针对水下岩石台阶爆破过程中破碎块体复杂的受力运动及其堆积过程, 采用FLUENT-EDEM流固耦合的数值计算方法, 在颗粒间引入平行键与Hertz-Mindlin接触模型, 通过巴西劈裂实验与数值计算的结果对比, 标定了平行键的参数, 并建立了水下台阶爆破模型, 分析了水对岩体破碎和运动的力学作用机理, 研究了水下台阶块体颗粒鼓包抛掷的整个运动过程, 讨论了块体速度、块体分层堆积和流场特点。结果表明: 块体颗粒堆积分层与其初始速度以及位置高度有关, 台阶中部块体颗粒相对位置较高, 在爆炸荷载作用下水平运动距离最远, 上部堵塞部分的块体颗粒受爆炸荷载作用小, 其主要在重力与浮力作用下翻滚覆盖在中部块体颗粒层之上。起爆初期爆炸能量主要是破碎岩石, 水体无明显流速, 随着块体颗粒的鼓包抛掷运动, 台阶前表面附近的流体流线速度最大, 当块体颗粒开始滚动滑落时, 流线则主要受到颗粒的运动形式影响。另外, FLUENT-EDEM流固耦合的数值计算模型能精确模拟水下台阶爆破块体运动问题, 可为水下岩体爆破工程提供新的研究手段。

提出了一种利用热尾迹区分水下航行器和水面航行器的手段。通过分析热尾迹红外图像, 借鉴等位面的概念, 提出了一种基于温度场剖面的航行器热尾迹识别算法。首先构建热尾迹红外图像的三维示意图, 然后在此基础上通过全局温度特征确定的等间隔温度剖面来对其进行分割, 最后将反映温度分布离散程度的自定义参数 sigma和反映温度分布离散程度变化情况的自定义参数 delta作为特征来判断热尾迹所属类别。结果表明本文所提出的识别算法能有效判断热尾迹所属类别。

提出一种新的柔性抛光技术——液浮法抛光, 通过软件仿真及实验对其进行探索性研究。针对抛光液为具有剪切增稠效应的流体, 利用软件对该类液体的液浮法抛光技术模型进行流场分析, 得到液浮抛光模型的流场压强、剪切力分布情况。仿真结果表明, 液浮抛光技术对被加工件表面具有一定的剪切效果, 可以实现对工件材料的去除。搭建实验平台, 设计一组实验, 其中配置以粒径12 nm的二氧化硅为溶质, 分子量200的聚乙二醇为溶剂的非牛顿幂律流体作为抛光液的剪切增稠基液(其中二氧化硅质量分数为9 %), 加入质量分数为18 %的氧化铈作为磨料的抛光液, 对于初始粗糙度为23.97 nm的K9玻璃经过90 min的抛光, 其粗糙度可达到1.023 nm, 实验结果表明, 该技术可用于光学元件的抛光加工。

基于蒙特卡罗程序JMCT2.2和商用CFD程序FLUENT, 通过C++语言, 采用外耦合的方式开发了一套耦合接口程序。利用JMCT网格和FLUENT计算域之间一一映射的方式完成物理模型和CFD模型之间的网格匹配, 实现了物理模型的简单划分和CFD模型网格的精细划分。利用该耦合程序计算了压水堆单根燃料棒模型和3×3带水洞的燃料子组件模型, 并与MCNP与FLUENT耦合计算结果进行对比。计算结果表明, 使用本文的方法, 耦合JMCT程序与FLUENT程序能够用于物理-热工耦合计算并准确提供其反馈参数。

针对激光熔覆过程, 建立FLUENT三维瞬态熔化-凝固模型, 研究由表面张力梯度引起的Marangoni流对熔池温度、温度梯度、熔体冷却速率和流动行为的影响。研究结果表明, 激光熔覆区域的温度场基本呈椭圆形分布, 且在Marangoni流影响下, 熔池内温度、温度梯度和冷却速率均低于无Marangoni流影响下的温度、温度梯度和冷却速率。同时, 在Marangoni流影响下, 熔池表面的熔体流向为径向向外, 形成两个方向相反的涡流, 并在表面引发流速奇异双峰现象, 即熔池中心流速最小而两侧流速最大。随着熔池深度的增加, 流速奇异性逐渐消失。

液晶玻璃基板在线检测过程中对玻璃板在垂直方向上的变形量有严格的要求, 为了确定在指标要求光学检测精度下的喷嘴间距。本文基于弹性薄板的小挠度弯曲理论对气浮支承下的液晶玻璃板进行理论分析, 推导出液晶玻璃薄板在吹吸喷嘴作用下的最大挠度计算公式, 分析得出最大挠度与通孔间距的二次方、载荷集度成正比; 通过Fluent对液晶玻璃基板气浮支承系统进行仿真, 得到了不同的喷嘴孔间距下的载荷分布以及玻璃基板最大位移处受到载荷的准确值, 从满足玻璃板最大位移要求、气膜面的压力分布状况及经济性方面综合考虑得到气膜单元的通孔横向间距范围, 给出了采用气浮支承传输的液晶玻璃基板光学检测仪器的喷嘴布置参数, 即喷嘴的合理间距应处于20~25 mm 之间。

在反应堆物理-热工耦合过程中，网格划分尺度会影响计算精度和计算时间。利用蒙特卡罗程序和FLUENT程序，对压水堆单棒模型进行不同尺度的网格划分，评估网格划分尺度对耦合结果的影响，得到单个网格中密度差值、温度差值对有效增殖因子和功率分布引入的误差。研究表明当燃料温度差值小于50 K，慢化剂密度差值3 kg/m3时，有效增殖因子相对误差小于10-4，功率相对误差小于1%。使用该规律，对典型的压水堆单棒模型和3×3通道模型进行网格划分并进行耦合计算。结果表明，单棒模型网格总数减少至1/100，计算时间减少至1/4，3×3通道模型网格总数减少至1/50，计算时间减少至1/10，但其结果仍然精确有效。

建立飞机几何模型进行非结构化网格处理, 基于 Fluent软件对飞机在外流场作用下的气动热进行了数值模拟计算, 综合考虑尾喷管、尾焰辐射对飞机机身温度的影响, 获得飞机表面的温度分布数据, 然后基于反向蒙特卡洛法建立飞机机身红外辐射特性计算模型, 利用辐射传输方程计算尾焰红外辐照度, 通过灰度转换获得飞机的红外图像。

高增益包层并联多通道流量分配特性直接影响其传热效率,在初始设计中,缺少简洁有效的设计方法。采用Fluent程序对U型布置并联多通道的流量分配特性进行数值模拟,通过敏感性分析,确定了影响流量分配特性的支管长度、支管横截面积、支管个数以及总管横截面积等重要参数,提出了预估流量分配特性的方法。分析表明,无量纲参数Kfd越低,流量分配越均匀; 当Kfd低于0.03时,流量丧失比低于5%。