刘晓星
- 作品数：17 被引量：24H指数：3
- 供职机构：中国科学院过程工程研究所更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家重点实验室开放基金中国科学院“百人计划”更多>>
- 相关领域：化学工程理学自动化与计算机技术石油与天然气工程更多>>
- 滚筒端面对颗粒物料轴向流动特性影响的离散模拟研究
- 2023年
- 针对碎渣工艺中仅一个端面可随侧壁转动的短滚筒体系,采用离散单元法模拟研究了滚筒轴径比和转动速度对颗粒物料轴向流动特性的影响。模拟结果表明,系统内形成了显著的轴向对流结构:物料层顶部处颗粒物料会朝向滚筒固定端面一侧运动,而物料层趾部区域颗粒则朝向滚筒转动端面一侧运动。低转速条件下,沿物料自由表面由顶部到趾部,颗粒轴向速度呈非对称分布,顶部区域颗粒轴向速度绝对值显著小于趾部区域颗粒轴向速度绝对值;两部分区域颗粒轴向速度绝对值分别在y/R=±0.725处达到极大值,且轴向速度为0的位置并不出现在切向的中间位置。改变滚筒的轴长对这种非对称分布的影响近似可忽略,但是增大滚筒转速会增大颗粒轴向运动速度并逐步减弱这种非对称性。改变滚筒转速,对物料顶部区域颗粒的轴向流动的影响要大于对趾部区域颗粒轴向流动的影响。当滚筒轴径比达到1.2后,滚筒转动端面对物料轴向流动的影响区域不会随滚筒转速的增大而呈现显著变化。这些结果为实际滚筒碎渣工艺的结构优化提供了理论指导。
- 王兴坤张旭辉郭辉刘晓星
- 关键词：离散单元法颗粒物质滚筒流动特性
- 基于DEM模拟考察孔洞对铁电陶瓷宏观冲击性能的影响
- 2023年
- 基于离散单元法,建立铁电陶瓷的三维模型。研究了孔洞对陶瓷材料宏观冲击响应的影响,并进一步探讨孔洞排列形式对模拟结果的影响。结果表明:冲击加载下,在材料内部引入孔洞,孔洞塌缩和剪切裂纹扩展增强对冲击波能量的吸收,起到牺牲局部、保护材料整体完整性的作用。同时孔洞排列形式并不影响变形波的传播演化过程,但是会影响材料内部的裂纹扩展模式和损伤程度。
- 商涛王树强刘晓星
- 关键词：多孔陶瓷力学特性离散单元法
- 激波作用下颗粒层动态演化的双流体模拟
- 2023年
- 基于计算流体力学开源软件OpenFOAM的双流体模型及相应求解器,模拟研究了激波作用下颗粒层的动态演化特性,并通过与文献报道的实验结果对比,评估了数值模拟结果的定量准确性。对比发现模拟得到颗粒层上下游压力变化以及颗粒层自由面位置的时间演化都能与实验结果定量吻合。该研究结果为下一步基于OpenFOAM软件开展冲击作用下颗粒抛洒特性的数值模拟奠定了基础。
- 刘森胡海滨杨阳杨阳刘晓星
- 关键词：冲击波双流体模型CFD
- 烯烃催化裂解反应器局部颗粒堆积结构的颗粒解析模拟被引量：3
- 2021年
- 烯烃催化裂解固定床工艺中的反应过程对压力敏感,深入研究催化剂堆积颗粒结构中的流动及压力分布对优化固定床结构及操作参数有重要意义。颗粒解析模拟方法广泛用于固定床内堆积结构的模拟,可以准确描述堆积结构中的流体力学行为,但对于复杂堆积结构网格生成困难。采用基于多孔介质模型的浸入边界法(PMM-IBM)结合网格自适应,实现了对固定床堆积结构的颗粒解析模拟,既解决了网格划分困难的问题,又节省了计算资源。采用网格自适应技术后,与均匀网格相比,堆积结构的网格总数减少大约80%。通过与贴体网格法的单颗粒表面受力分析对比,确定了此浸入边界法的关键模拟参数。随后模拟预测了三种床层与颗粒直径比值条件下堆积结构的空隙率及其内部的压力及流动分布。研究表明,堆积结构空隙中的局部轴向速度的最大值可以达到入口速度的10倍以上,轴向平均速度的径向分布与轴向平均空隙率分布一致,均成震荡衰减趋势。除此之外,预测的床层压降与Reichelt经验关联式结果较为吻合。在此基础上,耦合单颗粒内扩散和烯烃裂解的主反应,预测了反应物随孔径和孔隙率的变化,为进一步考虑外流场的变化奠定了方法基础。
- 许飞陈飞国刘晓星吴昊鲁波娜鲁波娜滕加伟
- 关键词：固定床浸入边界法多孔介质模型计算流体力学数值模拟
- 滚筒端面对颗粒物料轴向混合过程影响的离散模拟被引量：3
- 2019年
- 基于离散单元法模拟了仅颜色存在差异的两组分颗粒物料在轴径比0.3的窄滚筒中的轴向混合过程,滚筒的左侧端面固定,右侧端面可随侧壁旋转。结果表明,不同物料装载量和滚筒转速下,在达到完全混合状态前,黄红颗粒物料初始轴向界面处可能出现3种不同的径向结构:黄-红结构、红-黄-红结构和红-黄结构。红-黄-红结构和红-黄结构工况下,固定端面一侧还可出现更复杂的多层三明治结构。径向结构源自滚筒端面效应导致的颗粒轴向对流,颗粒轴向速度在切向截面上的分布决定了径向结构的类型。
- 侯全勋董世杰张泉冯勇进王晓宇刘晓星
- 关键词：颗粒物料离散单元法
- 冲击加载下蓝宝石力热耦合响应的分子动力学模拟
- 2024年
- 蓝宝石因其出色的强度、硬度和光学透明度,常被选为冲击波实验中的观测窗口。深入了解蓝宝石在冲击载荷下的力学和热力学响应机制以及内部损伤原因,对准确评估其性能和稳定性至关重要。利用分子动力学模拟,从原子层面探讨蓝宝石单晶在沿(0001)晶面(C面)冲击作用下的力热响应行为。模拟结果表明,蓝宝石C面冲击作用下激活的滑移系为基于R面{0112}的菱形面滑移。冲击速度为1~3 km/s时未出现滑移现象,冲击速度为4 km/s时出现菱形面滑移,冲击速度为5~6 km/s时试样出现以不规则条带为主的非均匀形变。研究表明,蓝宝石滑移系的激活不仅依赖其晶格结构,还需分剪切应力达到临界值。温度场的分析结果表明,局域温升与滑移之间存在对应关系,剪切应变集中区域的温度较高。
- 周孟谦战金辉贺文操秀霞张伟刘晓星
- 关键词：分子动力学蓝宝石冲击响应
- 多孔陶瓷材料力学特性的离散单元法定量模拟被引量：3
- 2019年
- 本文基于离散单元法,模拟研究了多孔陶瓷在拟静态加载条件下的力学响应特性.在数值试样制备上,采用各向同性压缩的方式获取不同固含率的数值试样,然后基于Coble烧结模型计算微观颗粒之间的接触尺寸.为考虑多体作用下固体键之间的空间耦合效应,对经典的Hertz接触模型进行了修正,引入了一反映晶粒间接触尺寸和晶粒间空间几何排列特性影响的校正因子.随后以部分烧结三氧化二铝陶瓷材料为研究对象,检验了所建立的离散单元法数值模拟方法的定量预测能力.模拟结果表明,所预测的有效杨氏模量和断裂强度与文献报道的实验数据能很好地定量吻合;对于含大孔洞的部分烧结三氧化二铝陶瓷材料的模拟结果表明,无论是孔洞之间的相互作用特性,还是孔洞排列型式对材料有效杨氏模量和断裂特性的影响,模拟结果都能与文献报道的理论分析结果和有限元分析结果定量吻合.这些定量对比结果表明,本文建立的离散单元法数值模拟方法,可以用来定量地预测多孔陶瓷的力学特性.
- 周爽苏景林刘晓星安百钢安百钢喻寅贺红亮冯勇进冯勇进
- 关键词：多孔陶瓷离散单元法
- 基于Open CV的图像信息处理系统的开发与应用被引量：3
- 2023年
- 本论文工作针对移动床内颗粒物料卸料特性的CCD摄像图片,开发了基于Open CV的图像识别处理程序和颗粒追踪测速程序,以刻画移动床卸料过程中的流型演化和颗粒运动信息。为检验程序的准确性,以离散单元法数值模拟得到的颗粒图像为对象,对比了所开发图像后处理程序分析结果与离散单元法数值模拟数据,发现两者能定量吻合。
- 李珍刘晓星安百钢
- 关键词：OPENCV图像识别信息处理颗粒流
- 颗粒系统中偏析结构的离散模拟
- 颗粒物质是由大量离散固体颗粒构成的聚集体，它在自然界、工业生产以及人们的日常生活中普遍存在。不同于一般的固体和流体，颗粒物质的运动具有远离平衡的复杂非线性耗散特征。目前对颗粒物质的静态结构和动态行为的理解尚不深入，因此研...
- 刘晓星
- 关键词：颗粒物质离散单元法
- 蓝宝石在冲击载荷下的力-热响应行为研究进展
- 2023年
- 蓝宝石具有高透明度和稳定性的特征,是适用于制造化工设备中便于实时观察的透明窗口的材料。研究人员利用冲击波实验和模拟来了解蓝宝石材料的特性和稳定性,为其在化工设备中的应用提供指导。本文回顾了蓝宝石冲击实验和各种模拟研究进展,强调了蓝宝石的消光、发光与温升和内部损伤之间的相关性。未来的研究可以探索多尺度和多物理耦合研究,以揭示蓝宝石内部损伤的萌生和扩展机制。
- 贺文战金辉孙怀宇刘晓星
- 关键词：蓝宝石冲击载荷
