QUICK格式在湍流旋流流动数值模拟中的应用

为研究不同精度的离散格式对湍流旋流流动数值模拟结果的影响,同时应用QUICK格式和混合格式对同轴射流旋流燃烧室内的湍流流动进行了数值模拟.在采用k-ε湍流模型的条件下,QUICK格式计算得到的燃烧室内气体轴向与切向速度及轴向脉动速度均方根值分布与实验数据符合较好,而混合格式给出的数值模拟结果则与实验有一定的偏差.     

水平螺旋管内超临界CO2冷却换热的数值模拟

采用RNG k-ε 湍流模型对超临界CO₂流体在内径为4 mm, 长度2000 mm, 节距为10 mm, 曲率为0.1的水平螺旋管内的冷却换热进行了数值模拟.研究了质量流量、热流量以及压力对换热系数的影响, 并和超临界CO₂在水平直管内的冷却换热进行了对比.研究结果表明, 超临界CO₂在水平螺旋管内流动产生的二次流强于水平直管内的二次流, 前者的换热系数大于后者; 换热系数随质量流量的增加而增大; 在似气体区, 换热系数随着热流量的增加而增大, 而在似液体区, 热流量对换热系数几乎没有影响; 换热系数峰值点随着压力的升高而下降, 并向高温区偏移.     

受限湍流射流扩散火焰的PDF模拟

采用k-ε双方程模型和概率密度函数(PDF)相结合的办法,研究受限条件下的湍流射流扩散火焰,着重考虑受限条件下固体壁面、压力梯度等因素对速度场和标量场求解的影响,并在此基础上对两个不同尺寸的受限湍流燃烧场进行计算,分别研究了受限湍流射流扩散火焰的流场结构、火焰结构和火焰形状.最后给出结果,定性分析,并得出结论.     

开槽扰流片流动特性研究

用标准的k-ε湍流方程结合近壁流动的两层带状模型,在非结构网格上采用SIMPLE算法,对不同开孔度的开槽扰流片流动特性进行了数值模拟,并和测压实验结果进行了比较.结果表明开槽扰流片的流动结构取决于上下两部分流场的相互耦合作用,开孔度η=50%时两个流场互相没有干扰,开孔度η=20%,30%时两个流场相互耦合作用很强,扰流片后有较大的回流区以及较小的湍流动能.     

抬举湍流H2/N2射流火焰的PDF模拟

采用数值目的研究了一个高温燃烧产物环境中的抬举湍流H₂/N₂射流火焰,对火焰的自然和抬举特性进行了研究.采用标量联合概率密度函数(PDF)目的处理详细的化学动力学过程,而湍流流场采用一个多时间尺度(MTS)k-ε湍流模型计算.计算中结合了一套描述氢气氧化的详细化学反应动力学机理.计算结果和实验数据进行了对比,表明所采用的模型可以精确的模拟火焰抬举高度和自然的过程.     

湍流模型在复杂流场数值模拟中的应用

采用4种湍流模型:代数Baldwin Lomax(B-L)模型、半方程Johnson King(J-K)模型的两个版本(J-K90A和J K92)以及两方程k-g模型,分别数值模拟了导弹超音速流动、NASATND-712标模和民机翼身组合体(两区C-O网格)跨音速流动.采用中心有限体积和多步Runge-Kutta方法数值积分三维可压缩雷诺平均Navier-Stokes(N-S)方程组.k-g湍流模型方程的求解采用类似于N-S方程组的方法进行.所有湍流模型均能很好地模拟附体及小分离流动;对于大攻角、分离剧烈的导弹流动,k-g和J-K92模型与实验吻合更好;B-L模型在模拟民机跨音速流动时,它所捕捉的激波位置较其余3种模型靠后.利用多块网格模拟民机翼身组合体流场时,k-g模型的模拟能力强于其余3种模型.     

丁胞型强化换热管的数值模拟

在换热器管道的内壁面上布置丁胞可以有效地增强管道内的传热.通过三维数值模拟,对含丁胞的圆形截面管道内的定常不可压缩湍流流动进行了数值模拟.本文采用RNG k-ε方程模型作为湍流计算模型和SIMPLE算法求解管道的流动传热情况.数值模拟结果表明,丁胞的大小、深度、排列密度等几何结构均对管道的换热效果有一定影响.在较低雷诺数下,含较小丁胞的管道换热效果好于含较大丁胞的管道;在较高雷诺数下,含较大丁胞的管道换热效果好干含较小丁胞的管道.     

铝电解槽内电-磁-流场的耦合仿真方法及应用

基于电磁流体力学的基本理论,应用等效电阻网络法与有限元相结合计算铝电解槽电流场,标量电位法和双标量磁位法计算铝电解槽磁场,k-ε双方程模型计算电磁力驱动下的铝液流动,并与工业测试结果进行比较.对200 kA侧部四点进电的铝电解槽进行计算与测试,其结果吻合良好;水平磁场形成一个顺时针的漩涡,垂直磁场沿长轴和短轴呈反对分布;铝液流动呈现出沿长轴方向排列的4个漩涡.仿真磁场误差小于10.0%,流场误差不超过5.0%.     

一维长程关联无序系统的局域性

研究了在紧束缚近似下,由de Moura和Lyra提出的一维长程关联无序模型的局域性. 分布在［-W/2,W/2］区间的格点位能,其关联函数〈ε_iεj〉的傅里叶变换满足S(k)∝k^-α,其中关联强度α>0. 利用participation ratio不仅证实了在α>2和W<4 关键词： 安德森局域化 长程关联 扩展态     

InGaAs/GaAs量子点阵列中的能级计算

根据八带k·p理论，在三维InGaAs/GaAs量子点阵列中求解k_x=k_y=k_z=0处的有效质量哈密顿H₀的本征值，得到InGaAs量子点中导带中电子基态E_C1，第一激发态E_C2和重空穴态E_{HH1关键词： InGaAs 量子点 带内跃迁 k·p理论')" href="#">八带k·p理论}     

混合对流的数值模拟

分别采用(-v'2)-f模型、k-ε模型和室内零方程模型对通风空调中典型的气流组织形式混合对流进行数值模拟.研究表明:在通风入口附近存在一个分离涡,对这个分离涡预测的准确程度是整个计算成败的关键因素.将预测结果和实验进行比较,发现这个涡的尺度介于(-v'2)-f模型和零方程模型预测的结果之间,比k-ε模型预测的结果大.虽然从流场上看,零方程模型预测的结果和实验结果吻合很好,但从模型构造的角度看,它不具备普遍的意义.从对温度场的预测看,(-v'2)-f模型预测结果最好,室内零方程模型次之,k-ε模型结果最差.     

电网在三种边攻击方式下的级联失效

研究美国西部电网在三种边攻击方式下级联失效差异性.定义边ij的初始负载为(k_ik_j)^θ,k_i,k_j分别表示节点i和j的度,θ为一可调参数.三种边攻击方式分别为:最小负载边攻击方式(LL)、最大负载边攻击方式(HL)和容量比最小边攻击方式(SPC).通过分析电网的拓扑结构,研究三种攻击方式级联失效差异性.研究表明:HL和LL攻击方式下,受攻击边的范围不随θ而改变,HL的攻击效果随θ的增大而增强,LL的攻击效果随θ的增大而减弱.而SPC法选中的被攻击边随θ变化,当θ取值较小时,SPC攻击边是拓扑结构较特殊的一种最小负载边,随着θ的增大,SPC攻击边趋向于高负载边,因此θ较小时,SPC的攻击效果和LL接近,当θ较大时,SPC的攻击效果和HL接近.     

热质双扩散与流固共轭传热及吸附的LBM模拟

采用格子Boltzmann方法,基于孔隙尺度,对填有均匀介质的复合方腔顶盖驱动双扩散混合对流及流固共轭传热、吸附进行数值模拟.在孔隙率ε=0.79,普朗特数Pr=0.7,格拉晓夫数Gr=10⁴和路易斯数Le=1.0时,就不同浮升力比（-100≤Br≤100）和吸附率常数（0.001≤k₁≤0.005）对方腔内部热质传输的影响进行比较.给出流线、等温线、等浓度线、平均努赛尔数Nu_av、舍伍德数Sh_av和吸附量等.结果表明Br通过改变介质所处流场的浓度分布影响吸附,而k₁的增加显著地提高吸附效率和吸附能力.     

一端附壁高分子链的Monte Carlo研究

采用简立方格点上的Monte Carlo模拟,研究一端被无限大不可穿透平面壁吸附的高分子链的均方末端距<R²>,以及高分子链的质量中心到平面吸附壁的平均距离<Z>,与链长N、参数u(u=e^-ε/kT,ε是链骨架原子间的相互作用能量,k是玻耳兹曼常数,T是热力学温度)的关系。结果表明:<R²>和<Z>都服从标度律,<R²>=αN^γ,<Z>=βN^η,其中,γ、η、α、β都是u的函数;u从1减小到0.5,则γ从1.01增大到1.19,η从0.51增大到0.60.     

The angular intensity correlation functions C(1) and C(10) for the scattering of light from randomly rough dielectric and metal surfaces

We study the statistical properties of the scattering matrix S(q|k) for the problem of the scattering of light of frequency ω from a randomly rough one-dimensional surface, defined by the equation x₃=ζ(x₁), where the surface profile function ζ(x₁) constitutes a zero-mean, stationary, Gaussian random process. This is done by studying the effects of S(q|k) on the angular intensity correlation function C(q,k|q',k')=〈I(q|k)I(q'|k')〉-〈I(q|k)〉〈I(q'|k')〉, where the intensity I(q|k) is defined in terms of S(q|k) by I(q|k)=L^-1₁(ω/c)|S(q|k)|², with L₁ the length of the x₁ axis covered by the random surface. We focus our attention on the C⁽¹⁾ and C⁽¹⁰⁾ correlation functions, which are the contributions to C(q,k|q',k') proportional to δ(q-k-q'+k') and δ(q-k+q'-k'), respectively. The existence of both of these correlation functions is consistent with the amplitude of the scattered field obeying complex Gaussian statistics in the limit of a long surface and in the presence of weak surface roughness. We show that the deviation of the statistics of the scattering matrix from complex circular Gaussian statistics and the C⁽¹⁰⁾ correlation function are determined by exactly the same statistical moment of S(q|k). As the random surface becomes rougher, the amplitude of the scattered field no longer obeys complex Gaussian statistics but obeys complex circular Gaussian statistics instead. In this case the C⁽¹⁰⁾ correlation function should therefore vanish. This result is confirmed by numerical simulation calculations.     

有限深两层流体中内孤立波造波实验及其理论模型

将置于大尺度密度分层水槽上下层流体中的两块垂直板反方向平推, 以基于 Miyata-Choi-Camassa (MCC)理论解的内孤立波诱导上下层流体中的层平均水平速度作为其运动速度, 发展了一种振幅可控的双推板内孤立波实验室造波方法. 在此基础上, 针对有限深两层流体中定态内孤立波 Korteweg-de Vries (KdV), 扩展KdV (eKdV), MCC和修改的Kdv (mKdV)理论的适用性条件等问题, 开展了系列实验研究.结果表明, 对以水深为基准定义的非线性参数ε 和色散参数μ, 存在一个临界色散参数μ₀, 当μ < μ₀ 时, KdV理论适用于ε ≤μ 的情况, eKdV理论适用于μ < ε ≤√μ 的情况, 而MCC理论适用于ε > √μ 的情况, 而且当μ ≥μ₀ 时MCC理论也是适用的.结果进一步表明, 当上下层流体深度比并不接近其临界值时, mKdV理论主要适用于内孤立波振幅接近其理论极限振幅的情况, 但这时MCC理论同样适用.本项研究定量地表征了四类内孤立波理论的适用性条件, 为采用何种理论来表征实际海洋中的内孤立波特征提供了理论依据. 关键词： 两层流体 内孤立波 双板造波 临界色散参数