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黏弹性流体基铜纳米流体流动与传热实验研究 被引量:7
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作者 李凤臣 +3 位作者 周文武 徐鸿鹏 李东 何玉荣 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期366-370,共5页
成功建立了流体流动阻力和换热性能测试实验台,在45℃的流体温度下,对不同铜粒子体积分数和基液浓度的纳米流体在湍流状态下的对流换热特性和流动阻力进行了实验测量。实验结果表明:黏弹性流体基液中添加纳米粒子后,在降低对应基液减阻... 成功建立了流体流动阻力和换热性能测试实验台,在45℃的流体温度下,对不同铜粒子体积分数和基液浓度的纳米流体在湍流状态下的对流换热特性和流动阻力进行了实验测量。实验结果表明:黏弹性流体基液中添加纳米粒子后,在降低对应基液减阻率的同时能明显增强传热性能.例如,将1.0%体积分数的铜纳米粒子添加到质量分数为6×10^(-4)的基液中所形成的黏弹性流体基纳米流体其综合性能指数K=0.47,表现了很好的传热强化和减阻性能. 展开更多
关键词 黏弹性流体基铜纳米流体 减阻率 传热恶化率 综合特性
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减阻剂水溶液内弹体入射超空泡特性实验研究 被引量:5
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作者 李凤臣 邹志林 +2 位作者 蔡伟华 张红娜 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期857-862,共6页
采用高速射弹方法实验研究了子弹入射水中及表面活性剂减阻剂水溶液中产生的超空泡形态特性。利用气动卷钉枪向水及质量分数为1×10^(-4)、5×10^(-4)和1×10^(-3)的三种不同浓度十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)表面活性剂水溶... 采用高速射弹方法实验研究了子弹入射水中及表面活性剂减阻剂水溶液中产生的超空泡形态特性。利用气动卷钉枪向水及质量分数为1×10^(-4)、5×10^(-4)和1×10^(-3)的三种不同浓度十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)表面活性剂水溶液中射弹,同时用高速摄像机记录子弹的运动过程及产生的超空泡形态。实验结果表明,相同入射条件下子弹入射CTAC水溶液产生的超空泡比入射水中产生的超空泡的尺寸大,维持的时间更长,表明子弹在CTAC水溶液中受到的阻力更小。 展开更多
关键词 超空泡 表面活性剂 湍流减阻
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镓铟锡液滴撞击泡沫金属表面的运动学特性研究 被引量:6
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作者 尚超 +1 位作者 张杰 倪明玖 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第2期380-391,共12页
常温下为液态的镓铟锡合金以其优异的导热性能在具有特殊要求的传热领域有着重要的应用价值,与传统流动介质相比较大的表面张力使得其产生的流动现象必有所区别.本文研究镓铟锡所形成的液滴撞击泡沫金属表面后所产生的铺展、回缩及回弹... 常温下为液态的镓铟锡合金以其优异的导热性能在具有特殊要求的传热领域有着重要的应用价值,与传统流动介质相比较大的表面张力使得其产生的流动现象必有所区别.本文研究镓铟锡所形成的液滴撞击泡沫金属表面后所产生的铺展、回缩及回弹现象.采用高速相机拍摄液滴投影轮廓随液滴运动的变化过程,并通过图像处理获得不同撞击速度、底板表面孔径下的液滴铺展系数、中心位置轮廓高度以及液滴回弹后在空中的振动特性.研究结果表明:具有较高表面张力的镓铟锡液滴的铺展系数随无量纲时间的变化在铺展初始阶段仍满足常规流体的1/2次幂关系,只在铺展后期与底板的无量纲孔径有关系;液滴的最大铺展系数在较小无量纲孔径底板大于在光滑镍板,且随底板无量纲孔径增大而逐渐减小;在回弹过程,由于底板孔隙结构的存在使得液滴回弹后在空中的振动呈现3种形态:规则的横向和纵向振动、带旋转的横向和纵向振动以及旋转振动;最后,通过对振动频率的拟合和分析,进一步拓展了传统振动频率理论公式在非规则振动过程预测中的应用. 展开更多
关键词 金属液滴 泡沫金属底板 铺展系数 回弹 形状振动
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黏弹性流体纯弹性不稳定现象研究综述 被引量:3
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作者 张红娜 +3 位作者 李小斌 蔡伟华 张彦 李凤臣 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2010年第5期495-516,共22页
近年来黏弹性流体流动的纯弹性不稳定现象引起了越来越多学者的关注与研究,与牛顿流体惯性不稳定现象不同,这种现象是由黏弹性流体流动中的弹性应力和黏性力之间相互作用,使得在较低的雷诺数Re下即可产生复杂的流动分岔不稳定现象.当流... 近年来黏弹性流体流动的纯弹性不稳定现象引起了越来越多学者的关注与研究,与牛顿流体惯性不稳定现象不同,这种现象是由黏弹性流体流动中的弹性应力和黏性力之间相互作用,使得在较低的雷诺数Re下即可产生复杂的流动分岔不稳定现象.当流动中的弹性数较大时,在Re<<Rec(惯性不稳定性产生的临界雷诺数)下,黏弹性流体流动中也可能产生完全由弹性应力引起的纯弹性不稳定现象.以Taylor–Couette流动为基础,对黏弹性流体流动中产生纯弹性不稳定现象的研究现状从实验、理论分析和数值模拟3个方面进行总结.通过对比这3个方面,总结了弹性流动不稳定现象发生的过程与机理、流动不稳定性产生的影响因素及其作用方式,并对目前研究的不足之处以及今后可能的发展趋势作了分析和展望. 展开更多
关键词 黏弹性流体 流动不稳定性 Deborah数 弹性应力 惯性应力
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液态金属热对流典型流动结构实验研究
5
作者 程有基 陈新元 +1 位作者 倪明玖 《中国科学院大学学报(中英文)》 CSCD 北大核心 2023年第2期155-164,共10页
通过搭建长宽高比为1∶1∶2的实验方腔,系统性地研究低普朗特数(0.03)的镓铟锡合金在有/无磁场作用下所产生的热对流结构。实验中上下铜板的温差由2个恒温水浴来实现,通过在铜板上布置测温探头测量温度,在方腔侧壁布置超声波探头实现对... 通过搭建长宽高比为1∶1∶2的实验方腔,系统性地研究低普朗特数(0.03)的镓铟锡合金在有/无磁场作用下所产生的热对流结构。实验中上下铜板的温差由2个恒温水浴来实现,通过在铜板上布置测温探头测量温度,在方腔侧壁布置超声波探头实现对液态金属内部速度分布的测量。实验获得了3种典型的流动结构,无磁场环境下液态金属的流动在空间上呈现大尺度环流,靠近冷热端液态金属的温度无序波动,且速度分布符合热湍流的基本特性,为流动结构Ⅰ。当施加水平磁场,磁场极大地抑制对流运动,出现稳定的单涡胞运动结构,即流动结构Ⅱ和振荡的双涡胞运动结构,即流动结构Ⅲ。随后通过对3个不同测量位置的速度分布进行详细分析,深入解析水平磁场存在下的这2种流动结构的典型特征。 展开更多
关键词 热对流 液态金属 磁流体力学 单涡胞运动 振荡双涡胞运动
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金属流体速度的阵列探针测量方法研究
6
作者 张祥飞 +1 位作者 吕泽 张年梅 《实验力学》 CSCD 北大核心 2023年第1期37-46,共10页
不透明液态金属的速度测量在电磁冶金和核能领域具有十分重要的作用,能为相关现象的解释提供直接的数据支持。以电磁学中的欧姆定律为基础,搭建了一套多探针阵列的金属流体速度测量系统。通过设计探针的排布形式、数据采集系统和数据处... 不透明液态金属的速度测量在电磁冶金和核能领域具有十分重要的作用,能为相关现象的解释提供直接的数据支持。以电磁学中的欧姆定律为基础,搭建了一套多探针阵列的金属流体速度测量系统。通过设计探针的排布形式、数据采集系统和数据处理方法,以磁场环境下圆柱绕流问题为实验对象,实验验证了探针插入和排布方式对测量结果的影响,结果表明探针插入流体与探针紧贴壁面所测量得到的速度误差约为5%,而探针排布方式引起的测量误差为2.5%~10%。另外,实验中还发现阵列探针伸入到流体中不影响其对金属流体非定常波动频率的测量,流场的波动频率也不会受到周围探针的影响。 展开更多
关键词 金属流体 电势探针 磁流体动力学 磁场 流场测量
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黏弹性流体基纳米流体流变学特性 被引量:3
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作者 徐鸿鹏 李凤臣 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第S1期199-205,共7页
黏弹性流体基纳米流体(viscoelastic fluid based nanofluid,VFBN)是一种具有湍流减阻和对流换热相对强化特性的新型换热工质,其湍流减阻机理与流变学特性关系密切。通过对以2.5×10-3、5×10-3、1×10-2三种质量分数的十... 黏弹性流体基纳米流体(viscoelastic fluid based nanofluid,VFBN)是一种具有湍流减阻和对流换热相对强化特性的新型换热工质,其湍流减阻机理与流变学特性关系密切。通过对以2.5×10-3、5×10-3、1×10-2三种质量分数的十六烷基三甲基氯化铵/水杨酸钠水溶液为基液,粒子体积分数为0.1%、0.25%、0.5%、1.0%的铜纳米流体的剪切黏度、零剪切黏度以及松弛时间的测量,实验结果表明VFBN有明显的剪切稀变特性,同时纳米粒子的添加增大了基液的零剪切黏度,并导致基液黏弹性增强。以Giesekus本构模型为理论基础,利用实验参数得到了描述VFBN剪切黏度的实验关联式。 展开更多
关键词 纳米流体 黏弹性流体 界面流变学 剪切黏度实验关联式 纳米粒子 黏度
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黏弹性纳米流体湍流对流换热直接数值模拟 被引量:1
8
作者 李东 李凤臣 +3 位作者 张红娜 何玉荣 宇波 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期961-964,共4页
采用直接数值模拟方法,对黏弹性流体基纳米流体湍流在稳定加热的平板槽道区域中进行计算。假设流体为单相,利用实验数据拟合得到的公式计算流体的流变学参数,黏弹性流体网状结构和溶剂的相互作用采用Giesekus模型实现。假设温度为被动标... 采用直接数值模拟方法,对黏弹性流体基纳米流体湍流在稳定加热的平板槽道区域中进行计算。假设流体为单相,利用实验数据拟合得到的公式计算流体的流变学参数,黏弹性流体网状结构和溶剂的相互作用采用Giesekus模型实现。假设温度为被动标量,对速度场无影响。计算结果显示黏弹性纳米流体具有湍流减阻效果,且与黏弹性流体基液相比,增强了换热效果。 展开更多
关键词 纳米流体 黏弹性流体 直接数值模拟 湍流减阻 强化换热
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聚变堆相关的液态金属膜流初步实验研究 被引量:1
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作者 倪明玖 +4 位作者 任东伟 刘佰奇 齐天煜 胡建生 李建刚 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第6期1379-1386,共8页
在磁约束核聚变堆的面对等离子部件设计中,液态金属锂膜流因具有带走杂质、保护面对等离子固壁等优点而被认为是优选方案之一.然而,如何克服聚变堆中强磁场环境下产生的磁流体力学效应并形成大面积均匀铺展锂膜流动是目前亟需解决的问题... 在磁约束核聚变堆的面对等离子部件设计中,液态金属锂膜流因具有带走杂质、保护面对等离子固壁等优点而被认为是优选方案之一.然而,如何克服聚变堆中强磁场环境下产生的磁流体力学效应并形成大面积均匀铺展锂膜流动是目前亟需解决的问题.本文通过搭建室温液态镓铟锡回路和高温液态锂回路,开展了两种不同特性的液态金属膜流实验,并采用传统可视化方法获得了展向磁场存在时镓铟锡和锂在导电底板形成的液膜流动表面特征.实验结果表明:无磁场时,两种液态金属膜流流动表面波动特性与常规流体膜流均一致,即随着流动雷诺数的增加表面波动变得更为混乱;而展向磁场存在时,镓铟锡膜流表面波动变得更为规则,且沿着磁场方向平行排列,表现为拟二维波动的特征;而锂膜流却产生了明显的磁流体力学阻力效应,表现为在流动方向局部产生锂滞留现象,且滞留点随雷诺数增大向下游移动.最后通过膜流受力分析,进一步阐述了锂膜流受到比镓铟锡膜流更为严重磁流体力学效应影响的原因. 展开更多
关键词 液态金属 液膜流动 表面波 磁约束核聚变 磁流体力学
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三维Kolmogorov流动弹性湍流直接数值模拟研究 被引量:1
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作者 张红娜 李凤臣 +2 位作者 蔡伟华 李小斌 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期973-976,共4页
黏弹性流体弹性湍流现象是在极低雷诺数下(惯性效应可以忽略),完全由流体弹性引起的复杂湍流现象,在此条件下牛顿流体处于层流流态。该现象不仅具有与惯性湍流类似的一些特征,还具有其独特的特性,此外,其诱发机理与惯性湍流完全不同。... 黏弹性流体弹性湍流现象是在极低雷诺数下(惯性效应可以忽略),完全由流体弹性引起的复杂湍流现象,在此条件下牛顿流体处于层流流态。该现象不仅具有与惯性湍流类似的一些特征,还具有其独特的特性,此外,其诱发机理与惯性湍流完全不同。为了更深刻地认识弹性湍流特性及其产生机理,本文基于三维Kolmogorov流动采用直接数值模拟研究了该现象,包括弹性湍流流场及变形场特性,并在此基础上分析了其产生机理。 展开更多
关键词 黏弹性流体 弹性湍流 Kolmogorov流动 直接数值模拟
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水平磁场作用下液态金属自由射流破碎特性的实验研究
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作者 董泉润 倪明玖 《中国科学院大学学报(中英文)》 CSCD 北大核心 2022年第5期577-585,共9页
基于高速摄影系统,开展无磁场及水平磁场下液态金属三维自由射流实验,实现对无氧环境中最大We数为400、最大Ha数为30的液态镓铟锡(GaInSn)射流破碎形成液滴过程的观察。从射流形态、表面扰动和破碎长度3个方面分析射流破碎特性。无磁场... 基于高速摄影系统,开展无磁场及水平磁场下液态金属三维自由射流实验,实现对无氧环境中最大We数为400、最大Ha数为30的液态镓铟锡(GaInSn)射流破碎形成液滴过程的观察。从射流形态、表面扰动和破碎长度3个方面分析射流破碎特性。无磁场时,射流呈现9种不同形态,表面扰动呈现膨胀波和正弦波两种形式,且随着We数的增大,扰动振幅先减小后增大,破碎长度先增大后减小。当施加水平磁场时,射流呈现4种典型形态,射流前缘在垂直磁场线方向呈扁平状,沿磁场线方向呈椭圆状,且随着Ha数的增大,射流破碎长度整体呈现增长趋势,但在部分工况下会出现减小的现象。 展开更多
关键词 液态金属 自由射流 破碎特性 磁场环境
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液态锂限制器的铺展性测试平台设计及初步实验
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作者 王泽辉 刘佰奇 +2 位作者 陈龙 倪明玖 《核聚变与等离子体物理》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期264-269,共6页
为研究液态锂在电磁驱动限制器表面的铺展特性,设计了与EAST限制器接口相同的限制器测试平台。该平台运行时真空环境可达10^(-4)Pa,对被测限制器可加热至350℃。在限制器锂回路管道上,利用外部2T水平磁场以及竖直方向施加的最大为200A... 为研究液态锂在电磁驱动限制器表面的铺展特性,设计了与EAST限制器接口相同的限制器测试平台。该平台运行时真空环境可达10^(-4)Pa,对被测限制器可加热至350℃。在限制器锂回路管道上,利用外部2T水平磁场以及竖直方向施加的最大为200A的直流电流,形成电磁驱动力驱动下的锂液循环回路。测试平台设有顶部和正面两个观察窗,能够在可视化条件下,完成液态锂限制器的铺展性测试实验。基于该测试平台,对首次设计的双通路液态锂限制器,研究了不同实验温度和驱动电流下液态锂在限制器表面的流动铺展情况。结果发现,锂的流量和限制器表面结构是影响锂液铺展的主要因素。 展开更多
关键词 托卡马克 液态锂限制器测试平台 双通路液态锂限制器
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展向磁场作用下液态金属GaInSn多层膜流实验研究 被引量:1
13
作者 齐天煜 倪明玖 《中国科学院大学学报(中英文)》 CSCD 北大核心 2019年第3期320-325,共6页
研究在展向磁场作用下,液态金属GaInSn膜流在有机玻璃方腔多层通道中的流动特性。实验首次采用3台激光轮廓测量仪同时捕捉3个位置的液膜表面2D轮廓变化,实现液膜厚度测量。研究结果表明:在有机玻璃通道内,液膜表面波动随流动雷诺数的增... 研究在展向磁场作用下,液态金属GaInSn膜流在有机玻璃方腔多层通道中的流动特性。实验首次采用3台激光轮廓测量仪同时捕捉3个位置的液膜表面2D轮廓变化,实现液膜厚度测量。研究结果表明:在有机玻璃通道内,液膜表面波动随流动雷诺数的增大而明显增加;引入的展向磁场有效地抑制沿磁场方向的表面波动,而对沿流向的波动影响较小。在液膜平均厚度变化方面,随磁场的增强,液膜厚度在较小雷诺数时减小,在中等雷诺数时先减小后增大,在大雷诺数时单调增大。同时,磁场对流动的阻碍作用在大雷诺数下表现得较为明显。相比单层膜流实验结果,多层膜流装置有效地改善膜流铺展性,更易实现在表面的大面积铺展。 展开更多
关键词 磁场 液态金属 液膜流动 多层通道
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水平磁场中液态锂膜流动实验装置及初步结果 被引量:1
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作者 刘佰奇 +2 位作者 齐天煜 任东伟 倪明玖 《核聚变与等离子体物理》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期62-67,共6页
设计了用于水平磁场中锂膜流动铺展性及磁流体动力学效应研究的实验装置,介绍了所用磁铁、锂循环回路、动力系统、回路温控系统和测量系统五个组成部分。各部分加工完成,进行现场组装与回路调试,最后加入锂锭熔融后完成实验台搭建工作... 设计了用于水平磁场中锂膜流动铺展性及磁流体动力学效应研究的实验装置,介绍了所用磁铁、锂循环回路、动力系统、回路温控系统和测量系统五个组成部分。各部分加工完成,进行现场组装与回路调试,最后加入锂锭熔融后完成实验台搭建工作。利用该实验台研究了锂膜在不锈钢表面的铺展情况、锂膜表面形态与流动雷诺数的关系,以及磁场对液膜表面形态的影响等方面。结果发现液态锂膜在充分锂浸润的不锈钢表面能够完全铺展,水平磁场对锂膜流动有致稳作用,并且可以抑制磁场方向的表面波动。 展开更多
关键词 等离子体第一壁材料 液态锂膜流 水平磁场 磁流体动力学(MHD)
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细长椭球体在水中自由下落的运动特性实验研究 被引量:1
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作者 詹军 张杰 +1 位作者 倪明玖 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第3期716-727,共12页
固体颗粒在液体中的运动现象在日常生活和工业应用领域广泛存在,其中因蕴含着丰富的流体力学现象而受到学者们的广泛关注.本文通过实验研究了细长椭球体在水中受浮力影响的下落特性.实验中采用带有两台相互垂直的高速摄像机和光源组成... 固体颗粒在液体中的运动现象在日常生活和工业应用领域广泛存在,其中因蕴含着丰富的流体力学现象而受到学者们的广泛关注.本文通过实验研究了细长椭球体在水中受浮力影响的下落特性.实验中采用带有两台相互垂直的高速摄像机和光源组成的运动跟踪平台并结合荧光染色技术对细长椭球体下落过程中的运动轨迹和尾涡结构进行研究.文中选用的细长椭球体与环境流体的密度比为1.2,其长短轴比范围为2~10,相应的阿基米德数范围为400~1400,对应实现的终态雷诺数范围为120~1350.实验过程中我们观察到细长椭球体在水中下落过程中产生的5种典型路径,分别为:小振幅不规则运动、小振幅高频振荡运动、大振幅低频振荡运动、高度非线性运动以及直线运动,并得到了对应的速度振荡以及倾斜角的演化规律.进一步地,分析了细长椭球体运动过程中受到的阻力系数与雷诺数之间的关系.随后采用荧光可视化技术清晰获得了颗粒下落过程中的尾涡结构特性,并结合颗粒的运动状态详细分析了涡脱落过程对颗粒运动状态转捩的影响.最后,通过对比前人关于圆柱体下落的运动特性的相关结果,获得了细长椭球体和细长圆柱体运动特性之间的异同点以及其潜在的物理机理. 展开更多
关键词 尾迹不稳定性 细长椭球体 运动追踪系统 尾涡结构
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水平磁场作用下金属液滴撞击电解质液池表面的实验研究
16
作者 任东伟 倪明玖 《中国科学院大学学报(中英文)》 CSCD 北大核心 2021年第4期442-449,共8页
通过实验研究磁场环境中金属液滴撞击电解质液池所产生的物理现象。实验装置包括恒定磁场系统、金属液滴发生系统、具有氩气保护的液滴撞击实验容器、高速摄影系统4个部分。本实验可以实现高速精细地观察无氧环境中不同水平磁场强度、... 通过实验研究磁场环境中金属液滴撞击电解质液池所产生的物理现象。实验装置包括恒定磁场系统、金属液滴发生系统、具有氩气保护的液滴撞击实验容器、高速摄影系统4个部分。本实验可以实现高速精细地观察无氧环境中不同水平磁场强度、液滴直径、初速度条件下金属液滴撞击液池的物理过程。实验中液面上方现象可以归纳为3种:伴随二次液滴的细射流、伴随即时飞溅的粗射流,以及伴随二次液滴的粗射流。其中,伴随即时飞溅的粗射流为施加水平磁场后特有的现象。并且,外部水平磁场会抑制中心射流的高度和二次液滴的产生,且磁场强度越大,抑制效果越明显。同时,在液面下方观测到5种现象(椭球震荡、扁平震荡、碗状形变、解体破碎、第2次碗状形变)。外部水平磁场可以改变这些现象发生的临界We以及液滴在运动过程中的演化形态。此外,通过对比液面上方和液池内部金属液滴所产生的现象,获得2种不同区域液滴运动特性的关联性。实验结果表明在外部磁场环境下,金属液滴撞击电解质液池会产生复杂的物理现象,需要后期开展更为详细的实验和数值模拟工作。 展开更多
关键词 液态金属 液滴 液池 磁场
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磁场作用下液态金属膜流铺展特性的实验研究 被引量:3
17
作者 齐天煜 +1 位作者 刘佰奇 倪明玖 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期1917-1922,共6页
本文采用自行搭建的一套液态镓铟锡回路,通过合理地设计液膜生成装置,开展了考虑液膜出口流速、水平磁场强度影响的金属液膜铺展特性实验研究。实验中采用高速摄像法并引入测量微小位移的高精度激光位移传感器获得了大量的金属液膜厚度... 本文采用自行搭建的一套液态镓铟锡回路,通过合理地设计液膜生成装置,开展了考虑液膜出口流速、水平磁场强度影响的金属液膜铺展特性实验研究。实验中采用高速摄像法并引入测量微小位移的高精度激光位移传感器获得了大量的金属液膜厚度特征数据。实验结果表明:金属液膜的波动特性随着Re数的增加而逐渐增大,波动从二维波转变成三维波,且高频率的波动逐渐占主导地位,而磁场的增强具有使液膜表面波趋于稳定的效果。 展开更多
关键词 金属液膜 磁流体力学 表面波动 铺展性
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Direct numerical simulation of viscoelastic-fluid-based nanofluid turbulent channel flow with heat transfer 被引量:2
18
作者 李凤臣 +2 位作者 蔡伟华 张红娜 宇波 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2015年第8期404-420,共17页
Our previous experimental studies have confirmed that viscoelastic-fluid-based nanofluid(VFBN) prepared by suspending nanoparticles in a viscoelastic base fluid(VBF, behaves drag reduction at turbulent flow state) can... Our previous experimental studies have confirmed that viscoelastic-fluid-based nanofluid(VFBN) prepared by suspending nanoparticles in a viscoelastic base fluid(VBF, behaves drag reduction at turbulent flow state) can reduce turbulent flow resistance as compared with water and enhance heat transfer as compared with VBF. Direct numerical simulation(DNS) is performed in this study to explore the mechanisms of heat transfer enhancement(HTE) and flow drag reduction(DR) for the VFBN turbulent flow. The Giesekus model is used as the constitutive equation for VFBN. Our previously proposed thermal dispersion model is adopted to take into account the thermal dispersion effects of nanoparticles in the VFBN turbulent flow. The DNS results show similar behaviors for flow resistance and heat transfer to those obtained in our previous experiments. Detailed analyses are conducted for the turbulent velocity, temperature, and conformation fields obtained by DNSs for different fluid cases, and for the friction factor with viscous, turbulent, and elastic contributions and heat transfer rate with conductive, turbulent and thermal dispersion contributions of nanoparticles, respectively. The mechanisms of HTE and DR of VFBN turbulent flows are then discussed. Based on analogy theory, the ratios of Chilton–Colburn factor to friction factor for different fluid flow cases are investigated, which from another aspect show the significant enhancement in heat transfer performance for some cases of water-based nanofluid and VFBN turbulent flows. 展开更多
关键词 viscoelastic-fluid-based nanofluid direct numerical simulation thermal dispersion model turbulent drag reduction heat transfer e
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