多孔介质内黏弹性流体的热对流稳定性研究

基于修正的Darcy模型, 介绍了多孔介质内黏弹性流体热对流稳定性研究的现状和主要进展. 通过线性稳定性理论, 分析计算多孔介质几何形状(水平多孔介质层、多孔圆柱以及多孔方腔)、热边界条件(底部等温加热、底部等热流加热、底部对流换热以及顶部自由开口边界)、黏弹性流体的流动模型(Darcy-Jeffrey, Darcy-Brinkman-Oldroyd以及Darcy-Brinkman -Maxwell模型)、局部热非平衡效应以及旋转效应对黏弹性流体热对流失稳的临界Rayleigh数的影响. 利用弱非线性分析方法, 揭示失稳临界点附近热对流流动的分叉情况, 以及失稳临界点附近黏弹性流体换热Nusselt数的解析表达式. 采用数值模拟方法, 研究高Rayleigh数下黏弹性流体换热Nusselt数和流场的演化规律,分析各参数对黏弹性流体热对流失稳和对流换热速率的影响.主要结果:(1)流体的黏弹性能够促进振荡对流的发生;(2)旋转效应、流体与多孔介质间的传热能够抑制黏弹性流体的热对流失稳;(3)在临界Rayleigh数附近,静态对流分叉解是超临界稳定的, 而振荡对流分叉可能是超临界或者亚临界的,主要取决于流体的黏弹性参数、Prandtl数以及Darcy数;(4)随着Rayleigh数的增加,热对流的流场从单个涡胞逐渐演化为多个不规则单元涡胞, 最后发展为混沌状态.      

多孔介质内黏弹性流体的热对流稳定性研究

基于修正的Darcy模型,介绍了多孔介质内黏弹性流体热对流稳定性研究的现状和主要进展.通过线性稳定性理论,分析计算多孔介质几何形状(水平多孔介质层、多孔圆柱以及多孔方腔)、热边界条件(底部等温加热、底部等热流加热、底部对流换热以及顶部自由开口边界)、黏弹性流体的流动模型(Darcy-Jeffrey, DarcyBrinkman-Oldroyd以及Darcy-Brinkman-Maxwell模型)、局部热非平衡效应以及旋转效应对黏弹性流体热对流失稳的临界Rayleigh数的影响.利用弱非线性分析方法,揭示失稳临界点附近热对流流动的分叉情况,以及失稳临界点附近黏弹性流体换热Nusselt数的解析表达式.采用数值模拟方法,研究高Rayleigh数下黏弹性流体换热Nusselt数和流场的演化规律,分析各参数对黏弹性流体热对流失稳和对流换热速率的影响.主要结果:(1)流体的黏弹性能够促进振荡对流的发生;(2)旋转效应、流体与多孔介质间的传热能够抑制黏弹性流体的热对流失稳;(3)在临界Rayleigh数附近,静态对流分叉解是超临界稳定的,而振荡对流分叉可能是超临界或者亚临界的,主要取决于流体的黏弹性参数、Prandtl数以及Darcy数;(4)随着Rayleigh数的增加,热对流的流场从单个涡胞逐渐演化为多个不规则单元涡胞,最后发展为混沌状态.     

微流体驱动与控制技术研究进展

随着微流体系统,尤其是生物芯片和缩微芯片实验室(lab-on-a-chip)技术的发展,微米乃至纳米尺度构件中流体的驱动与控制技术越来越引起人们的注意.由于微流体流动的影响因素众多,它的驱动和控制技术,与宏观流体相比,更为复杂和多样化.本文首先结合流体的驱动和控制技术,并着眼于微观与宏观的不同,对微流体的流动特性进行了分析,然后对目前微流体驱动与控制技术的研究进展进行了总结,对各种微流体的驱动和控制技术进行了对比,并对他们各自的优缺点进行了分析和讨论.      

部分流体膜挤压特性分析

本文建立了粗糙表面部分流体挤压膜的物理力学模型,分析了当粗糙表面间存在流体膜时的挤压特性.对于一维挤压膜问题,当表面粗糙度纹向参数γ≤1时,粗糙度使流体阻尼增大,使平均流体膜的保持性提高;当γ>1时,粗糙度使流体阻尼减小,使平均流体膜的保持性下降.当γ保持不变时,粗糙度增大加快了固体接触的发生,并使固体接触刚度增大.     

调谐流体阻尼器及其应用

以两层流体调谐阻尼器为例，介绍了ＴＬＤ的自振特性和减振机理，通过计算实例阐明了两层流体ＴＬＤ的优点和应用前景。     

管阵流体弹性不稳定性分析

在设计换热器、蒸汽发生器等核电站和石油化学工业设备的管阵时都会遇到横向流作用下的流体诱发振动问题.无论是从引起振动的可能性,还是从产生振动后的危害性来看,流体弹性不稳定性是管阵流体诱发振动的最重要机理.本文在比较、分析现行的流体弹性不稳定性数学模型的基础上,提出了一种新的数学模型,给出了不稳定性临界流速的计算方法,开发了相应的计算机程序.与实验结果和其它理论模型的计算结果比较表明:本文模型应用方便,得到的结果与实验结果基本一致.     

Milling染料的流体双折射特性

利用光学与光谱技术对Milling Yellow染料的流体双折射特性进行了研究.测量了这种染料的流体双折射率随光波长、流速、空间位置的变化以及光轴的方向.为这种染料在流体模型实验中的使用提供了基本数据.     

滑滚表面间的流体膜壁面滑移和流体动力学

经典雷诺润滑理论建立在无壁面滑移的假设基础之上。近年来许多试验报告了发生在流体膜流动的壁面滑移证据。本文研究了两固体表面间的流体膜流动特性和流体动力学,发现壁面滑移显著影响膜的流体动力学问题,流体动压力不仅受黏度和几何间隙的影响,而且还由壁面滑移和表面运动强力控制,通过控制表面的吸附性质,甚至可以得到零摩擦表面。另一方面,如果两个表面具有相同的滑移特性,存在一个临界滑动速度使得流体动压效应完全消失;但是在纯滚动条件下,即使界面极限剪应力很小,仍然有相当可观的流体动压效应。     

流体双折射三维流场显示测试系统及应用研究

本文简要介绍流体双折射三维流场显示测试系统的研制和控制特点,流体双折射介质特性,光力学特性及对水下运动物体的应用研究.     

基于微通道构型的微流体流动控制研究

微通道不仅仅是作为流体流动的单元, 更是进行流体控制的工具,微通道自身特性和特征用在实现微流体的驱动、进样、混合、分离以及液滴的产生、控制等方面已经表现出了良好的效果.由于微通道中比表面积非常大, 表面效应极大影响流体流动,近年来多数研究集中在应用表面效应来实现微流体驱动与控制,而以利用微通道结构特征实现流体流动控制为目标的研究成果相对较少.为了提高对通道构型作用的认识,主要介绍了基于微通道构型的无可动部件的流体微阀和基于微通道构型微小液滴的产生及流动控制器两个方面的发展情况,表明微通道构型在微流体控制中同样可以发挥重要作用,甚至有望带来微流控技术的突破.      

电流变液研究进展及最新动态──第5届国际电流变液、磁悬浮体 及相关技术研讨会评介

通过评介第５届国际电流变液、磁悬浮体以及相关技术研讨会，指出电流变液和磁流变液的应用研究有重要进展；磁流变液的剪切应力比电流变液大一个数量级，近来又受到重视；在机理研究中，要注意电流变液的表面效应、损耗对电流变效应的影响．本文还归纳了一些电流变液材料设计的思路．     

Two-dimensional wall adaption in the transonic windtunnel of the AIA

To demonstrate the flow quality of the AIA transonic windtunnel, the flow around a supercritical airfoil is investigated in the adaptive wall test section. The mechanism of the wall adaption is described. The convergence of one adaption cycle is shown by means of the wall contours as well as the wing surface pressures. The shape and pressure distribution of the adapted wall is compared with results obtained in the ONERA T2 windtunnel in Toulouse. That tunnel is equipped with an adaptive wall test section of nearly the same geometry.     

超临界翼型风洞实验的侧壁干扰研究

本文对模型周围的侧壁附面层抽吸,研究跨音速二元风洞的侧壁干扰。模型的展长大于风洞的宽度,其中央剖面有测压孔,在风洞实验段中可沿展向滑移,使测压剖面相对于风洞的对称平面的展向位置取不同的值。实验表明:在超临界情况,当对模型周围侧壁附面层进行抽吸时,气动力的展向均匀性改善,翼型上的激波向后移。     

梧州市花岗岩风化壳工程地质研究及垂直分带

花岗岩风化壳由表及里有不同的风化等级。认识风化程度的差异，给出各风化层的判别标准，这对于风化壳工程地质性状的研究，评价建筑场地的稳定性极为重要。本文在系统地搜集梧州市花岗岩风化壳的地质资料和已有的土工试验资料的基础上，进行薄片显微照像分析、颗粒分析。结合城市工程地质勘察工作特点，给出了梧州市花岗岩风化壳垂直分带的划分标准。     

超临界CO_2-水两相流与CO_2毛细捕获:微观孔隙模型实验与数值模拟研究

CO_2毛细捕获机制是CO_2地质封存中的关键科学问题,然而有关孔隙尺度下(微米极)超临界CO_2毛细捕获的研究较少.采用高压流体-显微镜-微观模型实验装置,开展超临界CO_2条件(8.5 MPa,45?C)下CO_2驱替水(排水)和水驱替CO_2(吸湿)实验,采用高分辨率照相机采集CO_2水两相流运动图像,并借助光学显微镜直接观测孔隙尺度下CO_2毛细捕获特征.同时,采用计算流体动力学方法对实验过程进行三维数值模拟.数值模拟不仅反映了实验过程中两相流驱替锋面的推进过程,还刻画了孔隙尺度下被捕获的CO_2液滴/团簇三维空间形态特征.最后,基于数值模拟给出了CO_2初始饱和度与残余饱和度曲线,即毛细捕获曲线,并对比分析了3种毛细捕获曲线预测模型(即Jurauld模型、Land模型和Spiteri模型)的优劣.分析表明,Jurauld模型的描述能力稍优于Land模型,Spiteri模型的描述能力较弱.由于Land模型只需单个参数,且参数具有明确的物理意义,因此在实际工程中,建议优先采用Land模型.     

A Comparative Study on Traffic Flow Models Based on Real Measured Data

依据上海延安高架路段的交通流录像资料提取的26000余组实测数据，作出流量-密度图，发现即使在低密度时流密关系亦具有非线性二维区域特性。通过与Kerner提出的非线性二维流密关系模型进行比较，指出一些符合中国交通状况的现象可在图中得以体现。利用观测得到的大量数据，在按密度划分的不同区间内对已有的多个平衡函数进行最优筛选，得到分段平衡函数的表达式，使交通流模型更加贴近真实交通状况。最后提出了基于实测数据计算激进型驾驶者比例的方法，该方法的关键在于利用各种经过特征值变换后的平衡函数形式模拟已有数据的区域边界。关键词：交通流模型；实测数据；流量-密度图；分段平衡函数；激进型驾驶者     

基于实测数据的交通流模型比较研究

依据上海延安高架路段的交通流录像资料提取的26000余组实测数据,作出流量-密度图,发现即使在低密度时流密关系亦具有非线性二维区域特性。通过与Kerner提出的非线性二维流密关系模型进行比较,指出一些符合中国交通状况的现象可在图中得以体现。利用观测得到的大量数据,在按密度划分的不同区间内对已有的多个平衡函数进行最优筛选,得到分段平衡函数的表达式,使交通流模型更加贴近真实交通状况。最后提出了基于实测数据计算激进型驾驶者比例的方法,该方法的关键在于利用各种经过特征值变换后的平衡函数形式模拟已有数据的区域边界。关键词:交通流模型;实测数据;流量-密度图;分段平衡函数;激进型驾驶者      

轮对非线性动力学模型稳定性和分岔特性研究

为了探究轮对系统的横向失稳问题,考虑了陀螺效应和一系悬挂阻尼的影响作用,建立非线性轮轨接触关系的轮对动力学模型,研究轮对系统的蛇行稳定性、Hopf分岔特性及迁移转化机理.通过稳定性判据获得了轮对系统失稳临界速度.采用中心流形定理和规范型方法对轮对动力学模型进行化简,得到与轮对系统分岔特性相同的一维复变量方程,理论推导求得轮对系统的第一Lyapunov系数的表达式,根据其符号即可判断轮对系统的Hopf分岔类型.讨论了不同参数对轮对系统Hopf分岔临界速度的影响,探究了轮对系统的超临界、亚临界Hopf分岔域在二维参数空间的分布规律.利用数值模拟得到轮对系统的3种典型Hopf分岔图,验证了轮对系统超临界、亚临界Hopf分岔域分布规律的正确性.结果表明,轮对系统的临界速度随着等效锥度的增大而减小,随着一系悬挂的纵向刚度和纵向阻尼的增大而增大,随着纵向蠕滑系数的增大呈先增大后减小.系统参数变化会引起轮对系统Hopf分岔类型发生改变,即亚临界与超临界Hopf分岔相互迁移转化.轮对系统Hopf分岔域在二维参数空间的分布规律对于轮对系统参数匹配和优化设计具有一定的指导意义.     

Experimental study of in-tube cooling heat transfer and pressure drop characteristics of R134a at supercritical pressures

The in-tube cooling flow and heat transfer characteristics of R134a at supercritical pressures are measured experimentally for various pressures and mass fluxes in a horizontal tube. The tube is made of stainless steel with an inner diameter of 4.01 mm. Experiments are conducted for mass fluxes from 70 kg/m² s to 405 kg/m² s and pressures from 4.5 MPa to 5.5 MPa. The inlet refrigerant temperature is from 80 °C to 140 °C. The results show that the refrigerant temperature, the mass flux and the pressure all significantly affect the flow and heat transfer characteristics of R134a at supercritical pressures. The experimentally measured frictional pressure drop and heat transfer coefficient are compared with predicted results from several existing correlations. The comparisons show that the predicted frictional pressure drop using Petrov and Popov’s correlation accounting for the density and viscosity variations agree well with the measured data. Gnielinski’s correlation for the heat transfer coefficient agrees best with the measured data with deviations not exceeding 25%, while correlations based on supercritical CO₂ heat transfer data overcorrect for the influence of the thermophysical property variations resulting in larger deviations. A new empirical correlation is developed based on the measured results by modifying Gnielinski’s equation with thermophysical property terms including both the property variations from the inlet to the outlet of the entire test section and from the bulk to the wall. Most of the experimental data is predicted by the new correlation within a range of 15%.