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第十三届全国流体力学学术会议

作者：陈叶宇欧阳振宇林建忠宁波大学机械工程与力学学院力学系浙江大学流体动力传动与控制国家重点实验室

柔性自驱动生物与周围流体的相互作用在生物游动过程中起着重要作用。本文采用虚拟区域方法结合主动应变模型,研究了存在较大头部波动的柔性自驱动细长体在剪切流场中的运动,分析了细长体初始释放位置、流场雷诺数、剪切模量和光照强度... 详细信息

柔性自驱动生物与周围流体的相互作用在生物游动过程中起着重要作用。本文采用虚拟区域方法结合主动应变模型,研究了存在较大头部波动的柔性自驱动细长体在剪切流场中的运动,分析了细长体初始释放位置、流场雷诺数、剪切模量和光照强度等因素对细长体游动特性的影响,发现细长体主要存在4种游动模式,即原地振荡模式、顺时针旋转模式、沿流向振荡模式、旋转与沿流向运动结合的振荡模式;在同样的剪切率下,细长体的游动特性受初始释放位置和雷诺数的影响;当细长体在靠近壁面的位置释放时,随着雷诺数增大,细长体的游动模式将发生转变,剪切流中的速度梯度导致细长体的游动方向发生变化而呈现出趋流性。论文的研究结果对人造柔性细长游动器的设计具有参考价值。

关键词：自驱动细长体柔性剪切流虚拟区域法主动应变模型

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微纳米尺度气泡的介观数值模拟

微纳米尺度气泡的介观数值模拟

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第十四届全国水动力学学术会议暨第二十八届全国水动力学研讨会

作者：林雨青李佳明潘定一张凌新邵雪明浙江大学航空航天学院力学系流体传动及控制国家重点实验室

微纳米尺度气泡普遍存在于螺旋桨空化等复杂的水动力学现象之中,其动力学行为对空化初生等起着重要的作用。同时,基于微纳米尺度气泡对声孔效应的增强作用,其在药物输运和无创治疗等生物医学领域的应用有着关键性的作用。本研究采用耗... 详细信息

微纳米尺度气泡普遍存在于螺旋桨空化等复杂的水动力学现象之中,其动力学行为对空化初生等起着重要的作用。同时,基于微纳米尺度气泡对声孔效应的增强作用,其在药物输运和无创治疗等生物医学领域的应用有着关键性的作用。本研究采用耗散粒子动力学(DPD)的介观模拟数值计算方法对微纳米尺度气泡进行模拟研究。构建了微纳米尺度气泡的DPD气体泡模型。首先使用标准DPD方法在当前模拟中创建具有理想气体性质的具体有限密度和压强的气相组分(微纳米气泡),而用MDPD方法用于构建液体相以产生平滑稳定的界面和表面张力,同时以构建密度和内部压强都为零的真空气泡作为对比。在文中给出了围绕单个DPD气体泡的径向密度和压力分布曲线,并对气泡的震荡和溃灭问题进行了模拟。

关键词：微纳米尺度气泡耗散粒子动力学 Berendsen恒压器气泡震荡溃灭

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无改性纳米颗粒喷射弥散技术研究

无改性纳米颗粒喷射弥散技术研究

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第九届全国流体力学学术会议

作者：涂程旭林建忠包福兵尹招琴中国计量大学工程力学系浙江大学流体传动与控制国家重点实验室

亚微米及纳米颗粒两相流是自然界的普遍现象,并且在大气环境科学、现代纳米材料制备、工程热物理、化工合成、吸入毒理学及医疗制药等诸多领域得到广泛应用,是目前流体力学的研究热点。纳米颗粒的物理化学特性对两相流中颗粒的动力学特... 详细信息

亚微米及纳米颗粒两相流是自然界的普遍现象,并且在大气环境科学、现代纳米材料制备、工程热物理、化工合成、吸入毒理学及医疗制药等诸多领域得到广泛应用,是目前流体力学的研究热点。纳米颗粒的物理化学特性对两相流中颗粒的动力学特性、颗粒间的粘着力、云凝结核总浓度,及其毒性或疗效等生物学特性有至关重要的影响,所以在实验研究亚微米及纳米颗粒两相流时,如何准确控制纳米颗粒的物理化学性质显得尤为重要。研究中一个非常有效的处理方法就是产生离散相无物理化学改性的两相流,以此保证实验结果的可靠性和溯源性。与连续区相对较大微米级颗粒不同,因为纳米颗粒处于过渡区(1控制工业纳米颗粒(ENPs)给料的连续喷射弥散系统,解决ENPs的连续喷射弥散。针对给料器剩料容器内部压力与喷射器真空端的压力不平衡问题,首次给出了一种新型的压力平衡装置。对给料器与压力平衡单元的协同给料特性进行了实验研究,发现协同给料时,给料速率的稳定性仍然保持在较高水平。限于多数喷射弥散得到ENPs粒径分布都超出SMPS的扫描上限,SMPS自带的Hoppel多电荷修正(H-MCC)己不能适用,根据He M.L.(2013)提出的拟合多电荷修正(f-MCC)思想结合本实验,独立开发.了适用于本文喷射弥散实验结果的f-MCC算法。通过湿式喷雾弥散TiO2得到适用于H-MCC的粒径分布,分别由f-MCC与H-MCC处理该原始粒径分布。结果表明,除了峰值粒径附近的数密度两者的偏差约为10%以外,其它分布特征参数的相对偏差都小于1%。粒径分布超出扫描上限的范围越大,H-MCC误差越大,而f-MCC的修正效果越明显。采用SMPS测量不同材料、给料速率Dr及喷射器入口压力竹下的喷射弥散结果,并由f-MCC进行多电荷修正,获取准确的粒径分布。结果表明弥散ENPs粒径分布受初始粒径影响较大,初始粒径越小,所得分布的峰值粒径、中值粒径及GMD则越大。由于多数ENPs的初始粒径正好处于过渡区,颗粒受到的Stokes力因边界层出现滑移而减小,范德华引力与静电力等则随初始粒径的减小而得到加强,通过空气动力弥散的难度则倍增。随着给料速率的增加,喷射弥散的难度增大。喷射器入口压力Pj增大时,总数浓度随之增加,而峰值粒径、中值粒径、GMD等随之减小,显然,喷射弥散效果因此得到加强。

关键词：纳米颗粒两相流入口压力给料器喷射器

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用Lyapunov函数方法分析高斯与泊松白噪声共同激励下拟哈密顿系统的随机稳定性

用Lyapunov函数方法分析高斯与泊松白噪声共同激励下拟哈密顿系统...

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第十五届全国非线性振动暨第十二届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议

作者：刘伟彦朱位秋泰山学院数学与统计学院浙江大学力学系流体传动及控制国家重点实验室

用Lyapunov函数方法研究了高斯与泊松白噪声共同激励下多自由度拟哈密顿系统的概率为1渐近稳定性。根据相应哈密顿系统的可积性与共振性,将拟哈密顿系统分为拟不可积、拟完全可积非共振、拟完全可积共振、拟部分可积非共振、拟部分可积... 详细信息

用Lyapunov函数方法研究了高斯与泊松白噪声共同激励下多自由度拟哈密顿系统的概率为1渐近稳定性。根据相应哈密顿系统的可积性与共振性,将拟哈密顿系统分为拟不可积、拟完全可积非共振、拟完全可积共振、拟部分可积非共振、拟部分可积共振五类。首先用独立首次积分的最优线性组合分别构造了高斯与泊松白噪声共同激励下五类拟哈密顿系统的Lyapunov函数,然后应用随机平均法,推导了相应的Lyapunov函数关于时间的导数,给出了高斯与泊松白噪声共同激励下拟哈密顿系统的平凡解为概率为1渐近稳定的近似的充分条件。并将该方法应用于四个算例,所得结果与用最大Lyapunov指数方法得到的结果进行了比较,验证了本方法的有效性。

关键词：拟哈密顿系统高斯与泊松白噪声共同激励随机稳定性 Lyapunov函数随机平均

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水中气泡溃灭的理论与数值研究

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水动力学研究与进展（A辑） 2012年第1期27卷 68-73页

作者：张凌新尹琴邵雪明浙江大学力学系流体传动及控制国家重点实验室杭州310027

从理论和数值两个方面研究了单个气泡在自由流场中的溃灭。采用Rayleigh方程推导出一个新的球形气泡演变的解析解。基于流体体积法(VOF),在考虑表面张力、粘度和可压缩性效应的情况下,对单个纯气体泡的运动进行了三维模拟。在第一次溃... 详细信息

从理论和数值两个方面研究了单个气泡在自由流场中的溃灭。采用Rayleigh方程推导出一个新的球形气泡演变的解析解。基于流体体积法(VOF),在考虑表面张力、粘度和可压缩性效应的情况下,对单个纯气体泡的运动进行了三维模拟。在第一次溃灭阶段,气泡体积演变的数值结果与解析解保持一致。数值结果表明气泡体积到达最小值后开始回弹,气泡的形状、速度场和压力场在回弹点附近发生剧烈变化。

关键词：气泡溃灭 Rayleigh方程数值方法 VOF方法

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基于BEM理论的水平轴海流机设计

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水力发电学报 2011年第4期30卷 208-213页

作者：赵伟国邵雪明李伟浙江大学力学系浙江杭州310027 浙江大学流体传动与控制国家重点实验室浙江杭州310027

基于叶素-动量(BEM)理论,建立了水平轴海流机(HMCT)水动力学设计及校核模型;对海流机空化问题进行了分析,提出了海流机设计中预防空化的措施;校核模型考虑了叶尖损失修正、有限叶片数影响等因素,采用失速模型得到失速状态下的翼型升阻... 详细信息

基于叶素-动量(BEM)理论,建立了水平轴海流机(HMCT)水动力学设计及校核模型;对海流机空化问题进行了分析,提出了海流机设计中预防空化的措施;校核模型考虑了叶尖损失修正、有限叶片数影响等因素,采用失速模型得到失速状态下的翼型升阻特性。编制了水平轴海流机设计及校核程序,通过与试验模型对比,验证了校核模型的可行性。设计了直径为20m的水平轴海流机样机HMCT20并对其进行了校核,其功率系数达到设计要求。

关键词：水力机械水平轴海流机叶素-动量理论水动力学空化

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熔滴在不同基板上碰撞、变形和凝固过程的ISPH方法模拟

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水动力学研究与进展（A辑） 2011年第4期26卷 406-412页

作者：熊红兵朱剑邵雪明浙江大学力学系流体传动及控制国家重点实验室杭州310027

考虑表面张力、热传递和凝固,利用不可压SPH模型(ISPH)研究熔滴在固体表面碰撞后变形、展开、传热和凝固的过程。采用范德华力模型模拟微小粒子的表面张力,同时建立了基于傅里叶传热定律的热传递模型,并在求得SPH粒子的内能和温度后,根... 详细信息

考虑表面张力、热传递和凝固,利用不可压SPH模型(ISPH)研究熔滴在固体表面碰撞后变形、展开、传热和凝固的过程。采用范德华力模型模拟微小粒子的表面张力,同时建立了基于傅里叶传热定律的热传递模型,并在求得SPH粒子的内能和温度后,根据内能与温度的关系判断SPH粒子是固态、熔化状态或完全熔化的液态。利用该模型研究了热喷涂过程中熔滴碰撞后变形、传热和凝固的过程,分析了熔滴的展开系数与基板的粗糙程度、倾斜角度等影响因素的关系。结果表明,随着基板倾斜角度增大,熔滴凝固后的展开系数显著增大;基板越粗糙,熔滴的展开系数越小。

关键词：光滑粒子流体动力学(SPH)方法粒子碰撞凝固热喷涂

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深海油水主动旋流分离器强制涡流前推段结构对分离性能影响数值模拟

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海洋工程 2011年第1期29卷 89-93,99页

作者：金雪菲陈家旺李世伦顾临怡浙江大学流体传动与控制国家重点实验室浙江杭州310027 浙江大学海洋科学与工程学系浙江杭州310028

针对深水油气田主动旋流分离器强制涡流前推段锥度对分离性能的影响进行研究,应用RSM(reynolds stress model)湍流模型对主动旋流器内部强旋流场进行数值模拟计算,在强制涡流前推段锥角变化时,合理预测并对比其内部轴向速度、切向速度... 详细信息

针对深水油气田主动旋流分离器强制涡流前推段锥度对分离性能的影响进行研究,应用RSM(reynolds stress model)湍流模型对主动旋流器内部强旋流场进行数值模拟计算,在强制涡流前推段锥角变化时,合理预测并对比其内部轴向速度、切向速度、离心力以及分离效率的变化。研究表明在一定范围内,前推段锥度的增加可以提高混合液在前推段内的轴向速度和切向速度,进而可以获得更高的分离效率。当锥角达到15°时,可以获得最为理想的分离效果。此外,在不同深水环境下对该主动旋流分离器进行仿真计算表明,不同的环境压力对旋流器分离效率影响很小。

关键词：主动旋流分离器强制涡流深水油气田 RSM模型

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三维水翼空化流场的数值模拟研究

三维水翼空化流场的数值模拟研究

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第二十三届全国水动力学研讨会暨第十届全国水动力学学术会议

作者：赵伟国张凌新邵雪明浙江大学力学系流体传动与控制国家重点实验室

基于混合流模型对三维水翼的空化流场进行了数值模拟,相变过程通过汽相输运方程中的相变源项即空化模型得到;空化流具有密度可变,相间密度比较大的特点,因此空化流数值模拟的主要困难在于处理由于汽液相变而造成的密度变化,采用常规的RN... 详细信息

基于混合流模型对三维水翼的空化流场进行了数值模拟,相变过程通过汽相输运方程中的相变源项即空化模型得到;空化流具有密度可变,相间密度比较大的特点,因此空化流数值模拟的主要困难在于处理由于汽液相变而造成的密度变化,采用常规的RNG k-ε湍流模型,很难对空化现象进行准确模拟;本研究采用修正的RNG k-ε湍流模型对控制方程进行封闭。数值结果表明,三维水翼空化具有展向三维特性,回射流以及侧向射流是三维水翼片空化失稳、云空化产生的主要原因。

关键词：水翼空化数值模拟回射流侧向射流

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水平槽道中颗粒悬浮湍流的双重直接数值模拟

水平槽道中颗粒悬浮湍流的双重直接数值模拟

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中国力学大会2011暨钱学森诞辰100周年纪念大会

作者：余钊圣邵雪明吴腾虎浙江大学力学系流体传动与控制国家重点实验室杭州310027

本文采用虚拟区域方法对水平槽道中的大颗粒悬浮流动进行了双重直接数值模拟，研究了槽道雷诺数为5000时两种不同尺寸的颗粒在不同沉降系数和体积浓度下对湍流场的影响。结果表明：颗粒削弱了流向脉动速度均方值在极值处的强度，但加强... 详细信息

本文采用虚拟区域方法对水平槽道中的大颗粒悬浮流动进行了双重直接数值模拟，研究了槽道雷诺数为5000时两种不同尺寸的颗粒在不同沉降系数和体积浓度下对湍流场的影响。结果表明：颗粒削弱了流向脉动速度均方值在极值处的强度，但加强了其它处(即非常靠近壁面和远离壁面区域)的流向脉动速度强度以及整个下半槽道内法向脉动速度强度、展向脉动速度强度和雷诺应力。在形成颗粒沉积层的情况下，颗粒层起到了类似粗糙壁面的效应，部分从颗粒表面脱落的旋涡抬升进入中心区，极大地增加了中心区的湍流强度。

关键词：颗粒悬浮流动湍流场虚拟区域法数值模拟水平槽道

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