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关键词： 超疏水壁面   沟槽壁面   Ω_(M)方法   涡密度   减阻  

摘要： 为探究微结构壁面湍流减阻机理,采用粒子图像测速技术(PIV)观测微结构壁面的水流特性,分别对超疏水壁面和微沟槽壁面的流速发展、雷诺切应力变化及涡的分布规律进行分析。引入流速的概念,对Omega(Ω)涡识别方法进行改进,建立新的Ω_(M)涡识别方法,并采用该方法对近壁面涡结构进行识别,提出液流涡密度定义,定量分析近壁处不同强度涡的分布,为研究微结构壁面减阻机理奠定基础。研究结果表明:在相同雷诺数下,边界层内流速由大到小分别为超疏水壁面、微沟槽壁面和光滑壁面,两种微结构壁面对数律层流速分布与光滑壁面相比明显外移,说明微结构壁面具有减阻效果;雷诺切应力随法向无量纲距离y+的增大而先增大后减小,其中,超疏水壁面雷诺切应力的最大值与其他壁面相比最小;采用Ω_(M)方法对近壁处涡进行识别,发现近壁0.1倍水深内,两种微结构壁面上水流中涡结构以弱涡为主,在0.2倍水深内开始出现强涡;与光滑壁面相比,微结构壁面近壁处水流弱涡的涡密度增加,强涡的涡密度减小,说明微结构壁面抑制了水流中强涡的发展;在3种壁面中,微沟槽壁面的减阻率大于7.60%;超疏水壁面的弱涡涡密度大,强涡涡密度小,减阻效果最好,减阻率大于9.48%。微结构壁面可有效降低水流输运能耗、提高其输运效率。

关键词： 渠道   优化   设计   数值模拟   水力性能   扩散段  

摘要： 移动式量水槽较固定式具有不易淤积、可移动多处重复使用等优点,流线型外形的量水槽水力性能好,量水槽的扩散段对水力性能影响大,然而当前还缺乏扩散段的设计原理与方法方面的研究。为了研究量水槽结构型式对水力特性的影响,为流线型量水槽结构设计提供理论指导,该研究建立D40U型渠道模拟模型,其后用FLOW-3D对35、45和55 L/s流量下的半椭圆+半椭圆、半椭圆+抛物线、半椭圆+圆弧、半椭圆+Myring曲线和鱼形量水槽进行模拟,结合原型试验验证数值模拟效果,探讨扩散段设计原则与方法。最后基于isight平台对水力性能较好的半椭圆+Myring曲线和鱼形量水槽进行结构优化。结果表明,45 L/s流量下不同进水口距离下水深数值模拟与试验值相对误差为0.1%~1.3%,上游、喉口和下游断面流速相对误差分别为0.19%~6.63%、0.06%~6.15%和0.02%~6.22%,模拟结果精度高。5种量水槽上游佛汝德数均小于0.5,最大壅水高度为5.71 cm,均满足测流精度和渠道安全要求。其中,半椭圆+Myring曲线量水槽水头损失和壅水高度最低,半椭圆+半椭圆量水槽临界淹没度最高,佛汝德数最小。量水槽扩散段设计原则为:在略微减少临界淹没度的条件下,扩散段前半段设计为曲率较大的曲线,以降低上游壅水高度;后半段设计为曲率相反且曲率较小的曲线,以改善过流流态,平顺水流,降低水头损失。优化后的半椭圆+Myring曲线和鱼形前半段曲率增大,后半段曲率减小,壅水高度和佛汝德数均有所降低,水头损失分别降低5.5%和6.3%,优化后曲线线型满足扩散段设计原则。研究可为流线型量水槽结构设计与优化提供理论指导。

关键词： 矿山机电一体化   自动化水平   远程监控   安全监测  

摘要： 矿山机电一体化控制系统是保障矿井安全生产的关键要素,它通过提高作业自动化、远程监控设备、优化通风排水系统,显著提升了矿井的安全管理水平。在安全监测方面,机电一体化控制系统系统实现了瓦斯浓度、温湿度、巷道变形等关键指标的实时监测,有效预防了灾害发生。同时,在应急管理中,机电一体化控制系统保障了应急通信、供电和救援指挥系统的高效运行,提高了应对矿井突发事件的能力。

关键词： 热轧薄带钢   层流冷却   低温区宽度预测模型   边部遮蔽   有限元模拟  

摘要： 针对卷取温度为660~680℃的Q235B热轧薄带钢在层流冷却过程中由于边部过冷易出现板形缺陷的问题,建立了2 250 mm热轧生产线边部低温区宽度SC预测模型,预测误差控制在±6 mm,建立了热轧薄带钢层流冷却有限元模型,对比模拟了层流冷却和等宽边部遮蔽策略下冷却过程中带钢宽度方向的温度场、相变比例和残余应力分布。结果表明:层流冷却过程中,带钢边部与中部存在300℃温差,低温快冷使得边部出现体积分数约33.48%的贝氏体,并同时产生拉应力与压应力;应用等宽边部遮蔽后,将带钢边部和中部温差控制在±15℃内,消除了边部贝氏体组织,同时将边部和中部的铁素体相变体积分数差值由18.6%降低到5.11%,使得相变比例和残余应力分布更加均匀,改善了冷却板形,消除了带钢边浪缺陷。

关键词： 激波/湍流边界层干扰   直接数值模拟   流动结构   流动分离   湍动能  

摘要： 激波/湍流边界层干扰是高超声速飞行中常见的流动现象,平板-压缩拐角存在于飞行器进气道、翼舵等,是研究激波/湍流边界层干扰的标准构型。采用直接数值模拟方法研究了马赫数6.0、40°压缩拐角的高超声速强激波/湍流边界层干扰问题。在上游湍流边界层内,近壁流动以高低速条带结构为主;当流动进入干扰区后,流向条带消失,同时形成具有三维特征的流动结构。在强激波作用下,分离长度超过10个边界层厚度。流动再附后,壁面摩阻、压力及其脉动峰值分别达到上游湍流边界层的8.9、36和124倍。干扰区内湍动能强度显著增加,其峰值是边界层峰值的6.4倍。研究发现激波运动、分离剪切层是湍动能强度增加的主要原因。

关键词： 壁模型大涡模拟   壁湍流   OpenFOAM   槽道流   周期山绕流  

摘要： 壁模型大涡模拟方法避免了直接求解壁面边界层黏性子层的巨大计算成本,使得大涡模拟在复杂壁面湍流问题中的应用具有可行性。论文采用基于OpenFOAM开发的壁模型大涡模拟求解模块,对不同雷诺数下充分发展的槽道流动和周期山绕流的壁湍流问题开展数值模拟,分析不同壁面模型、壁面网格分辨率对壁模型大涡模拟数值求解精度的影响。研究结果表明,相较于壁面解析大涡模拟,壁模型大涡模拟能在保持相当求解精度的前提下大幅降低计算中的网格成本。在充分发展的湍流问题中,平衡型壁面模型能取得较高的数值求解精度,但在涉及流动分离的壁湍流问题中,平衡型壁面模型求解精度不高,应采用计及流向压力梯度的非平衡型壁模型。

关键词： 无人机编队   队形重构   人工势函数   约束动力学  

摘要： 针对无人机编队重构中变换过程复杂以及响应速度慢的问题,提出基于改进人工势函数与动态约束的编队重构方法。首先,改进人工势函数并建立虚拟力场以及无人机编队模型;其次,使用受动态队形约束的动力学模型描述编队运动将编队运动,建立含有拉格朗日系数的约束动力学方程;然后,采用罚函数法代替拉格朗日系数的方法求解无人机编队的运动学方程;最后,设计二维平面以及三维空间中编队重构场景,开展仿真实验。结果表明,三维空间中编队在0.48s后完成队形变换,扩展编队2.78s后完成队形变换,且变换前后均保持队形稳定。

关键词： 教育心理学家   思维水平   学生学习结果   生物学试卷   试题评析   关联结构   澳大利亚   高考  

摘要： SOLO(Structure of the Observed Learning Outcome)分类理论是由澳大利亚教育心理学家彼格斯提出的一种对学生作答某一问题时所表现出来的思维水平进行等级描述的质性评价方法。依据学生思维层级从低到高的顺序划分为前结构水平(P)、单点结构水平(U)、多点结构水平(M)、关联结构水平(R)、抽象拓展结构水平(E),较好地体现了对学生学习结果由量变到质变的测评。

关键词： 高考语文试卷   重题   避重  

摘要： 以高考语文试卷重题为研究对象,论文先从内容、对象、程度等方面对语文试卷重题进行界定,继而分析面临的重题困境,包括考查范围有限、高考卷种不同、所处时期不同等,并从制度建设、命题理念、试题设计、素材选取等四个方面提出避重策略。文章有助于加深对国家教育考试重题问题的认识,并为相关考试命题避重查重工作提供参考。

关键词： 海洋热浪   湍流热通量异常   浮标观测   通量数据集  

摘要： 2019年夏季,东北太平洋地区经历了一次名为“Blob 2.0”的海洋热浪事件,对海洋生态系统造成了严重影响。利用美国国家数据浮标中心的浮标观测资料、全球客观分析通量产品OAFlux,以及大气再分析数据集ERA5、NCEP2和MERRA-2,综合分析了“Blob 2.0”事件期间海气湍流热通量的特征,并研究了其物理因素。浮标观测显示,在“Blob 2.0”事件期间,潜热通量呈现正增长趋势,而感热通量呈现负增长趋势,这一现象可归因于海气比湿度差呈正增长,而风速和海气温差呈负增长。评估结果表明:4种通量数据产品都低估了潜热通量的增长,ERA5的增长率与浮标最为接近。对于感热通量,MERRA-2和NCEP2产品的增长趋势与浮标观测相同,其中MERRA-2的增长率更接近;而OAFlux和ERA5产品的增长趋势与观测相反。