旋风分离器内流动的三维分析

本文详细阐述了旋风分离器内流动在球坐标系中的数学表述和结果,应用质量守恒定律和定常流动的运动定律,在轴对称的考虑下,用流函数方法详尽推导了流动的三个速度分量.此讨论是从三维的整体观点来全面分析流动状况的.此外,对文[1]中的一些结果作了必要的修正.     

对于叶轮机气动弹性力学一个基本假设的讨论

“在一个叶片排中叶片间相角为常数”是叶轮机气动弹性力学至今沿用的基本假设。但事实表明,当颤振发作时,叶片排中各叶片不仅动应力不同,而且叶片间相角亦非常数。解除了此基本假设的约束之后,本文发展了一种新的模型和计算方法。计算结果与实验数据对比表明,当气动弹性失稳时,叶片排中诸叶片动应力之所以不相等,叶片间相角并非常数是一个主要原因。     

迎风紧致格式与驱动方腔流动问题的直接数值模拟

本文给出了一种求解不可压缩流动问题的高精度差分格式,即迎风紧致格式.出发方程采用二维非定常原始变量Naiver-Stokes方程组.在差分方程中,对流项采用三阶精度的迎风紧致差分,其余空间导数项采用四阶紧致差分.本文利用该差分格式在等距网格上数值模拟了驱动方腔流动中的分离涡运动.在257×257的细网格上,Re数最高计算到10000.Re≤5000时的计算结果与前人结果符合得很好.当Re≥7500时发现流动不存在定常层流解而为非定常周期性解,并首次给出了非定常解的结果。     

三维非定常水的跨血管壁流动与大分子的跨血管壁传质

对水的跨血管壁流动与大分子的跨血管对流-扩散传质提出一个统一的三维非定常模型。研究了内皮细胞在转换过程中形成漏的缝隙后的大分子跨壁传质,其浓度随时间的增长,内皮细胞截面形状对浓度分布的影响及生理参数对浓度分布的影响。采用解析方法求出了水跨壁流动的速度场与压力场的分析解:根据以前学者对血管壁的超微结构研究,将血管壁分为4层,用数值模拟方法求解了低密度脂蛋白(LDL)、血清白蛋白(albumin)以及辣根过氧化酶(HRP)三种大分子在各层的浓度分布。结果表明,随着时间的增长,在不同时刻,低剪切流中内皮细胞截面形状接近圆形时,大分子在漏的缝隙处浓度大小和分布范围,都大于高剪切流中内皮细胞截面被拉长时的情形:弹性层厚度等参数显著地影响传质:浓度分布随时间的增长与轴对称结果类似,即漏的缝隙处有一明显的浓度尖峰,在两侧浓度迅速减少,浓度尖峰值和浓度分布的范围随着时间的增长而降低与变小。这些结果对了解动脉粥样硬化形成的机理有重要意义。     

风力机叶型增升及叶尖流动控制研究

研究了两种改善风力机叶型气动性能的流动控制技术,分别对风力机专用S809翼型和较大升阻比的FX 60-100翼型进行应用研究．首先,通过在叶型前缘加装流动偏转器,研究流动偏转器对叶型流动分离的控制效果．并采用多岛基因算法,对流动偏转器进行多参数优化．结果表明：流动偏转器可以有效控制叶型的失速特性,推迟失速攻角和增加升力;基因优化算法能更大地提升流动偏转器的控制效果．其次,基于对风力机叶尖旋涡和尾涡特征以及叶片表面压力分布的分析,在叶片尖部加装不同倾斜角的旋涡扩散器控制叶尖涡．结果表明：涡扩散器能够提高叶尖涡涡核的总压,削弱其旋涡强度,使风力机尾流旋涡耗散更快,从而可以减小噪声,提高叶片效率．     

三维振荡机翼含激波跨声速非定常绕流广义变分原理的普遍形式及其派生族

本文在文献[1,2]基础上,建立了作任意周期性振荡的三维机翼含激波非定常跨声速绕流的广义变分原理普遍形式及其派生族。为了便于数值处理及捕获未知间断面,文中运用变域变分工具将振荡的激波及自由尾涡面上的间断条件(包括Rankine-Hugoniot激波关系)以及几乎全部边界条件都转化成自然界面条件,并兼顾了翼面吸(喷)气的作用。本文为引进有限元法等变分解法提供一更普遍、完善的理论基础,并可再推广到三维机翼-机身组合体和三维旋转叶栅上去。     

圆柱体不可压粘性流体非定常绕流的数值模拟

在本文中通过由计算机产生随机扰动并在物理模型中考虑随机扰动影响的做法,我们从非定常的NS方程出发,采用作者所发展的部分解析解格式以及一种保证壁面无滑移条件严格满足的新的确定壁面涡量边界条件的精确方法,仔细地计算了圆柱体不可压粘性流体非定常绕流的Karman涡街、数值结果与实验观察相符合。在计算中,我们还考虑了圆柱的起动过程。     

基于弹性壳的三维群体细胞动力学模型

群体细胞迁移常见于胚胎发育、伤口愈合和肿瘤侵袭等各种生理和病理过程中,关于其动力学的研究对于揭示群体细胞迁移机理、深刻理解有关生物过程十分重要.该文构建了群体细胞的三维可变形壳状模型,提出了一种考虑细胞弹性形变和细胞间接触与黏附相互作用的群体细胞动力学理论,并发展了相应的数值算法.基于所发展的动力学模型与算法,对多细胞在嚢腔里的受限旋转运动进行了模拟,复现了相关实验现象,分析了细胞极性、细胞形变、胞间相互作用等因素对多细胞三维动力学的影响规律.     

张量封闭模型与三维取向分布对纤维悬浮槽流稳定性的影响

应用3种不同的纤维方向张量封闭模型,数值模拟了纤维悬浮槽流的流动稳定性问题,从而研究封闭模型和纤维的三维取向分布对稳定性分析的影响．结果发现,采用3种不同封闭模型所得到的流动稳定特性与纤维参数之间的关系是相同的,但采用三维混合封闭模型时,由于纤维的取向与流向的偏差程度较大,所以纤维对流动的不稳定性具有最强的抑制作用．而采用二维混合封闭模型时,由于纤维在平面取向条件下,其轴线整体上趋于呈流向排列,使得对流体的作用削弱,导致纤维对流动不稳定性抑制的作用最弱．     

卫星舱三维布局优化模型及判断不干涉性算法

本以人造卫星仪器舱布局问题为背景。建立了在抛物圆柱体空间中带性能约束的长方体群的布局优化模型。分析模型中不干涉性约束的性质,利用凸集分离定理给出了等价的显式表达式,并构造了判断不干涉性的算法。