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本文采用DNS方法，对惯性颗粒所见各向同性湍流中具有平均标量梯度的被动标量场统计特性进行了研究。结果表明：惯性对颗粒温度脉动强度，两相温度关联，自相关特性以及颗粒热流与两相交叉热流的统计特性具有明显的影响。在PDF方法的框架下，系统地推导了非等温气固两相流的PDF方程，且基于朗之万随机体系对方程进行了封闭，并利用前面的DNS结果对相关标量模型进行了检验，结果表明，在颗粒所见流体温度的模型中，采用颗粒所见流体温度的拉氏时间积分尺度作为模型输入参数较采用流场的耗散时间和Kolmogorov常数作为输入参数更接近DNS的结果。

关键词: 被动标量 , 惯性颗粒 , 非等温气固两相流 , 直接数值模拟 , PDF方法

惯性颗粒所见被动标量统计特性的直接数值模拟研究

刘亚明 , 易超 , 柳朝晖 , 郑楚光

工程热物理学报

本文采用直接数值模拟方法,对惯性颗粒所见均匀各向同性湍流中具有平均标量梯度的被动标量场统计特性进行了研究.模拟结果表明,与颗粒所见流体速度的自相关特性不同,颗粒所见标量的自相关特性随颗粒惯性的增加而单调减少;颗粒所见标量脉动能随颗粒惯性的增加先减少再增大,在St≈1.0的临界颗粒附近达到最小值,而颗粒所见标量耗散率随颗粒惯性的变化行为与颗粒所见标量脉动能的变化行为相反;数值模拟的结果进一步揭示,在St≈1.0时颗粒所见流体标量脉动能和耗散率的极值是因为St≈1.0的临界颗粒聚集于低涡量、高应变区域和标量场在高应变区域形成强耗散的片状结构所致.

关键词: 被动标量 , 惯性颗粒 , 非等温气固两相流 , 直接数值模拟

湍流场中被动标量的细微结构

刘亚明 , 柳朝晖 , 王子国 , 贺铸 , 郑楚光

工程热物理学报

本文采用直接数值模拟方法,在具有平均标量梯度的各向同性湍流中,研究被动标量的小尺度结构特性及其与湍流场中应变与涡量的关系.对欧拉统计量及拉格朗日统计量的统计表明:标量耗散的形成主要是由于标量梯度同流场的应变张量压缩主轴耦合的结果,而涡量对标量梯度的形成只有较弱的影响,然而它可以间接影响大强度标量耗散的产生.强标量耗散的细微片状结构的形成时间尺度大约为10倍Kolmogrov时间尺度;在形成强标量梯度的细微片状结构过程中,应变强度随标量梯度同步增大,而涡量则先减小后增大,并在5倍Kolmogorov时间尺度时达到最大.

关键词: 均匀各向同性湍流 , 直接数值模拟 , 标量耗散率 , 应变张量 , 涡量

对具有平均标量梯度的被动标量的直接模拟

刘亚明 , 柳朝晖 , 贺铸 , 郑楚光

工程热物理学报

采用直接数值模拟方法,对具有平均标量梯度的被动标量场在稳定、均匀各向同性湍流中的统计特性进行了研究(计算Reλ为25和48,Pr数从0.3到4.0).模拟结果表明:标量的概率密度函数是高斯分布的;标量耗散率的概率分布是不对称性的,在它的左枝还存在明显的拖尾现象,并非对数正态分布;在Re数相同的情况下,随着Pr数的增加,沿着平均标量梯度方向上的标量梯度其概率分布的偏斜度是减少的,反映出回归各向同性的趋势,而且在以涡量为条件的标量梯度的偏斜度变化曲线中发现涡量影响的饱和现象,我们认为这是由于涡量通过对标量场小尺度结构进行旋转作用来影响标量场的结果.

关键词: 被动标量 , 均匀各向同性湍流 , 直接数值模拟

非等温气固两相各向同性湍流的直接数值模拟

贺铸 , 柳朝晖 , 刘亚明 , 郑楚光

工程热物理学报

本文对非等温气固两相各向同性湍流中颗粒及颗粒所见流体温度的统计行为进行了直接数值模拟研究,系统地讨论了颗粒惯性的影响.对于τp/τk＜1的颗粒,其温度脉动随惯性增大而减弱;对于τp/τk＞1的颗粒,其趋势相反.颗粒及颗粒所见流体温度的自相关都随颗粒惯性的增加而减弱,而且随颗粒惯性的增加,颗粒所见流体温度的自相关比颗粒自身温度的自关联下降得快.

关键词: 直接数值模拟 , 非等温气固两相湍流 , 温度统计

颗粒惯性对标量混合的影响

刘亚明 , 柳朝晖 , 贺铸 , 韩海锋 , 郑楚光

工程热物理学报

本文采用直接数值模拟的方法,研究了颗粒惯性对均匀各向同性湍流场中被动标量混合特性的影响.结果表明:与无颗粒算例相比,Tp/Tk<1的小颗粒,增大了标量脉动在高波数上的能量,增强了标量耗散率,标量耗散率最大高出了25%;Tp/Tk>1的大颗粒,在初期显著削弱了标量脉动强度,同时也加快了标量耗散率的衰减,标量脉动强度降低了约15%,标量耗散减少了约5%;而Tp/Tk=1的临界颗粒,对标量场混合的影响较弱,标量脉动强度和标量耗散偏差在5%以内;此外,随着颗粒惯性的增大,标量耗散率的概率密度函数向左平移,但分布特征的改变并不显著.

关键词: 直接数值模拟 , 气固两相流 , 被动标量

惯性颗粒所见流场拓扑结构

刘亚明 , 柳朝晖 , 韩海锋 , 栗晶 , 郑楚光

工程热物理学报

本文采用直接数值模拟的方法从颗粒所见的流场拓扑结构这一角度探讨了颗粒在不同拓扑结构下速度统计特性.结果表明,不同惯性的颗粒所见流体的速度特性类似,在Top1和Top2结构中,随时间演化而减少,而在Top3和Top4结构中随时间有波浪性的增长;由于颗粒惯性的差异引起的轨道交叉效应不同,颗粒与颗粒所见流体速度的关联随颗粒增大而衰减加剧,在颗粒与流体相之间的能量传递中,不同拓扑结构明显不同,从颗粒加入时能量由颗粒相向流体传递,各拓扑结构的相对强度为Top2>Top4>Top1>Top3,演化到后期能量由流体相向颗粒相传递,相对强度为Top1>Top2>Top3>Top4;st=1.0和st=10.0的颗粒差别在于演化后期Top2和Top3相对强度的转变.

关键词: 气固两相流 , 惯性颗粒 , 拓扑结构

Q125钢级SEW石油套管的热处理工艺

李周波 , 芦琳 , 毕宗岳 , 张峰 , 黄晓江 , 刘亚明

材料热处理学报

通过中碳低合金的思路设计了Q125钢级SEW石油套管用钢,同时研究了调质热处理工艺对其组织和力学性能的影响.结果表明:采用880℃淬火+ 540℃回火调质处理后,SEW Q125石油套管具有更好的强韧性配合,屈服强度975 MPa,抗拉强度1030 MPa,伸长率23％,0℃母材纵向冲击功不低于150 J,母材横向冲击功不低于120 J,焊缝冲击功不低于100 J,抗外压挤毁值高于标准要求30％,沟槽腐蚀性能不敏感,具有良好综合力学性能和耐蚀性.据此提出的推荐热处理工艺制度,在工业试制中应用,各项性能指标均达到API 5CT的要求.

关键词: Q125石油套管 , 力学性能 , 微观组织 , 残余应力 , 沟槽腐蚀

半水磷石膏的晶型、形貌及胶凝性能的影响因素研究

杨林 , 曹建新 , 刘亚明

人工晶体学报

考察了半水法湿法磷酸工艺参数液相SO42-浓度,反应温度,磷酸浓度、磷矿粉掺量以及搅拌速度对半水磷石膏晶型、形貌及胶凝性能的影响.结果表明:影响半水磷石膏晶型的主要因素是液相SO42-浓度、反应温度以及磷酸浓度.半水磷石膏颗粒主要是以不同取向的六方柱状半水硫酸钙晶体的聚晶形式存在.工艺参数对半水硫酸钙的晶体形貌有不同程度的影响,其中液相SO42-浓度对晶体形貌影响最大.从兼顾半水法湿法磷酸生产工艺及调控半水磷石膏胶凝性能的角度出发,提出优化的生产工艺条件:磷酸溶液P2O5质量分数36％,磷矿粉掺量质量分数15.3％,液相SO42-浓度20 mg·mL-1,反应温度95℃,搅拌速度135 r · min-1.在此工艺条件下,半水法湿法磷酸工艺可以副产出具有较好胶凝性能的半水磷石膏,抗折强度2.75 MPa,抗压强度5.28 MPa.

关键词: 半水磷石膏 , 晶型 , 形貌 , 胶凝性能