基于有限分析法的平面铅垂壁羽流的相似解

应用计及浮力对湍动能及其耗散率的影响的k-epsilon湍流模式,结合有限分析法对密度差引起的平面铅垂紊动壁羽流进行了数值分析．在均匀环境条件下控制该类流动的连续性方程、流动方向的动量方程、浓度扩散方程、湍动能及其耗散率方程存在相似解．考虑到浮力通量守恒条件,应用有限分析法给出了铅直壁羽流的速度、相对密度差、湍动能及耗散率的分布,进而给出了各物理量最大值沿主流方向变化的关系式．湍流Schmidt数为1.0时的计算结果与实验资料吻合较好,表明应用有限分析法分析铅垂平面羽流是有效的,即在分析壁羽流时浮力对湍动能及其耗散率的影响应该予以考虑．     

圆形射流和卷流的相似解

应用k-ε湍流模式,并计及浮力对湍动能及其耗散率的影响,建立了圆形卷流的数学模型.在均匀环境条件下,两者均存在相似解.考虑到动量及热通量守恒条件,应用有限分析法给出了速度、温度和湍动能及其耗散率的相似函数.它们同试验资料是相吻合的.     

底部加热肥皂泡上准二维湍流的数值模拟北大核心CSCD

底部加热的肥皂泡是一种全新的二维热对流模型,在实验中已发现肥皂泡上的岛涡运动规律与飓风轨迹规律一致.然而,肥皂泡的曲面特征对其准二维流场的数值模拟以及数据分析造成了较多困难.针对肥皂泡球面几何特征,该文介绍了其直接数值模拟(DNS)方法,及其流场空间波数谱、湍流通量和结构函数的计算分析方法.开展了Ra=3×10^(7),3×10^(9),3×10^(11)的数值计算,并获得了相应的波数谱、通量和湍流结构函数.计算结果表明,肥皂泡上速度的小尺度脉动特征满足Bo59的理论标度律,通过湍动能与拟涡能通量特征,发现在该准二维湍流场中存在湍流能量双级串现象.且随着Rayleigh数的增加,大尺度结构湍能量减小,更小尺度湍流结构能量增加.     

新型降压槽结构设计及流动特性分析

针对三元复合驱分注过程中低视粘度损失和高压降不能同时实现的问题,设计出了一种新型降压槽,运用CFD软件对其环空流道的流动特性进行数值模拟,研究了新型降压槽内的压力、速度、湍动能、视粘度和应变率分布情况.同时将其与环形降压槽进行对比,结果表明,相同长度的降压槽,新型降压槽的压差更大,视粘度损失更小.     

180°弯曲方管牛顿流体及一种非牛顿流体湍性流动的数值模拟

运用湍流k-ε模式及实测壁面函数分别模拟牛顿流体(清水)及一种非牛顿流体(聚合物稀薄减阻溶液)流经180°弯曲方管的湍性流动,取得与实测速度分布吻合较好的结果.对于湍流模式对存在大涡的复杂流动的适应性,根据计算和试验结果进行了分析和讨论.     

风浪发展对海面阻力系数的影响

考虑海气界面附近大气边界层内不同风浪发展程度下的海气动量交换 .建立有效波加表面粗糙度的海气界面模型 ,提出了表面粗糙度的计算公式 .采用κ-ε模式以计算湍流流场 .计算所得海面阻力系数CD 随风速及波龄变化的规律与实测结果符合良好;所得流场结构包括风速廓线、湍流动能、湍能耗散及湍流粘性系数等都较合理     

两相流中柱状固粒对流体湍动特性影响的研究

对含柱状固粒的两相流场,建立了包含柱状固粒对流场影响的流体脉动速度方程,在求解脉动速度方程的基础上,经平均得到流体的湍流强度和雷诺应力.将该方法用于槽流湍流场的求解,并与单相流实验结果进行了比较.计算中变化柱状固粒的参数,给出了固粒的体积分数、长径比、松驰时间对流场湍动特性的影响,说明粒子对流场的湍动特性起着抑制作用,其抑制的程度与粒子的体积分数、长径比成正比,与粒子的松弛时间成反比.     

可变动能打击武器系统外弹道解算

动能弹丸在空气中的运动过程十分复杂,近似属于刚体的一般运动,由于弹丸结构形状不是标准弹,枪膛内无膛线,弹丸飞行时不会产生绕其弹轴的转动运动,进行弹丸外弹道研究时,实际上只是对弹丸的平动运动进行分析计算和研究.利用以飞行距离x为自变量的自然坐标系质心运动方程组,通过引入假速度及西亚切替代对动能弹外弹道进行了解算,反向计算得出的恒量动能打击不同距离的有生目标对应的动能弹丸理想枪口初速.     

反射型激波风洞中激波与边界层的相互作用

本文研究了反射型激波风洞中由于非完全反射对激波与壁面边界层相互作用的影响,给出了在反射激波坐标系中计算边界层速度分布、温度分布和马赫数分布的计算方法.算例表明,在计及氮气的平衡真实气体效应的情形下,随着入射激波马赫数M_s的增大,边界层的最小马赫数从壁面处移到边界层内;随着喷管喉道面积的增大,边界层的最小马赫数、反射激波的分叉角α和分叉区后的射流速度均随之减小.计算结果与实验值相比是一致的.     

湍流运动论中的化学反应速率扰动

在分子与分子之间发生碰撞时,如果分子的动能足够大,当超过一定的阈值E时,分子碰撞就会发生化学反应.然而气体分子化学反应速率是受到一定因素影响的,诸如分子数密度n、温度T以及速度V.日本学者Sagara于上世纪70年代曾对分子数密度n和温度T对反应速率的变化做了深入的探究.主要是在此基础上利用二粒碰撞机理论对速度以及温度和速度的共同作用来研究反应速率的变化情况.     

等边三角形微通道内层流的流动特性和换热特性的研究

研究等边三角形截面微通道内充分发展层流的流动特性和换热特性,基于Navier-Stokes方程的基本理论,在等边三角形一边向流体加入定常热流密度时,给出了微通道内充分发展层流的速度分布和温度分布的近似解,以及微通道内充分发展对流传热的摩擦因子和Nusselt数;并通过商业软件Fluent对微通道内的流动和换热进行数值模拟,得到通道内温度和速度的数值解,进而计算得到充分发展对流传热的摩擦因子和Nusselt数;二者进行对比,结果吻合很好,验证了计算结果的正确性.     

BIN法建筑能耗快速计算——对称频数修正法

针对BIN能耗计算方法提出了一种更快的统计算法.BIN方法计算能耗将负荷表示为温度的线性关系,满足迭加原理.常数项部分对应的能耗用常数b乘以总频数即可;正比部分对应能耗用对称频数分布时的能耗乘以修正系数而得.给出了不同温度范围内实际温频数、对称分布的温频数以及修正系数.这种算法不用逐一求负荷然后逐一乘以对应的频数再求和,只需几步简单运算,能耗计算速度大大提高.     

转臂式离心机工作室内的瞬态温度求解与分析

考虑大型转臂式离心机圆柱形工作室各墙壁(顶板、底板和侧壁)的瞬态导热,建立各墙壁的瞬态温度控制方程,对控制方程进行Laplace变换并求解,得到了透过墙壁内表面的总热流量与工作室内空气温度的关系.同时,综合考虑离心机驱动系统输出功率与工作室内空气和固体部件吸热、墙壁系统的吸热和导热、出风口带出的热量,以及动能与进风口带入的热量和动能之差等供能与耗能之间的平衡关系,建立工作室内瞬态温度控制方程,导出了工作室内空气瞬态温度的Laplace变换像函数的解析表达式.然后,采用求解Laplace逆变换的展开定理,导出了工作室内空气瞬态温度随时间变化的级数型显式表达式.最后,以一台多用途离心机为例,进行了工作室内空气温度的理论计算,与以前只考虑墙壁稳态导热的理论计算相比,瞬态计算结果与实测结果更加接近.所建瞬态温度公式提高了工作室温度的预测精度,有助于提升大型转臂式离心机工作室温控设计的水平.     

各向生湍浮力模型的研究

通过对隐式代数应力模型应力结构的分析,认为湍浮力流动的应力由应变和浮力作用引起唑而利用应力输运的线性近似和平衡近似提出了非线性各向异性湍浮力模型。该模型避免了数值奇异,其可靠性通过计算和实验的对比得到了验证。     

运动水平平板上混合对流的群论分析

本文用变换群理论对运动水平平板混合对流边界层流动的动量、能量和浓度扩散方程进行了分析，得到了与X4/(7-5n)成正比的壁面温度分布和浓度分布，同时壁面运动速度正比于X(3-n)／(7-5n)时存在相似性解．导出了相似性解方程，用四阶Runge－Kutta方法进行了计算，给出了Pr＝0．72　和Sc，K1，K2，K3参数下的速度、温度和浓度分布，得出了各参数对流场、温度场的影响。     

各向异性湍浮力模型的研究

通过对隐式代数应力模型应力结构的分析,认为湍浮力流动的应力由应变和浮力作用引起,从而利用应力输运的线性近似和平衡近似提出了非线性各向异性湍浮力模型·　该模型避免了数值奇异,其可靠性通过计算和实验的对比得到了验证·     

声空化气泡内部的高温和高压分布

对声空化气泡内部气体情况的认识, 近几年来不断深化. 对单一泡内气体中的温度、压强、密度、质点速度等变量, 从早期一个著名的计算案例(C. C. Wu和P. H. Roberts, 1993)出发, 通过分别引进几种物理概念上的修正, 循序计算了这些泡内变量在气泡高速坍塌前后的时间变化和空间分布, 直到获得符合目前认识水平的理论值. 其中关于最高温度, 我们的结论是万度的量级.     

变直径串联喷嘴内流特性研究

喷嘴在分层注入过程中起到调节聚合物分子量和压力损失的作用,而多级喷嘴的结构,由于分子链的逐级剪切作用,可在保证注入粘度的同时,更大的减小压力的损失.在此基础上提出变直径多级喷嘴的几何结构,利用Fluent数值模拟软件,对单级喷嘴、等直径多级喷嘴进行数值模拟,分析不同结构喷嘴对三元复合溶液速度、压力、湍动能以及平均应变速率的影响,结果表明随着流量的增大,三种结构喷嘴的压力损失和平均应变速率均增大,合理的变直径串联喷嘴可以达到与等直径串联喷嘴相同的注入效果,同时尺寸较小,方便工程应用.     

激光等离子体的快离子发射谱

本文报道用宽频带与窄频带Nd玻璃激光辐照平面CD₂,Al.Ta靶,靶面功率密度0.3～2×10¹⁴W/cm².在与光轴成39°方向放置Faraday筒观察靶面快离子发射的时间波形.打CD₂靶的快离子发射谱中,有表现C,D离子运动的两个峰;而打Al靶仅有一个峰,打Ta靶信号较弱.我们用激光场加速电子、离子获得高的平动能,又通过电子-电子、电子-离子的碰撞使得部分平动能转化为热能,电子、离子均被加热获得高温的理论模型计算了离子的平动能、温度与由实验的离子峰值及宽度定出的平动能与温度基本相符.也定性阐明了电子、离子温度与激光频带宽度的关系.     

泥沙对水的相对速度和含沙浓度对脉动速度的影响

本文从流体动力学的基本理论出发,讨论了泥沙运动理论中的三个基本问题.(1)泥沙在湍性水流中对水的相对速度.(2)水流挟带泥沙以后脉动速度的改变.(3)泥沙在二维渠道均匀定常流动中含沙量的垂直分布和通常的扩散理论的修正.按照我们理论分析的结果,发现和通常水力学及河道动力学中常用的表达式有一些出入.