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多相流环道实验装置

发布时间:2021-11-09 21:27:24

Ⅰ 如图是小华同学探究“让线圈转起来”的实验装置图.(1)线圈能够转动的原理是______;(2)在实验中为了

(1)线圈能够转动的原理是磁场对通电导体有力的作用;
(2)在实验中为了使线圈能持续转动,线圈引线正确的刮漆方法是线圈引线一端的絶缘漆全部刮去,另一端刮去半周;线圈在转过半圈时不再通电,则电机可靠惯性前进;
(3)若要改变线圈的转动方向,可以将磁铁的N、S极位置对调(或将电池的正、负极位置对调);
(4)电路接通后线圈不能连续转动,则发生故障的原因可能:线圈此时不处在平衡位置,磁铁失去磁性或磁性减弱,换向器中电刷、铜半环之间接触不良;通过线圈的电流太小、磁铁的磁性太弱、线圈引线与支架间的摩擦力太大等.
故答案为:
(1)磁场对通电导体有力的作用;
(2)线圈引线一端的絶缘漆全部刮去,另一端刮去半周;
(3)将磁铁的N、S极位置对调(或将电池的正、负极位置对调);
(4)通过线圈的电流太小.

Ⅱ 该图是用以研究生命起源的化学进化过程的一个模拟实验装置,请回答下列问题:(1)这一实验装置是美国青

化学起源学说认为:原始地球的温度很高,地面环境与现在完全不同:天空中赤日炎炎、电闪雷鸣,地面上火山喷发、熔岩横流;从火山中喷出的气体,水蒸气、氨气、甲烷等构成了原始的大气层,与现在的大气成分明显不同的是原始大气中没有游离的氧;原始大气在高温、紫外线以及雷电等自然条件的长期作用下,形成了许多简单的有机物,随着地球温度的逐渐降低,原始大气中的水蒸气凝结成雨降落到地面上,这些有机物随着雨水进入湖泊和河流,最终汇集到原始的海洋中.原始的海洋就像一盆稀薄的热汤,其中所含的有机物,不断的相互作用,形成复杂的有机物,经过及其漫长的岁月,逐渐形成了原始生命.可见生命起源于原始海洋.
(1)如图是米勒实验的装置,米勒是美国青年学者.
(2)B里的气体相当于原始大气,有水蒸气、氨气、甲烷等,与现在大气成分的主要区别是无氧气.正负极接通进行火花放电是模拟自然界的闪电.这主要是为该实验提供了条件.
(3)C处为取样活塞,若取样鉴定,可检验到其中含有氨基酸等有机小分子物质,共生成20种有机物,其中11种氨基酸中有4种(即甘氨酸、丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸)是生物的蛋白质所含有的.此装置是模拟原始地球条件下的原始海洋.
(4)D装置模拟了原始地球条件下的,经过冷却后,水蒸气凝结成雨降落到地面上的过程.
(5)米勒的实验试图向人们证实,在生命起源的化学进化过程中,生命起源的第一步,即从无机物形成有机物,在原始地球的条件下是完全可能实现的.
故答案为:
(1)米勒;(2)原始大气;氧气;闪电;条件;(3)氨基酸;原始的海洋;(4)水蒸气凝结成雨降落到地面上的;(5)化学进化.

Ⅲ 多相流理论研究

随着水文地质科学的发展,地下水水流和溶质运移的理论也在不断发展。目前有关多相流理论的研究受到了水文地质学界的极大关注,许多学者认为这一领域的研究是水文地质学在21世纪的热点之一。

目前,对于地下环境中的水、溶质在单相的流体状态下的作用和运移问题的研究比较成熟,但实际上,水和溶质在地下的运移是一个非常复杂的体系,包括气—液—固的多相体系,有时还要考虑能量的变化和影响等问题。如不论应用何种模型进行地下水资源评价,含水层补给量的计算都非常重要,这就首先要考虑水在包气带的运移和作用,而水在包气带的运移就是一个水-气的多相流问题。在研究地下水中的污染质运移问题时,还要考虑污染物与介质的反应,即考虑固相问题。因此,多相流运移理论的研究对于地下水资源评价、地下水污染的模拟预报都具有重要的意义。

一、多相流理论研究的现状

目前国际上水文地质界对地下的多相流系统研究比较重视,特别是在溶质迁移方面,如对NAPL(Nonaqueous Phase Liquid,非水相液体)污染质的研究已成为水文地质学者研究的热点和前沿(H.J.Vermeulen,1996)。NAPL属于有机污染,与水非混溶,可来自石油、石油化工、农药、洗涤剂等等,范围非常广泛。NAPL在地下环境中的运移是一个非常复杂的问题,实际上它是一个气-水-NAPL-固多相体系。目前,国际上NAPL在包气带和含水层中运移的模拟模型较多,但大部分的模型所考虑的问题单一,仅就某一方面建立模型进行模拟。如Jacob Bear(1996)对潜水面上LNAPL(L表示light,轻非水相液体)透镜体运移的研究,利用垂向上水、LNAPL和气三相平衡分布的假设,建立了NAPL漂浮在潜水面上的物质平衡方程,并进行了模拟;Paul C.Reeves和Michael A.Celia(1996)建立了“空隙规模”的网络模型,对毛细压力、饱和度和相界面积间的关系进行了计算;Chiu-On Ng和Chiang C.Mei(1996)建立了模型模拟了包气带中VOC(挥发性有机物)的运移问题;Rainer Helmig(1996)建立了非均质孔隙介质中DNAPL(D表示dense,重非水相液体)运移的模拟模型,等等。

美国能源部太平洋西北实验室最近成功开发了“多相流地下运移”大型模拟模型软件,可用来解决复杂的、非线性、多相流、非饱和的水流、物质和能量等运移问题,它几乎涉及了绝大部分的污染质运移问题(M.D.White&M.Oostrom,1995)。“多相流地下运移”模型具有九个亚模型,分别为:水模型、水-气模型、水-气-能量模型、水-油模型、水-气-油模型、水-气-油-能量模型、水-盐模型、水-气-盐模型和水-气-能量-盐模型。每个亚模型都可独立使用,模型间也可共用一些模块。根据不同的具体问题,模型可以模拟一维、二维和三维流情形。

(一)水亚模型

主要考虑水和岩石介质的作用,可模拟饱和、非饱和情况下的地下水流问题和污染质运移问题。模型中物理参数可以是常数也可以随水相压力改变而变化,模拟层的饱和度(S)、渗透率(k)是由不同的S-k-p(p为压力)关系得到的。这种关系可以是滞后的、非滞后的,而且可以考虑流体的“包裹”现象。模型的计算结果包括:水相压力、饱和度、水相达西速度、溶质浓度和溶质通量。

(二)水-气亚模型

考虑水相、气相和岩石介质,模拟饱和、非饱和地下水流问题和溶质运移问题,并有气相参与。模型假设溶解的气相物质在气-液相间的转换符合亨利定律,被模拟的污染物质可以在液相和气相中运移。模拟层的S-k-p关系可以是滞后的、非滞后的,而且可以考虑流体的“包裹”现象。模型计算结果包括:水相和气相压力、饱和度、水相和气相达西速度、溶质浓度和溶质通量。

(三)水-气-能量亚模型

模型同时求解水、气和能量守恒三个方程,与水-气亚模型的区别是增加了温度变量,在模型中考虑了热量的传输和转换。由于温度的变化,水相饱和度的变化范围增大。模型计算结果包括:水相和气相压力、温度、饱和度、水相和气相达西速度、热通量、溶质浓度和溶质通量。该模型还可以模拟冰冻过程,包括孔隙中水的冰冻过程,模拟中还考虑溶质浓度对冰冻的影响。

(四)水-油亚模型

考虑水、NAPL和岩石介质,模拟水、NAPL和其他溶质的饱和、非饱和运移问题。模拟层的S-k-p关系可以是滞后的、非滞后的,而且可以考虑流体的“包裹”现象。污染质可以在水和NAPL中运移。模型计算结果包括:水相和NAPL压力、饱和度、水相和NAPL达西速度、溶质浓度和溶质通量。

(五)水-气-油亚模型

模型同时求解水、气和VOC质量守恒3个方程,可模拟水相、气相、NAPL和岩石系统的流动和溶质运移问题。模型考虑了 VOC和溶解的气体在不同相之间的转换,并假设这种相之间的转换达到平衡。被模拟的污染物质可以在液相、气相和NAPL中运移。模拟层的S-k-p关系可以是滞后的、非滞后的,而且可以考虑流体的“包裹”现象。模型计算结果包括:水相、气相和NAPL压力、饱和度、水相、气相和NAPL达西速度、溶质浓度和溶质通量。

(六)水-气-油-能量亚模型

模型同时求解水、气、VOC和能量守恒方程,在水-气-油模型的基础上增加了温度变量。模型可模拟水-气-岩石系统中不同流体饱和程度下水和溶质的运移以及热能的转换。模型计算结果包括:水相、气相和NAPL压力、温度、饱和度、水相、气相和NAPL达西速度、热通量、溶质浓度和溶质通量。

(七)水-盐亚模型

模型同时求解水、盐质量守恒两个方程,可模拟饱和、非饱和情况下水流和溶质运移问题。这一模型的特点是:被模拟水流的物理特性随水中盐浓度的变化而变化,这与一般的溶质运移模型的假设不同。模拟层的S-k-p关系可以是滞后的、非滞后的,而且可以考虑流体的“包裹”现象。被模拟的污染物质(不是盐分)可以在液相中运移。模型计算结果包括:水相压力、饱和度、水相达西速度、盐浓度、盐通量、溶质浓度和溶质通量。

(八)水-气-盐亚模型

模型同时求解水和气质量守恒两个方程,在水-盐亚模型的基础上增加了气相的参与。盐分在水相中运移,并考虑其与介质的作用。盐分质量守恒方程与流动方程同时求解。模型假设溶解的气相物质在气-液相间的转换符合亨利定律。被模拟的污染物质(不是盐分)可以在液相和气相中运移,并与介质具有不同的作用。模型计算结果包括:水相、气相压力、饱和度、水相、气相达西速度、盐浓度、盐通量、溶质浓度和溶质通量。

(九)水-气-能量-盐亚模型

模型同时求解水、气和能量守恒3个方程,与水-气-盐模型的区别是增加了温度变量。在模型中考虑了热量的传输和转换。模型计算结果包括:水相、气相压力、温度、饱和度、水相、气相达西速度、热通量、盐浓度、盐通量、溶质浓度和溶质通量。该模型还可以模拟冰冻过程,包括孔隙中水的冰冻过程,模拟中还考虑溶质浓度对冰冻的影响。

这9个亚模型组成了“多相流地下运移”模型,它几乎涉及了饱和、非饱和、多相流等地下溶质运移和作用的全部过程,这一模型对边界条件的处理也具有很大的灵活性和实用性。对于水、气和VOC质量守恒方程,采用8种边界条件,分别为:Dirichlet、Neumann、零通量、初始条件、饱和、单位梯度、水力梯度和自由梯度;对于能量和溶质守恒方程,采用Dirichlet、零通量、初始条件、流出和流入5种边界条件。总之,这一模型具有很强的模拟功能和实用性。

二、存在的问题和未来发展趋势

首先,在目前多相流的研究中,多使用达西定律来描述气体的运动。虽然达西定律是地下水在含水层中运移的重要定律,但能否直接应用于描述地下气体的流动,以及如何确定相关参数仍是问题。此外,有关气相运移的模型在实际操作中仍有很大的不确定性,如初始、边界条件的确定,热力学反应参数的确定等。

此外,在非饱和带中,采用不同的S-k-p关系来描述其特性时,有的模型甚至有五六种关系可供选择,包括了滞后作用、包裹现象等等。但如何根据实际问题真实地反应包气带中气、NAPL和水之间的相互作用并给予描述,目前仍然是一个困难。

在多相流模拟模型研究中,实验室机理模拟尤为重要。如以前一直认为DNAPL一般只出现在含水层的底部,但经过室内模拟实验,发现DNAPL可以在包气带或含水层中渗透性能相对弱的层位或呈透镜体存在。此外,包气带中S-k-p的关系对于污染质运移的模拟至关重要,它的确定也需要大量的实验室工作。

以上多相流研究中存在的问题也正是未来研究的方向和发展趋势。许多学者实际上已经开始了上述领域的研究。

Ⅳ 实验装置

白云岩溶解实验装置与上一章介绍的石灰岩溶解实验装置相同,差别仅在于用白云岩旋转盘取代石灰岩旋转盘,故此处不再重复。

同样,白云岩溶解过程通过电导仪测定溶液电导并由计算机记录其变化来了解。本次实验中,溶液总硬度与电导率存在如下线性关系:

TH(mmol·L-1)=5.56×10-3σ(μS·cm-1)-0.01 相关系数r=0.999

因此,由溶液电导的自动记录,可获得溶解过程中总硬度的变化,这样,白云岩溶解速率为

R=(V/A)(dTH/dt)/2

式中:V为溶液体积;A为旋转盘表面积;因子2表示1mol白云岩溶解产生2mol的硬度。

图9.1(a),(b)分别是低CO2分压和高CO2分压时的典型实验曲线。其中直线段表明在固定旋速和(或)固定碳酸酐酶浓度条件下,总硬度随时间是近似线性增加的。

实验时扩散边界层厚度ε可由下述Levich(1962)公式给出:

ε=1.61(D/ν)1/3(ν/ω)1/2

式中:D是分子扩散系数;ν为水的运动黏滞系数;ω即旋转角速度。

由此在本次实验中当旋速最低100r·min-1时ε=5×10-3cm,而最高3200r·min-1时ε=8.84×10-4cm,因为所有的实验雷诺数(Re=r2ω/ν,r旋转盘半径)低于2×105,所以保证了实验是在层流的情况下进行的。

Ⅳ fluent里的多相流VOF耦合是啥意思啊

VOF:volume
of
fracion,
流体体积函数,在
流场
中的每个网格,这个函数定义为目标流体的体积与网格体积的比值。只要知道这个函数在每个网格上的值,就可以实现对运动界面的追踪。

Ⅵ Fluent做流体分析的时候,离散相和多相流有什么区别啊 我就想知道什么是离散相,什么是多相流

转的:

两相流:通常把含有大量固体或液体颗粒的气体或液体流动称为两相流;其中含有多种尺寸组颗粒群为一个“相”,气体或液体为另一“相”,由此就有气—液,气—固,液—固等两相流之分。

两相流的研究:对两相流的研究有两种不同的观点:一是把流体作为连续介质,而把颗粒群作为离散体系;而另一是除了把流体作为连续介质外,还把颗粒群当作拟连续介质或拟流体。

引入两种坐标系:即拉格朗日坐标和欧拉坐标,以变形前的初始坐标为自变量称为拉格朗日Langrangian 坐标或物质坐标;以变形后瞬时坐标为自变量称为欧拉Eulerian 坐标或空间坐标。

离散相模型

 FLUENT在求解连续相的输运方程的同时,在拉格朗日坐标下模拟流场中离散相的第二相;

 离散相模型解决的问题:煤粉燃烧、颗粒分离、喷雾干燥、液体燃料的燃烧等;

 应用范围:FLUENT中的离散相模型假定第二相体积分数一般说来要小于10-12%(但颗粒质量承载率可以大于10-12%,即可模拟离散相质量流率等/大于连续相的流动);不适用于模拟在连续相中无限期悬浮的颗粒流问题,包括:搅拌釜、流化床等;

 颗粒-颗粒之间的相互作用、颗粒体积分数对连续相的影响未考虑;

 湍流中颗粒处理的两种模型:Stochastic Tracking,应用随机方法来考虑瞬时湍流速度对颗粒轨道的影响;Cloud Tracking,运用统计方法来跟踪颗粒围绕某一平均轨道的湍流扩散。通过计算颗粒的系统平均运动方程得到颗粒的某个“平均轨道”

多相流模型

FLUENT中提供的模型:

 VOF模型(Volume of Fluid Model)

 混合模型(Mixture Model)

 欧拉模型(Eulerian Model)

VOF模型(Volume of Fluid Model)

 VOF模型用来处理没有相互穿插的多相流问题,在处理两相流中,假设计算的每个控制容积中第一相的体积含量为α1,如果α1=0,表示该控制容积中不含第一相,如果α1=1,则表示该控制容积中只含有第一相,如果0<α1<1,表示该控制容积中有两相交界面;

 VOF方法是用体积率函数表示流体自由面的位置和流体所占的体积,其方法占内存小,是一种简单而有效的方法。

混合模型(Mixture Model)

 用混合特性参数描述的两相流场的场方程组称为混合模型;

 考虑了界面传递特性以及两相间的扩散作用和脉动作用;使用了滑移速度的概念,允许相以不同的速度运动;

 用于模拟各相有不同速度的多相流;也用于模拟有强烈耦合的各向同性多相流和各相以相同速度运动的多相流;

 缺点:界面特性包括不全,扩散和脉动特性难于处理。

欧拉模型(Eulerian Model)

 欧拉模型指的是欧拉—欧拉模型;

 把颗粒和气体看成两种流体,空间各点都有这两种流体各自不同的速度、温度和密度,这些流体其存在在同一空间并相互渗透,但各有不同的体积分数,相互间有滑移;

 颗粒群与气体有相互作用,并且颗粒与颗粒之间相互作用,颗粒群紊流输运取决于与气相间的相互作用而不是颗粒间的相互作用;

 各颗粒相在空间中有连续的速度、温度及体积分数分布。

几种多相流模型的选择

 VOF模型适合于分层流动或自由表面流;

 Mixture和Eulerian模型适合于流动中有混合或分离,或者离散相的体积份额超过10%-12%的情况。

Mixture模型和Eulerian模型区别

 如果离散相在计算域分布较广,采用 Mixture模型;如果离散相只集中在一部分,使用Eulerian模型;

 当考虑计算域内的interphase drag laws 时,Eulerian模型通常比Mixture模型能给出更精确的结果;

 从计算时间和计算精度上考虑

Ⅶ 西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室在哪个区

哪个区,哪个校区吧。在兴庆校区梧桐东道,东花园对面,离图书馆不远

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