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流体力学论文摘要范文流体力学论文摘要写 中国风电行业发展十分迅速,总装机容量和新增装机容量已达到世界第一,主力机型将从兆瓦级发展到多兆瓦级(,5 MW),风资源已从陆地扩展到海上,这些变化将带来一系列新的问题.本文将就目前风力发电行业中的流体力学问题进行综述和探讨,总结其研究现状及取得的进展.主要包括大气边界层风特性、局部复杂地形影响及微观选址、风力机尾流干扰、风力机专用翼型族、风力机性能计算、气动弹性、海上风力发电的基础及水力作用等问题.此外,还针对目前发展迅速的计算流体力学问题进行了讨论.最后指出中国风电技术的不足及措施. 回顾流体力学发展的历史.概述迄今在其各个分支领域中已取得的主要成就以及力学大师,中国老一辈科学家的重要贡献.分析不同时期的发展特点,尤其是近年来,由于计算流体力学日臻成熟,非线性力学取得重大进展,新兴学科分支不断涌现,形成了现代流体力学的发展阶段.展望在世纪,流体力学的基础研究和应用研究必将在经济建设和社会发展的各个方面发挥重要作用. 计算流体力学是流体力学的一个分支.它用于求解固定几何形状空间内的流体的动量、热量和质量方程以及相关的其它方程,并通过计算机模拟获得某种流体在特定条件下的有关信息,是分析和解决问题的强有力和用途广泛的工具.对计算流体力学的发展和应用进行了综述并对其发展趋势做了探讨. 硫酸铵是一种重要的氮肥.工业上硫酸铵通常是由炼钢的焦炉气被硫酸吸收后得到,或者是从生产己内酰胺的副产品中提取.为了改善饱和器结晶硫酸铵过程中,生成的晶体颗粒较小,粒度分布不均匀,色度不理想,并伴有晶体聚结现象发生等问题.本文对硫酸铵结晶工艺进行了系统的研究,并在此基础上,运用计算流体力学方法,对硫酸铵结晶器进行了模拟和优化,并对硫酸铵结晶过程进行了多相模拟. 使用激光法测定了硫酸铵在纯水、硫酸和硫酸铁溶液中的溶解度,以及硫酸铵在纯水、硫酸和硫酸铁溶液中的超溶解度和介稳区.并应用Apelblat双对数经验方程关联了硫酸铵在不同溶剂中的溶解度随温度的变化关系. 采用间歇动态法对硫酸铵蒸发结晶过程的动力学进行了实验测定.测得了硫酸铵晶体的粒度分布,并回归得到了硫酸铵在纯水溶液和原料液中的成核速率及生长速率方程的参数.讨论了溶液酸度以及杂质离子对于结晶动力学的影响. 考察了投加晶种,搅拌速率,蒸发温度,pH值等操作参数,对结晶过程最终产品粒度分布和晶形质量的影响,确定了硫酸铵结晶工艺的最优的操作条件.利用实验得到的物性参数和优化的工艺条件,对实验室尺寸、2.5L小试尺寸和456.78m3工业尺寸进行了硫酸铵的结晶器的流场模拟.考察了不同尺寸结晶器内流体流动的速度大小、方向和剪切率,计算出搅拌桨的理论单位体积输入功率.同时还比较了使用PBT搅拌桨和三叶推进式搅拌桨的流场变化. 在实验的基础上,使用欧拉-欧拉多相模型,在工业尺寸的间歇DTB结晶器中对硫酸铵结晶过程多相流进行了模拟.采用分组法求解硫酸铵结晶过程的粒数衡算方程,建立并推导了关联硫酸铵结晶过程成核速率和生长速率的相间质量传递模型,对硫酸铵的晶体粒度分布,进行了直接的模拟,并得到了工业尺寸DTB结晶器内硫酸铵的粒度分布数据. 依据间歇DTB结晶器欧拉法多相模拟的结果,优化工业尺寸的硫酸铵连续DTB结晶器,并讨论了搅拌速率对连续结晶器内流场的影响.应用拉哥朗日离散相模型,考察了粒度为10m、800m和2000m的硫酸铵晶体在连续结晶器内的悬浮效果. 气液(浆)反应器广泛应用于石油化工、生物化工、能源化工和环境工程等领域.对该类反应器的流体力学行为进行深入研究,可以为优化现有反应器的操作和开发设计更高效的新型反应器提供指导,对于解决日益严峻的能源和环境问题具有重要意义.本文以合成气一步法二甲醚合成的反应器开发为应用背景,采用实验测量和数值模拟相结合的方法对气液(浆)反应器的流体力学行为进行了系统的研究,主要内容包括以下几个方面:研究和开发了相关的多相流测量方法.开发了用于气泡行为研究的光纤探头测量技术,进一步完善了探头技术的信号分析和数据处理方法,开发了相应的数据处理软件.对超声多普勒测速仪DOP2000用于液固和气液两相流测量进行了研究,提出了测量液固体系固含率的方法,实现了在气含率较低时对气液体系中气泡速度和液体速度进行同时测量.采用探头经过改进的激光多普勒测速仪对气含率较高条件下气液体系的液速进行测量,得到了较好的结果. 计算流体力学是流体力学的一个分支.它用于求解固定几何形状空间内的流体的动量、热量和质量方程以及相关的其它方程,并通过计算机模拟获得某种流体在特定条件下的有关信息,是分析和解决问题的强有力和用途广泛的工具.对计算流体力学的发展和现状进行了综述并对其发展趋势做了探讨. 低温等离子体放电技术被广泛应用于半导体集成电路工艺中,比如刻蚀、去胶、沉积、清洗和掺杂等工艺过程.在实现对这些工艺过程的精细控制过程中,等离子体的性质起到关键作用,例如等离子体的高密度、大面积均匀性和能量可控等性质.对等离子体性质研究有三种不同的手段,即理论分析、数值模拟和实验诊断,其中数值模拟(或仿真)是最为方便快捷的手段.常用的数值模拟方法包括流体力学模型、PIC/MC(Particle in cell/Monte Carlo)模型和混合模型.其中流体力学模型的显著优点是计算速度快,计算效率高,可以准确快速的确定等离子的宏观参数,是大面积PECVD (Plasma enhanced chemical vapor deposition)腔室放电模拟的最佳选择.流体力学模型可以求解出各个粒子宏观参量的空间分布,包括密度、温度等,并且根据不同的应用需求,可以建立一维、二维和三维的流体力学模型. 本文采用二维流体模型,对双频容性耦合等离子体的氩放电情况进行模拟.在流体模型中,我们分别根据离子的全动量方程和漂移扩散近似编写了两种数值模拟代码.为了验证该模型的可行性和正确性,我们使用商业软件SOL来与上述两种算法进行对比测试.SOL软件是以结构力学计算为主的商业软件,采用的是有限元法并且配有单独的等离子模块.结果给出了电子和离子密度,以及电子温度、轴向电位降的分布情况,并进行了简要的分析. 第一章简要的介绍了等离子体的概念、等离子体的产生、等离子体在半导体行业的应用以及等离子体放电的常用模型. 第二章系统的介绍了流体力学模型所涉及到的方程,详细列出了电子、离子和中性粒子所对应的求解方程组.同时给出了本文模拟所用的腔室结构. 第三章详细的对氩气等离子体放电的流体力学模型进行了测试,测试过程包括采用SOL软件对流体力学模型下动量方程算法和漂移扩散近似算法进行了对比测试验证.验证参数首先选取了一组实际PECVD工艺中常用的参数进行了放电测试,随后又测试了不同气压和高频电压对等离子体参数(电子和离子的密度、电势和电子温度)的影响.模拟结果表明：增大气压、高频频率和高频电压均能够有效的提高等离子体密度.其中高频频率对等离子体密度的调制作用相对最强.另外,提高气压、增大高频频率或者减小高频电压能够改善等离子体径向分布的均匀性.低频频率对等离子体密度的影响作用很小,基本可以忽略.等离子体电势与高频电源的电压有直接关系.气压增大,粒子碰撞几率增加,能量损失增加,导致电子温度减小.结果显示,流体力学中两种算法和SOL的对比情况基本一致.在验证了我们仿真平台的可行性与正确性之后,又细致的研究了高频频率和低频频率在流体模型两种算法情况下对放电情形的影响.结果表明：高频频率的增大能够明显的提高等离子体密度,低频频率对等离子体密度影响很小. 第四章模拟了腔室结构、时间步长以及空间步长对等离子体参数的影响.结果表明：电极半径的增加会使等离子体径向分布的均匀性变差.在一定范围内增大极板间距,能够有效的提高等离子体的密度,同时边缘效应会逐渐减弱,使电极边缘处的等离子体密度峰值相对减小,进而提高了等离子体径向分布的均匀性.时间步长对等离子体密度的影响不大,时间步长的选取要与空间步长很好的对应起来才能得到更准确的模拟结果.对空间网格进行加密计算,可以发现等离子体密度曲线更为光滑,结果的精确性也有所提高.但是网格取的太密会严重的影响计算速度,所以要根据实际情况,选择适合的网格数. 计算流体力学(CFD)是科学计算可视化的一个重要的研究应用领域,文章就计算流体力学的可视化技术及其研究进展进行了综述.计算流体力学的可视化内容主要有计算域的显示、计算过程及计算结果的显示与分析等.可视化技术具体可以分为对于标量场、矢量场及张量场的可视化,其中又分别包含了多种显示技术,其中,矢量场的可视化技术包括三维流场表示方法、实时动态显示以及三维交互技术仍是研究的重点,计算流动显示技术及可视化模型的软件化研究也处在迅速的发展中. 综述了流速流态、攻角以及颗粒性质等流体力学因素对冲刷腐蚀的影响机制, 讨论了流体力学因素的重要性、流体力学条件的描述、关键的流体力学参数以及扰流条件下局部流速流态的获取,并论述了如何从流体力学方面控制冲刷腐蚀 道路交通流的运行状态直接影响整个城市交通系统的稳定性,一旦城市交通系统失稳将给社会环境带来各种不利因素,如交通堵塞、环境污染、资源浪费、事故频发等.本文利用格子流体力学理论研究了封闭系统和开放系统中的宏观交通流建模问题.一方面,在封闭系统中借助智能交通系统理念,分别构建了单车道、双车道格子流体力学模型,并对模型进行线性和非线性分析,通过数值仿真验证理论分析结果,进一步在亚稳态区域研究不同扰动在交通流中的演化情况；另一方面,城市交通系统本身就是开放的复杂巨系统,而其中交通瓶颈是阻碍交通系统运行状态的集中点,也是引起城市交通病的症结所在.本文将新建的道路交通模型应用到不同类型的交通瓶颈中,重现了实测观察到的交通流拥挤模式,分析不同交通拥挤模式演化机理及形成条件.具体来讲,本文研究工作包括如下几个方面： (1)首先在封闭系统中,借助智能交通系统,充分考虑前面多个格子的密度信息对当前格子的影响,建立基于密度差格子流体力学合作驾驶模型.采用线性稳定性理论和摄动理论对新建模型进行分析,前者可以得到模型的线性稳定性条件,后者推导出了描述拥挤区域密度波的mKdV方程,同时求得了关于密度的扭矩-反扭矩解.通过数值仿真发现合作驾驶能够提高交通流的稳定性.其次,把单车道密度差格子流体力学模型扩展到双车道,建立双车道格子流体力学模型.与合作驾驶模型一样,通过上述两种理论方法和数值模拟对该模型中的交通流特性进行了理论分析和仿真研究.结果表明：在双车道系统中考虑密度差的作用同样可以提高交通流的稳定性. (2)进一步依据Kerner三相交通流理论中描述的同步流特征,单纯的密度并不能完全反映拥挤区域的交通流状况,因此本文考虑下游多个格子的流量信息建立合作驾驶模型.通过对所构建的新模型进行理论分析得到解析的线性稳定性条件,通过非线性分析方法对模型进行分析,推导出了其mKdV方程并求得解析解.在上述分析的基础上,本文采用敏感系数-密度的相空间图阐述了流量差信息在改善交通流稳定性方面的作用.并通过数值模拟得出在ITS系统中合作驾驶的最优作用范围.此外,通过延伸研究将流量差作用引入到双车道封闭系统中,建立了考虑流量差的双车道格子流体力学模型.不仅从理论上对模型进行了线性和非线性研究,还对亚稳态区域扰动随时间的演化情况进行了仿真研究,同样得到了有意义的结论. (3)基于本文所构建的双车道密度差模型,在封闭系统中采用摄动方法推导模型的KdV方程,此方程中通过逆散射变换求得准确的孤子解.在开放边界条件下对模型进行数值模拟,得到随着时间的推移保持其形状不变且向上游传播的孤子.此外,本文通过在开放系统下游设置格子的密度以随机扰动的方式进行波动研究实测阻塞交通流模式.通过调整系统初始密度,系统复现了各种实测交通流拥挤模式,并给出了这些拥堵模式的相基本图.实测的拥挤模式主要包括：运动局部阻塞、引发的时走时停交通波、震荡拥挤流和均匀拥挤流.此外,通过数值模拟,给出了相基本图中所有交通流模式的时空演化图. (4)为克服密度差双车道格子流体力学模型中会出现车辆倒退的现象,本文采用改进的换道规则和流量转移函数,建立了新的双车道格子流体力学模型.新模型不同于