李帝辰
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陈啸
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席光
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孙中国
工程热物理学报
针对无网格粒子法下的离散壁面边界,通过基于粒子数密度的机理分析,证明了离散数值边界与真实边界之间存在差异.分别在二维和三维尺度下,通过计算并分析典型情况下近壁面零散流体粒子的运动轨迹,验证了该差异的存在并展示了壁面对流动产生影响的方式和相关现象.结果表明,数值壁面边界未能完全准确描述真实物理边界,壁面对流体的影响区域并非完全非光滑平顺,这对近壁面流动尤其是低速零散流体粒子会产生一定影响.
关键词:
无网格法
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移动粒子半隐式法
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壁面边界
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粒子穿透
樊玉峤
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赵雪珺
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王亚洲
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孙中国
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席光
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王焕然
工程热物理学报
细颈容器向外倾倒液体时,在颈部会产生周期性间歇振荡的“瓶颈效应”.本实验设计了转角、转速、瓶口大小、转轴位置均可调的有机玻璃容器,采用高速摄影仪对这一现象进行了观察.研究了瓶颈效应产生的基本原理,并探究了容器倾倒角度对瓶颈处气泡产生和生长、液体倾倒平均流量的影响.研究发现,瓶颈效应在倾倒角度不小于某一临界角度时产生,本实验中该临界角度为86°;随倾倒角度增大,气泡在产生和发展过程中稳定性下降,振动愈发剧烈,表面皱褶程度增强;在同一实验条件下,平均流量随着倾倒角度的增加,呈现出先增大后减小的趋势,本实验中平均流量最大值所对应的角度为160°.
关键词:
瓶颈效应
,
高速摄影仪
,
气泡
,
液体倾倒
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实验研究
孙中国
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席光
工程热物理学报
本文将移动粒子半隐式法(MPS)的基本算法由二维扩展至三维.将圆柱坐标系引入到初场粒子的布置中,避免了在笛卡儿坐标系下处理不规则形状(如斜边或曲边)问题时粒子初场布置困难和精确度较低的问题,改善了对计算边界条件表达的精确性.引入移动边界模型,对直叶片搅拌器的内部流动进行了三维数值模拟.还提出了一种新的初始粒子布置简易方法,明显简化粒子初始布置时的复杂程度,提高了对三维复杂几何形状问题的可操作性.
关键词:
无网格法
,
MPS法
,
移动边界
,
搅拌器
张亮
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李晓延
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聂祚仁
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黄晖
,
孙建通
,
孙中国
稀有金属材料与工程
对一种Al-Zn-Mg-Cu-Mn-Zr-Er合金薄板进行了全自动TIG填丝焊接,观察接头微观组织形貌,并测试其力学性能.结果显示焊缝未出现典型的联生结晶形貌,而是由等轴细晶粒层和大量等轴树枝晶构成,在晶界或枝晶间断续分布复合T (AlZnMgCu)相;焊接热影响区因沉淀相变化,硬度值不同,分为近缝的固溶区和远缝的过时效区,晶粒保持与母材相同的拉长形貌,未见明显长大;接头横截面的显微硬度最低值在焊缝,HV约为1200 MPa,母材显微硬度HV约为1840 MPa,接头抗拉强度为421.75 MPa,达到母材的65.08％,拉伸断裂位置处于焊缝中,断口形貌为典型的韧性断裂,等轴韧窝底部存在破碎的第二相颗粒,其成分与焊缝中复合T相基本一致.
关键词:
Al-Zn-Mg-Cu-Mn-Zr-Er合金
,
焊接
,
等轴细晶粒层
,
热影响区
孙中国
,
兰艾青
,
席光
工程热物理学报
传统网格方法在模拟液体射流流动中的断裂和破碎等液体大变形过程时存在困难,本文引入无网格移动粒子半隐式方法,对圆截面液体射流的复杂非定常流动过程进行数值模拟.基于进口速度边界条件建立了连续进口流动模型,对三类典型的射流流动,即壁面射流、竖直向上自由射流和自由射流碰撞等进行了建模和数值模拟,并对特征流动现象进行定性分析,验证了移动粒子半隐式法对上述射流流动数值计算的正确性,为相关研究提供了一种新的数值方法.
关键词:
射流
,
移动粒子半隐式法(MPS)
,
数值模拟
孙中国
,
席光
,
项利峰
工程热物理学报
本文对无网格法的一种-移动粒子半隐式法(MPS)进行了较深入的研究,介绍了该方法的基本原理和算法,推导并建立了表面张力和气液两相流等若干粒子作用模型,编程实现了二维情况下水中气泡自由上升运动的数值模拟;对计算结果进行分析并与相关实验结果进行了定性比较,模拟结果显示了移动粒子半隐式法在模拟自由表面和气液两相流问题的优越性,也为研究涉及到大变形的相关问题提供了很好的解决思路.
关键词:
无网格法
,
移动粒子半隐式法
,
表面张力
,
气液两相流
孙中国
,
席光
,
王焕然
工程热物理学报
本文对移动粒子半隐式法(MPS),一种适用于计算粘性不可压缩流动的全拉格朗日无网格法进行了研究.在原有MPS方法的基础上建立了移动边界作用模型,实现了由于流体中运动部件的平动或转动而引起的流场变化,扩展了MPS方法的应用范围.将计算结果与精确解进行了比较,验证了带运动部件的MPS方法的正确性.同时对十字搅拌器进行了数值模拟,很好地描述了对液体的搅拌过程.为这一类流体机械问题的研究提供了新的数值研究方法.
关键词:
无网格法
,
MPS法
,
移动边界
项利峰
,
席光
,
孙中国
工程热物理学报
使用一种粒子无网格线混合格式MPS-MAFL方法对Burgers方程进行了数值求解,给出了算法的详细过程对计算结果进行了分析,计算结果与解析解相吻合.进行了变参数初步计算,给出了在不同粒子数目及不同粒子作用半下的计算结果.计算表明,使用MPS-MAFL方法求解Burgers方程具有较高的通用性及稳定性,且方法简单易行.
关键词:
Burgers方程
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MPS-MAFL方法
,
数值模拟
陈啸
,
孙中国
,
席光
工程热物理学报
本文改进MPS方法的壁面边界条件,模拟了不同液滴-圆柱尺寸比α和Do数下的水平圆柱表面液滴流动现象.结果表明,该现象可以分为四个阶段,即初始接触铺展,周向铺展而轴向收缩,顶部收缩而底部汇合以及底部液滴落下.在α和Re数一定的情况下,随Do的增大,液滴会依次出现四种运动形态,即稳定停留在圆柱顶部,稳定停留在圆柱底部,在圆柱底部汇合后落下以及在圆柱底部汇合前落下.随α减小,形态转变的Do数区间会减小,在α足够小时,底部停留的形态会消失.
关键词:
MPS方法
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水平圆柱
,
液滴流动
