压气机级间尾迹非定常流动的分析与利用途径探索

在真实轴流压气机中,上游静子叶排尾迹经由静止/旋转两套坐标系转换,对下游转子叶排流场进口气流产生准周期性扰动.对尾迹干扰下的转子非定常流场进行数值模拟,与传统设计定常流动假设下均匀进气的流场对比分析了尾迹干扰的影响.结果表明,在适当条件下,上游静子叶排尾迹运动对下游转子分离流旋涡运动能够产生有益的影响,改善叶背分离旋涡运动与转子叶片静压分布,提高转子流动效率与压比.     

Flow Characteristics of Deionized Water in Microtubes

We investigate the deionized water flows in microtubes made of quartz at high pressure under steady flow condition in situations that （i） pure nitrogen is used as the pressure source, and the experimental pressure is 0.1-1 MPa; （ii） the inner diameters of the experimental microtubes are from 6μm to 50μm. The results indicate that （i） the flow characteristics of the microtubes with inner diameters of 50μm, 20μm, 15μm,10μm agree well with the traditional macro flow mechanics, （ii） there are obvious warps as compared with theoretical values in 6μm microtubes.     

转捩与湍流对激波边界层干扰及底部流动结构的影响

为研究转捩与湍流对激波边界层干扰及底部流动结构的影响,文章选取了二维与三维高超声速双斜面进气道模型与大钝头着陆器模型,并使用γ-Re_θ转捩模型开展数值模拟研究.研究表明,对于二维进气道模型,随着前缘钝度的增加,激波边界层干扰位置前移,分离区变大,与层流流动情况相比,有转捩流动发生时,激波边界层干扰位置后移,同时分离流动强度变弱,分离区缩小;对于三维进气道模型,其拐角附近的分离流动呈现明显的三维特征,转捩流动也存在三维流动结构,与静风洞状态相比,噪音风洞状态下,有转捩流动发生,对壁面热流影响较大,对激波系影响很小.对于着陆器模型,底部流动发生转捩,使得底部流动由不稳定非定常的流动结构变为稳定定常的流动结构,这有益于姿态控制设计.      

侧风条件下短舱流动分离等离子体流动控制研究

利用数值仿真开展了侧风条件下短舱流动分离等离子体流动控制研究,首先研究了不同侧风条件下短舱流动分离特性,揭示了侧风角度以及速度大小对流动分离的影响规律.随着侧风角度的增加,进气唇口处分离区域不断扩大且进气截面的总压损失更加严重;随着侧风速度的变大,分离区域变化并不明显,进气截面总压损失系数降低.进一步将等离子体激励布置...     

同轴流动聚焦中射流不稳定性的理论研究

壳核结构的微胶囊在医学药学材料食品农业等领域具有广泛的应用前景, 其制备方法一直是相关领域关注的焦点.同轴流动聚焦(co-flow focusing)是一种新型制备技术, 利用复合射流的破碎制备微胶囊具有包裹率高过程量化可控参数域广产率高等诸多优势.在实验中, 复合射流的破碎受到多个过程参数的影响, 并涉及了多层界面的耦合效应.利用简化的物理模型, 在时间和时空域中分析了三相水-油-水复合射流不稳定性的发展和演化.在黏性流体线性稳定性理论中, 同轴射流和驱动液体的基本速度型分别基于管流和误差函数构造, 并通过数值方法求解满足相应边界条件下的线化小扰动控制方程.结果表明:增加内外层界面的界面张力均有利于射流的破碎; 流体的黏性对同轴射流的稳定性均有着促进作用; 越大的黏性越小的内界面张力对应着越大的射流破碎波长; 内外界面的耦合作用以及复合液滴的包裹情况均与内外射流的半径比息息相关; 绝对-对流不稳定性转换的临界Weber数随Reynolds数内层界面张力的增大而增大, 随内层和驱动流体的黏性增大而减小.这些结果将有助于提高液体驱动下同轴流动聚焦技术的过程控制, 为实际应用提供理论指导.      

湍流边界层中下扫流与“反发卡涡”

用氢气泡法观测湍流边界层的下扫流和有关的流动结构.实验中发现一种新型涡结构，它的特征与典型的发卡涡正好相反.发卡涡的头部指向下游，而它的头部指向上游； 发卡涡的两腿之间，由于涡的诱导产生上升流，而它则在其两腿之间，由于涡的诱导产生下扫流. 关键词： 湍流边界层 流动显示 流动结构 发卡涡     

二维气动探针非定常流测量中动态效应的数值研究

本文采用数值方法模拟了一个三孔探头周围与测压孔内的二维可压缩非定常流场,研究了动态效应对探头绕流和测孔压力的影响,以及相应的测量误差。结果显示,当流场高频振荡时（如： ２０００ Ｈｚ）,其有效测量范围内的速度误差为 ２～４％,气流角误差约为 １０％之内。当流动接近失速时,该项误差迅速增大。文中还给出了高频振荡流中测压孔内外非定常与准定常流场分布之间的差异。     

一切电磁感应都取决于金属电子受洛伦兹磁场力

研究表明:一切电磁感应的计算都取决于金属电子受洛伦兹磁场力的导线形状,却不取决于磁通量变化率对微分变量进行的旋度运算;特别是基于电子论证明了楞茨圆形线圈上的圆形电流及其围绕圆形线圈的流动电荷携带了圆形流动电场;基于电子论否定了法拉第磁通量变化率产生的电动势及其旋度电场。     

涡轮转子凹槽叶尖控制泄漏流动的数值研究

明晰涡轮转子凹槽叶尖控制泄漏流动的物理机制,对凹槽叶尖结构优化和提升涡轮效率有重要意义。本文数值研究了跨音速高压涡轮凹槽叶尖的泄漏流动特性,对比分析了其与平叶尖泄漏损失和流动结构的差异,并研究了凹槽腔内流动结构改变对泄漏流动的影响。结果表明,凹槽叶尖对泄漏流动的堵塞分两个区域,分别受吸力侧空腔涡和削刮涡影响,改变外机匣相对转动速度会影响凹槽腔内流动结构的范围和强度,进而影响泄漏流动特性。本文的研究结果可为凹槽叶尖的设计提供指导。     

叶轮机械中考虑气体粘性的激波关系

叶轮机械中考虑气体粘性的激波关系黄修乾，徐建中（中国科学院工程热物理研究所北京１０００８０）关键词激波关系，叶轮机械，粘性流动，三维流动１引言随着叶轮机械叶尖速度和负荷的提高，其内部空间激波及激波／边界层相互作用对性能的影响更加显著。就激波／边界层相...     

信息保存方法在微尺度变温流场中的应用研究

在信息保存法(IP)方法的基础上，提出了一个简单易行的温度模型，该模型可以有效模拟计算有温度变化的流动.此外研究发现，在用IP方法模拟计算的流场局部密度变化很大时，如果采用质量守恒方程的二阶中心差分格式更新信息密度时会使计算发散，因此建议采用一阶迎风格式更新信息密度. 关键词： IP方法 低速流动 微尺度 变温流动     

强磁场对突扩管中液态金属剪切层的影响

在聚变堆中,由于强磁场的影响,液态金属流动呈现准二维流动的特征。本文基于SM82模型,对不同磁场强度下突扩管内的流动进行数值研究。计算结果表明,随着磁场强度增大,流动从不稳定状态向稳定状态转变,剪切涡脱落逐渐消失,并伴随着剪切涡纵向尺寸变窄,横向关联尺度变长,剪切层脉动特征频率趋于一致。同时,脱落后的剪切涡与壁面相互作用是影响管道换热的主要因素,随着磁场强度增加,壁面平均努塞尔数逐渐减小,换热效率降低。     

用改进的随机轨道模型数值模拟突扩液固两相流动

用改进的随机轨道模型数值模拟了突扩湍流液固两相流动。两相的轴向速度和湍动能的预报结果与实验符合得很好,同时还给出了不同计算截面上颗粒数密度和质量流量合理分布．预报结果对计算颗粒数敏感程度的研究表明：与通常的随机轨道不同,改进的随机轨道模型只需要很少的计算颗粒就可以给出合理正确的颗粒相分布。     

迎风TVD格式在粘性流计算中的应用研究与改进

首先以高超声速钝楔绕汉热流计算和Ｍ∞＝２．０、激波角θ＝３２．５８°的平板激波附面层干扰分离流动计算,研究了迎风ＴＶＤ格式的粘性特性、发现即使在很小的物面网格下,原有格式计算驻点热流仍较实验和文献结果低,激波附面层干扰的分离区小于实验值,原因主要在于熵修正公式。针对这些不足提出了新的熵修正公式,用改进后的格式重新计算,得到了与实验符合较好的结果。最后用改进的格式对分离流动的壁面温度控制效应进行了研     

Establishment of Configuration with Optimized Current Profile in Pellet Fuelled Discharge on HL-2A

A sawtooth-free period is produced following the pellet injection in the pellet fuelled discharge of qa = 3.4 （where qa is the safety factor at the plasma boundary） in the HL-2A tokamak. Establishment of the current profile such as in the hybrid scenario is studied under the condition of pellet injection in HL-2A. It is shown that a q-profile of weak negative shear is produced immediately after the pellet injection, and it then evolves to a broad flat profile with q0 〉 1 （where qo is the safety factor at the centre）. The measured MHD mode structures evidence consistencies of the evaluated q-profile with locations of the q = 1 surface in the sawtoothing period and of the q = 2 surface in the sawtooth-free period. TRANSP analysis indicates that the energy confinement is enhanced substantially during and after pellet injection, which is resulted from the q-profile optimization and the plasma density peaking.     

流动隐身衣的均匀化设计与减阻特性

流动隐身衣因为可以显著降低指定目标的表面阻力而备受关注.然而大多数传统流动隐身衣的设计参数为非均匀各向异性,非均匀这一限制增加了制备流动隐身衣的难度.为突破这种限制,本文采用等效介质理论与积分中值定理,将流动隐身衣所需的设计参数均匀化.通过数值模拟验证了简化后的均匀流动隐身衣具有与非均匀流动隐身衣一样的隐身效果,并且同样适用于多种流场.这种简化方法不仅可以将非均匀流动隐身衣简化为均匀流动隐身衣,更重要的是可以适用于其他领域,如光学、声学、电磁学与热学等不同领域的超材料均匀化设计,为降低超材料制备难度提供了新方法.此外,基于均匀流动隐身衣对不同流场的适用性,首次设计了一种流动伪装装置,该装置可以将原始物体所产生的流场伪装成由任意物体引起的期望流场,为实现流动伪装提供了解决方案.最后,定量对比分析了流动隐身衣的隐身与减阻性能随着雷诺数增加的变化,结果表明在非蠕动流时流动隐身衣仍然具有良好的隐身性能与较高的减阻效率.     

一先进跨音速离心压气机叶轮内部粘性流动数值模拟

随着计算机和计算技术的发展，三元粘性数值计算被广泛地应用于叶轮机械内部流场分析，本文使用三元Ｎ－Ｓ方程对这一先进跨音速离心压气机叶轮内部流场进行数值模拟，一是对这一成功设计进行分析验证。二是使用数值方法进行内部流场细节的模拟掌握其内部粘性流动特点，为今后设计和改进高压比跨音速离心压气机提供经验。     

等离子体激励器在航空航天工程中的应用前景

文章基于等离子体的Joule加热、静电力、Hall效应以及Lorentz加速度等固有特性,对等离子体在航空航天领域（不包括电推进和飞行器再入热防护方面）中的应用进行总结及评估.等离子体激励器在亚声速流到高超声速流的整个空气动力学领域及稀薄流领域,得到了广泛的应用.真正引人瞩目的是,与所控制的流场相比,应用中所加入的电磁力或能量仅仅与其扰动水平相当.因此,有效的流动控制往往就限制在像流动分离、流体动力学不稳定性、动态失速和涡破碎等动力学分岔问题中.有效的控制应用通常是利用有黏-无黏流相互作用的放大效应、外部磁场或微波能量的加入等来增强其控制效果.最后文章根据这些评估,对未来学科前沿提出了几点基础创新研究方向的建议.      

带控制的超声速二维后台阶流动显示

在Mach数3.4的来流条件下,对二维后台阶流动精细结构开展了实验研究.实验分为后台阶上游无控制加粗糙带扰动及微涡流发生器（micro-vortex generator,MVG）扰动3种状态,采用基于纳米示踪的平面激光散射（nano-tracer based planar laser scattering,NPLS）方法获得了流向和展向切面内的高时空分辨率流动显示图像,并测量了模型表面静压分布.对大量NPLS图像取平均,研究了流场结构的时间平均规律,对比不同时刻的瞬态流场精细结构图像,发现不同状态下的湍流大尺度结构的特征时间.有粗糙带状态相对无粗糙带台阶下游回流区压力更低,而下游压力较高,台阶上游区别不大;受MVG控制后台阶下游附近区域压力突增;MVG对流动的控制改变能力较强,粗糙带能调整台阶上下游附近流动平稳过渡,流场壁面压力没有突变.      

受限胶体液滴蒸发过程中胶体颗粒沉积过程观察

亲水玻璃基片在掩模板的保护下, 通过喷涂超疏水层, 得到了被疏水层包围的圆形亲水区域. 胶体液滴在这一区域被很好地限制, 并且液滴体积可以在较大范围内变化, 体积的变化可以改变液滴与基片的表观接触角. 通过显微观察手段原位观察了表观接触角为疏水的受限胶体液滴蒸发过程中粒子沉积行为. 在整个蒸发过程中, 受限液滴边界被钉扎在亲疏水交界处. 粒子沉积过程中, 驱动粒子的液滴内部流动会发生变化. 粒子沉积图案形成过程由三种流体行为控制, 最初, Marangoni效应占主导作用, 驱动粒子在液滴表面聚集, 随之沉积到液滴边缘; 随着蒸发进行, 当接触角变小(<60°)时, 由于边界蒸发速度更快导致的毛细补偿流使得粒子直接向边界沉积. 在干燥的最后阶段, 亲水区域内的液层变得很薄, 只有一单层粒子存在于这一薄液层中, 蒸发继续进行时, 薄液层发生失稳使得粒子迅速聚集而形成网络化图案, 由于粒子间距变小, 球间的液桥毛细力也会参与到这一聚集过程中.