚性颗粒相似,但颗粒弹性变形会额外产生一个附加升力。这个附加升力的方向始终指向通道中心且随弹性颗粒变形幅度的增加而增大;弹性颗粒所受的惯性升力由'切应力分量'与'压力分量'构成,然而后者是诱发弹性颗粒产生惯性聚集运动的力学成因。
- 王企鲲王浩
- 高雷诺数层流管道中颗粒惯性聚集特性的力学分析被引量：1
- 2019年
- 根据相对运动原理,结合CFD技术,数值研究了在圆形截面通道高Re数层流中,颗粒所受惯性升力的空间分布特征,提出了颗粒惯性聚集现象在高雷诺数层流管道中所出现的内部聚集圆环的力学成因和影响因素。研究结果表明:颗粒在高雷诺数工况下所受的惯性升力的空间分布规律与低雷诺数工况完全不同,有两个稳定的升力零点:一个靠近通道中心,是形成颗粒内环聚集区域的力学成因;另一个靠近壁面,是形成颗粒外环聚集区的力学成因。这种现象的产生与旋转诱导升力并无明显相关性,而是源于流场压力场的贡献;影响颗粒内环聚集区的主要因素为颗粒相对粒径和Re数。相同条件下,该内环聚集区的半径会随颗粒相对粒径的增大而增大,随管道Re数的增大而减小。
- 钱佳杰朱亮王企鲲薛壮壮
- 弯曲通道内黏弹性流体二次流现象的数值研究被引量：1
- 2022年
- 流体流经弯曲通道在其截面上会产生二次流现象,而黏弹性流体和牛顿流体有着不同的流动特性,流体的黏弹性对弯管内二次流能起到强化作用。为了探究黏弹性流体对弯管内二次流的影响因素,课题组采用FLUENT软件对弯曲通道中黏弹性流体的二次流特性进行数值模拟,流体的黏弹性通过UDF来实现;研究了魏森贝格数Wi、溶质黏度比β以及管道的几何结构对黏弹性流体二次流强度的影响。模拟结果表明:Wi数对弯道中的二次流强度存在非单调关系;流体的黏性越大,管内主流速度越大,从而加强管道内二次流效应;通道的几何结构如曲率比、弯道的个数对二次流都有较大的影响,曲率比越大,管内二次流越强。弯管内二次流的研究,对工程中利用弯管来加强对流和换热有一定参考意义。
- 刘唐京王企鲲邹赫
- 关键词：黏弹性流体二次流弯管
- 方形截面微通道中颗粒“惯性聚集”特性的数值研究
- 当随机散布细颗粒的流体以低雷诺数(Re)层流流入直管时,经过一段距离的流动后,这些颗粒会被稳定地聚集在一个离管道中心固定距离的同心圆环位置上运动。这种运动特征被称为颗粒'惯性聚集'现象。该现象表明:在低雷诺数Re管道层流...
- 王企鲲孙仁
- 关键词：微通道
- 文献传递
- 关于颗粒惯性聚集现象数值算法的分析与研究被引量：1
- 2018年
- 为深化对颗粒惯性聚集现象及原理的研究,通过CFD数值模拟技术针对球形颗粒在微通道内的聚集运动建立了相应模型,以不同的数值算法进行模拟分析。通过对比分析不同条件下两种模型,即"相对运动模型"和"六自由度模型"的数值计算结果与实验数据的适配情况,分析两者的精准度与适用性,为颗粒惯性聚集现象的模拟研究提供指导。研究结果表明:"相对运动模型"适用于颗粒粒径或雷诺数较小的情况,可以快速得到颗粒惯性升力的空间分布,进而确定其聚集位置。"六自由度模型"以大量的计算时间为支撑,其计算结果在各种工况下均具有较高的精确度;能描述颗粒惯性聚集运动的轨迹;能够跟踪测量聚集过程中,颗粒在各个位置的运动参数和受力情况。
- 韩路遥王企鲲
