湍流边界层内流向涡的数值模拟研究

采用准二维共振三波作为湍流边界层近壁区相干结构初值,用直接数值模拟方法计算了流动从二维结构发展到三维结构并且伴随流向涡生成的整个过程,分析结果显示流向涡对湍流动能和质量传输有着重要作用,是湍流边界层相干结构的重要特征和运动形式.     

近壁区湍流脉动压力相关项的理论模型

提出在湍流边界层近壁区采用三维波的理论模型描述湍流相干结构,根据理论模型计算了Ｒｅｙｎｏｌｄｓ应力输运方程中的脉动速度与脉动压力梯度的相关项,理论计算结果与直接数值模拟（ＤＮＳ）符合很好。表明该理论方法不仅有益于对湍流机制的了解,而且可能为湍流的近壁模型化开辟一条新的途径。     

近壁区理论耗散率k-ε模型的研究

提出在湍流边界层近壁区采用共振三波的理论模型描述湍流相干结构,根据理论模型计算了ε的分布。并且在传统k-ε模式基础上依照理论ε值计算了平均速度分布。在粘性作用层理论值与直接数值模拟符合很好。表明该理论方法不仅有益于对湍流机制的了解,而且可能为湍流的近壁模型化开辟一条新的途径。     

近壁区理论耗散率κ-ε模型的研究

提出在湍流边界层近壁区采用共振三波的理论模型描述湍流相干结构，根据理论模型计算了ε的分布。并且在传统κ－ε模式基础上依照理论ε值计算了平均速度分布。在粘性作用层理论值与直接数值模拟符合很好。表明该理论方法不仅有益于对湍流机制的了解，而且可能为湍流的近壁模型化开辟一条新的途径。     

高聚物减阻溶液对壁湍流输运过程的影响

基于相同雷诺数下清水和高分子聚合物溶液壁湍流的高时间分辨率粒子图像测速技术(time-resolved particle image velocimetry, TRPIV)的对比实验, 从高聚物溶液对湍流边界层动量能量输运影响的角度分析其减阻的机理. 对比两者的雷诺应力发现高聚物的存在抑制了湍流输运过程. 这一影响与高聚物对壁湍流中占主导地位的涡旋运动和低速条带等相干结构的作用密切相关. 运用条件相位平均、相关函数和线性随机估计(linear stochastic estimation, LSE)等方法, 分析提取了高聚物溶液流场中的发卡涡和发卡涡包等典型相干结构的空间拓扑形态. 相比于清水, 高聚物溶液中相干结构的流向尺度增大, 涡旋运动的发展及低速流体喷射的强度受到削弱, 表明了添加的高聚物阻碍了湍流原有的能量传递和自维持的机理. 正是通过影响相干结构, 高聚物抑制了湍流边界层中近壁区与外区之间的动量和能量输运, 使得湍流的无序性降低, 从而减小了湍流流动的阻力.     

湍流边界层拟序结构的大涡模拟研究

采用动力亚格子模型,利用大涡模拟方法模拟了雷诺数为13000的充分发展槽道湍流流动。从瞬时速度和脉动 速度场、脉动速度相关、均方根脉动涡量分布、以及瞬时涡量场等多个方面,对湍流边界层流动的拟序结构进行了分析, 包括近壁区小尺度湍流结构和瞬态过程,如条纹结构、喷射和扫掠过程、以及近壁旋涡结构等。     

超声速湍流边界层湍流统计与湍流结构分析

可压缩边界层转捩问题与湍流问题一直是制约高超声速飞行器发展的关键基础问题,也是近年来流体力学领域研究的热点问题.采用直接数值模拟方法,获得了空间发展的Ma=2.25超声速湍流边界层流场,通过对湍流边界层的发展状态进行评估,得出有效的Reynolds数Re_θ范围约为2 600~4 600.对壁面摩阻系数开展了分解,获得了各分量的占比,对充分发展的湍流边界层进行1阶和高阶统计分析,包括形状因子、壁面律、平坦因子与偏斜因子、Reynolds应力、脉动涡量等,得到了剪切Reynolds数与动量Reynolds数之间的关系式,分析了湍流边界层壁面律的分层特性,发现湍流的间歇特性主要分布在y+ < 30的区域,并且法向速度脉动的间歇性远高于另外两者,3个方向上的Reynolds应力分布和涡量分布都存在较大差异.通过两点相关性分析和Lagrange涡结构,对近壁区湍流结构进行了分析,包括流向平面和展向平面,发现流向脉动速度的相关区域流向尺度较长,呈现狭长的特性,并且流向平面的相关系数与壁面存在一定的夹角;而在边界层外层,流向速度脉动相关区域的流向尺度变短而展向尺度增加,呈现宽胖型.研究结果进一步加深了对超声速湍流边界层的认识,为下一步湍流边界层的流动控制奠定了基础.      

燃气透平叶栅端壁传热特性的数值研究

采用三维数值求解方法,对透平叶栅端壁区域的流动和传热特性进行了研究.利用试验数据考核了相应的数值方法,分析了网格数目和湍流模型对叶栅端壁附近流动传热特性计算的影响,比较了不同进口雷诺数和湍流度条件下端壁传热特性的变化。结果表明;马蹄涡和通道涡等二次流动直接影响端壁区传热,传热强度分布规律基本与当地流动的湍动能保持一致。湍流模型对端壁压力场的计算影响较小,但对端壁传热特性的求解的精度影响较大。采用v~3—f湍流模型能较好地预测端壁传热分布。来流雷诺数和湍流度的变化改变了端壁边界层厚度和涡系结构,使得端壁传热强度和梯度分布发生变化。     

超声速湍流边界层密度场特性

本文采用基于纳米示踪平面激光散射技术的密度场测量方法,对Ma=3.0零压力梯度平板湍流边界层的密度场特性进行了实验研究,分析了边界层密度场的平均特性和脉动特性,并利用泰勒假设将空间信号转换为时域信号,对密度脉动的频谱特性进行了分析.研究发现,随着高度增加,边界层平均密度逐渐增大,但密度脉动仅在对数区内逐渐增大,在边界层外层却逐渐减小.密度脉动的概率密度函数在对数区内呈正态分布.从频谱特性可以发现,湍流边界层内部密度脉动具有丰富的脉动频率,最高达到MHz量级;在边界层近壁区和外层,密度脉动以低频分量为主;在对数区,高频分量与低频分量所占的比例基本相同.结合速度和密度同时测量发现,密度脉动与质量流量脉动在概率密度分布和频谱特性方面具有非常好的一致性,但与速度脉动相关性不大.超声速湍流边界层内部强烈密度脉动,及其与速度脉动的明显差别,是可压缩湍流边界层与不可压湍流边界层的显著区别之一.     

平板湍流边界层瞬时摩擦阻力的光学测量和统计分析

采用近壁粒子图像测速（particle image velocimetry，PIV）技术实现了中低Reynolds数光滑平板湍流边界层瞬时摩擦阻力的测量.发展了单行互相关算法和迭代拟合技术估算瞬时摩擦阻力，其法向空间分辨率可达到2~4 pixel.作为对比，同时分析了相似Reynolds数范围的直接数值模拟数据.统计结果表明:摩擦阻力的脉动强度随Reynolds数升高呈现对数增长趋势，证实了外区大/超大尺度结构对壁面的影响.谱分析结果表明近壁区的低速条带结构主导着摩擦阻力的多尺度脉动特性，外区大/超大尺度结构对摩擦阻力的印迹作用较小，其主要通过调制作用实现对摩擦阻力的影响，这一结论可以从瞬时摩擦阻力的偏度以及概率密度函数曲线具有Reynolds数不变性得到进一步证实.      

氧化钼分形生长的核晶凝聚模型

本文报道氧化钼在远离平衡的无序系统中气固相变过程。实验结果除了薄片状氧化钼晶体外,还形成了由晶须凝聚组成的各种形态的二维分形结构。对实验所得的分形结构,用非平衡态和不可逆过程的热力学理论进行了讨论,并提出核晶凝聚模型。 关键词：     

六角结构金属中特殊位错组态的分析

本文从稳定的位错组态的能量最低原理出发,分析了六角结构金属中能够出现的特殊位错组态,这些位错组态由两组分别位于间距很小的两个滑移面上的位错列阵组成,用透射电子显微镜观察时,它们呈现为有规则的位错“网络”。 关键词：     

超导体YB6和LaB6的电子结构研究

本文使用准确的第一原理方法，对超导体YB6和LaB6进行了电子结构比较研究，为进一步的实验研究提供理论参考．     

可压缩轴对称射流流场近区的数值模拟

采用高精度差分方法对二维轴对称可压缩射流流场进行了数值模拟,研究了大尺度涡结构的形成和发展过程及其在射流雪展过程中的作用,计算结果显示了射流失稳后首先出现Ｋｅｌｖｉｎ－Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ非稳定特征,之后向下游发展的过程中, 一笥效应的增长导致涡的配对和对并;指出射流场中压力波动的分布是大尺度涡结构分布的直接结果。     

高压退火对碳纳米管微结构转变的影响

利用高分辨电子显微镜研究了在高压退火条件下碳纳米管的微结构变化规律，发现在5.5GPa下，770℃退火后即发生了明显的结构改变；在950℃退火25min后发现形成了类碳纳米洋葱和纳米碳条带结构.碳纳米管转变成类碳纳米洋葱可以分成几个步骤，首先碳纳米管破裂，然后形成碳纳米球，最后形成类碳纳米洋葱结构.讨论了高压和退火温度对碳纳米管结构变化的影响. 关键词：     

脱氧核糖核酸的核磁共振研究简介

从NMR谱峰归属,NMR约束及结构计算,NMR谱的主要特征,化学位移的环流效应,以及溶液动力学等几个方面简要地介绍了核磁共振在DNA结构和动力学研究中的应用. 指出了DNA的NMR研究中存在着的一些问题. 这些问题主要包括：分子力场中的二面角参数不符合非规整DNA结构中的许多二面角;用分子模拟软件重建DNA结构时没有很好的重现性;DNA的化学位移环流效应理论尚未成熟;“无模型(model-free)”模型在定量解释异核稳态NOE时不理想. 然而,NMR所提供的结构和动力学信息仍然是十分重要的并且极大地深化了人们对DNA的了解.     

差值结构的改进解法

差值结构是为了便于用直接法求解含重原子晶体结构而引进的一种经过数学加工的结构。通过求解差植结构,可以获得轻原子在晶体中的布置情况。目前求解差值结构的各种方法均未充分利用重原子给出的相位信息。本文针对这一问题提出了一个求解差值结构的改进方法。 关键词：     

H4^＋团簇离子两种结构的能量曲线计算

此文认为在一定的条件下,Ｈ４＾＋团簇可能由一个氢核与三个氢原子相互作用而形成对称性较高的平面正三角形中心结构或正四面体结构。用ＭＡＣＱＭ方法,本文计算了这两种构型的能量曲线。结果表明：平面正三角形中心结构在中心原子核与顶角原子核间距离为２．１９ａ０时,体系出现能量极小值－１．６４８４ａ．ｕ．;正四面体结构在核间距为１．９２ａ０时,体系有一能量极小值－１．７７７７ａ．ｕ．。这说明Ｈ４＾＋的这两种结构     

用有限元法分析多波导耦合系统本征模的模式特性

本文应用有限元法(FEM),计算和分析了多波导耦合系统的本征模(超模)的模式特性及其变化规律,得到了强度均匀分布的基超模,克服了微扰理论计算这类问题的局限性.     

电沉积Ni-P合金结构的研究

本文用X射线衍射方法研究电沉积Ni-P合金的结构。研究表明:当P含量小于5.4at％时合金为P在Ni中的过饱和固溶体;当P含量大于7.8at％时结构发生明显变化,衍射花样可解释成一些大小为6—8?的密堆小片。它们作平行而无规的相对错动,片间距为2.04?,堆垛成小柱状,柱高随含P量的增高而减小,从含P为7.8％时的124?降到含P为18％时的13?,成为典型的非晶态合金的衍射花样。利用{lll}谱线的强度比,或者用原子径向分布函数的峰形和峰高,估算出原子偏离平衡位置的均方根值为0.17?。由于这些扭曲,使层间距在小于原子直径的情况下仍能实现片与片间相对平行而无规的错动,而且使一个小柱能够直接过渡到另一个取向不同的小柱而无须形成晶界。所以样品是一个连续分布的整体而不是一个微晶的集合体。另外,还测量了{lll}谱线不同衍射级的宽度。发现β_lll/β₂₂₂lll/cosθ₂₂₂,或许线宽除受垛高因素所制约外,可能还与成份起伏、微应变以及片层间距轻微的不规则性有关。 关键词：