楼建勇
,
林江
工程热物理学报
本文对气力成栓的浓相气力输送中二次气流对输送主管的管内气固两相流动进行数值研究.考虑了二次气流的气流速度对主输送管流场的湍流扰动影响,在给出了在二次气流速度作用下,输送主管的气相场、颗粒相场的压力、速度、浓度分布的基础上;考虑了不同的二次气流对输送主管速度场的湍流扰动作用,分别给出高二次气流速度和低二次气流速度时对输送主管流场压力、气相和固相速度的扰动结果;得出二次气流速度参数对气相速度和固相速度的影响不同的结论.气流场采用修正的k-ε湍流模型进行计算,采用相间滑移数值方法(IPSA)求解全流场的N-S方程;模拟结果与文献试验比较吻合一致.研究结果为浓相气力输送设计提供了重要的理论依据.
关键词:
气力输送
,
浓相
,
二次气流
,
湍流扰动
胡志军
,
林江
,
樊建人
,
胡桂林
工程热物理学报
基于人体医学CT扫描，重建得到“鼻腔咽喉主气管一六级支气管”三维几何模型；采用大涡模拟和离散相模型的描述颗粒运动，并在拉格朗日框架下跟踪颗粒。考察了四种气载放射性微粒在典型呼吸强度下的运动和沉积。结果表明：在各工况下，气载放射性颗粒在呼吸道内运动受流道变化、缩放效应、呼吸强度和阻流面等影响较大，均呈现出明显的积聚性和沉积的高度不均匀性，易形成局部沉积热点。在4个弯曲面、2个缩放管结构区域以及支管分叉面出现大量颗粒沉积。气载放射性颗粒的沉积热点区域将导致人体组织细胞的应激反应，造成组织和器官的辐射损伤。颗粒的沉积率随粒径和呼吸强度的增加而增加，但粒径小于0．5μm后，沉积率呈相反趋势。大颗粒在呼吸道内受流道变化、呼吸强度和阻流效应等影响较大，小颗粒受布朗运动和斯坦夫升力影响更显著。
关键词:
大涡模拟
,
六级支气管
,
放射性微粒
,
沉积
孙宁
,
陈笃行
,
古宏晨
,
程昌明
,
林江
材料科学与工程学报
通过研究由SPIO(superparamagnetic iron oxide)和USPIO(ultrafine SPIO)引起质子的横向弛豫,发现SPIO体系中质子横向弛豫时间(T2)对检测等待时间有很强的依赖性.实验证明只有把等待时间外推到0所得到的T2_0才能够用于T2与浓度间关系的研究.最后分析了造成这一现象的原因.
关键词:
横向弛豫时间
,
超顺磁性
,
Fe3O4纳米颗粒
林江
,
胡桂林
工程热物理学报
为了深入了解最直接危害人体健康的微细可吸入颗粒物在人体上呼吸道中的运动情况,建立了一个包括口腔、咽、喉、气管和支气管的完整的人体上呼吸道三维几何模型,并且基于该模型对人体在稳态呼吸状况下,呼气、吸气时微细颗粒在人体上呼吸道中的运动进行了数值模拟.气流场采用RNG k-ε湍流模型进行计算,在拉格朗日框架下追踪颗粒运动轨迹.模拟结果与文献实验数据进行了比较,吻合一致.研究结果揭示了微细颗粒在人体上呼吸道中的运动规律,可为进一步研究微细可吸入颗粒物的致病机理提供理论依据.
关键词:
人体呼吸
,
微颗粒
,
运动特性
,
数值模拟
林江
,
胡桂林
,
樊建人
,
潘登
工程热物理学报
为研究人体鼻腔内的气体流动和颗粒沉积状况,基于19岁男志愿者的螺旋CT医学图像,采用医学有限元方法和逆向工程技术,重构了真实人体鼻腔的三维几何模型.采用RNG k-ε湍流模型和有限差分数值方法对志愿者在Q=15 L/min(人体平静时刻)、Q=30 L/min(小负荷运动时刻)、Q=60 L/min(大负荷运动时刻)三种呼吸强度下的鼻腔内的气体流动特性进行了数值模拟与分析,得到了呼吸时鼻腔内的压力和气流分布规律,并在拉格朗日框架下跟踪了颗粒的运动和沉积.以3μm粒径颗粒为研究对象,可视化显示了其在鼻腔内的沉积位置.本研究对呼吸时人鼻腔中气体流动特性、气雾剂治疗等问题深入探讨具有参考价值.
关键词:
气流
,
颗粒沉积
,
鼻腔
,
数值模拟
胡志军
,
林江
,
张妍
,
胡桂林
功能材料
doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2016.09.021
研究了氧化-偶联改性处理对碳纤维的表面形貌、电荷特性、分散性和成纸导电性的影响,并考察了碳纤维配比、碳纤维长度和炭黑加填对碳纸的透气性和孔径分布的影响.结果表明,KClO3/H2 SO4预氧化处理对纤维表面产生了刻蚀作用,在结晶缺陷部位产生凹坑,形成轴向沟槽.KH-550偶联剂以微粒形态粘附于沟槽中,碳纤维浆料的zeta绝对值明显增加,碳纤维间的静电斥力加强,分散性得到改善,碳纸的导电性也得到提高.碳纤维长度和炭黑加填能有效调节碳纸的透气性和孔径分布.
关键词:
碳纤维
,
表面改性
,
碳纸
,
孔径分布
,
透气性
林江
,
李国能
,
胡桂林
工程热物理学报
为研究环境对人类呼吸系统的影响,特别是微颗粒对人呼吸系统的影响,本文研究了成年男性在打喷嚏状态下环境颗粒和气流在呼吸道内的运动特性,采用计算流体力学方法对基于数值化重建的全真人体模型进行了气固两相流动的研究.结果表明,真实人体上呼吸道结构复杂,流场复杂,气管与鼻腔衔接部位的非对称性导致了气流和颗粒分布不均,左右鼻腔出口的气流速度相差达48.9%,颗粒浓度相差137.7%.结果揭示了在非正常呼吸条件下,当左右鼻腔出口气流分布不均匀时,其污染区域将大于假设左右鼻腔出口气流分布均匀的情况.
关键词:
上呼吸道
,
颗粒扩散
,
数值模拟
林建忠
,
林江
,
朱丽兵
工程热物理学报
由三维离散涡丝方法对气固轴对称射流场数值模拟的结果表明,当固粒St数<1时,固粒明显受到流场运动的影响;St=1时,固粒均匀分布在涡结构周围;当St>1时,固粒受流场影响较弱.对涡环沿周向施以五个波长扰动时,固粒扩散范围较宽.
关键词:
气固两相轴对称射流
,
拟序结构
,
数值模拟
,
固粒扩散
林江
,
张溪文
,
韩高荣
材料科学与工程学报
本文搭建了一套大气压等离子体薄膜沉积系统,其装置采用喷枪方式,结合运动机构控制喷枪按特定轨迹移动镀膜。四乙氧基硅烷（TEOS）作为硅的先驱体,氮气为先驱体载气和等离子体放电气体,基底温度50℃～300℃,进行了大气压等离子体化学气相沉积氧化硅薄膜的研究。运用红外光谱（FTIR）、光学椭偏仪,扫描电镜（SEM）和纳米压痕仪对沉积的薄膜进行了表征。研究表明,薄膜中富含Si—O—Si键且有少量S—OH键;较高基底温度有利于在硅基底上得到一层平整致密的薄膜;基底温度300℃时薄膜硬度达到4.8GPa,略低于采用PECVD方法沉积的氧化硅薄膜。
关键词:
氧化硅薄膜
,
非平衡等离子体枪
,
大气压
,
氮气
,
四乙氧基硅烷
,
基底温度
林江
,
胡桂林
,
樊建人
工程热物理学报
为更精确地描述真实人体呼吸道内的空气流动,明晰颗粒的运动沉积规律,本文从直接医学CT扫描得到的原始数据出发,利用图像辨识技术,重构了一个男性真人气管支气管树前三级的三维几何模型.采用大涡模拟的方法计算了非规则几何曲面结构内的气体流动现象,并在拉格朗日框架下跟踪颗粒的运动规律.数值计算得到了气流场的三维分布,以及颗粒的运动轨迹情况,结果表明现有基于Weibel的对称模型与真实人体的几何结构有较大的差异,而几何结构对流动影响较大;受非对称复杂结构影响,在不同截面的二次气流速度的分布规律不同;分叉后颗粒进入左右支气管的数量有明显的不同.
关键词:
气流
,
颗粒运动
,
气管支气管
,
大涡模拟
