氢气泡显示技术的应用

引言流场显示主要是把流体(如水、气、油)在流动过程中或物体绕流时所产生的流动图案(即流谱)用某些特定的方法以直观的形式显现、记录下来,从而为建立数学模型、理论分析以及直接定性、定量测量提供实验资料。...     

二维水洞流动显示

近些年来,国外利用各种水洞、水槽进行流动显示的实验技术得到了广泛的应用与发展。所获得的流谱照片,图案清晰、易于分辨、彩色鲜艳。中国科学院力学研究所于一九七九年底建成一座流谱实验室(照片1),专业从事水介质设备的流动显示实验。实验室安装有低速二维开式水洞、小型水槽和管流装置等三座设备。目前,二维水洞已正式投入...     

国外流动显示技术进展

一、概述流动显示是流体力学、空气动力学的一种重要实验手段。由流动显示的信息所形成的流谱,对于流体力学基本现象的发现与认识,对于理论研究数学模型的建立,对于生产实际中大量流体力学应用问题的解决,都有着巨大的作用。同时,流谱也有助于人们建立对流动现象的感性认识。      

低超声速圆球绕流后体流场的数值模拟

本文根据圆球跨声速自由飞行实验的流谱结构,建立了低超声速圆球分离流动的流动模型,它成功地计算了考虑粘性分离影响的圆球绕流的后体流场。在计算得到的后体流场中,反映流谱特征的分离激波、尾激波、分离界面等,其位置和形状与实验结果吻合很好,因此本文给出了一种能反映真实流动情况的圆球后体流场介。     

萤光微丝法——观察物体表面附近流谱的新方法

在风洞中观察物体表面流谱的方法,一般使用丝线法或油流法。丝线法只适用于低速风洞试验。由于丝线较粗,故对气流干扰较大,影响试验结果的真实性,且不能在物体表面贴布很密,因而往往不能观察到完整的流动图形。油流法虽适用于高速,也可得到完整的流谱,但对风洞有污染,而且,若要观察模型在另一姿态下 ...     

串列双方柱体流体动力载荷研究

本文通过流动显示,热线测频和流体动载荷测量在水槽中研究了绕经不同柱间距比S/D(S为双柱间距,D为柱体截面宽)串列双方柱体流动特性。实验雷诺数为Re=6×10~3,柱间距比0.5≤S/D≤10实验测量了涡脱落频率、时间平均阻力、动态阻力和动态升力。通过实验结果综合分析给出临界柱间距范围2.5≤(S/D)_(cr)≤3.0,并将串列双方柱流动随柱间距的变化划分为二种流态区。在临界柱间距,作用于双柱体的流体载荷、涡脱落频率以及流谱都发生跃变。文中分析讨论了两个流态区的特性以及在临界柱间距出现的双稳态特性。     

流动显示技术浅谈

前言流动显示技术(或称流动可视化技术)是实验流体力学最有用的工具之一。它的目的是使流场流动可见,通过对宽广范围流场的观察与分析,使全面掌握流动的性质成为可能。流动显示技术与其它方法相比有三个特点:(1)对所研究的流动干扰较小,或者根本无干扰,因而能获得可靠的流场信息;(2)能对大范围流场甚至全流场提供定性或定量的结果; ...     

均质旋转流体绕圆柱流动的实验研究

本文报道了对均质旋转流体绕圆柱流动的实验,实验中测量了表征流动形态的阻塞系数(定义见正文)与Rossby数及柱相对高度等参数的关系。观察到的流动沿旋转轴方向的变化看来是一有趣而值得进一步探讨的课题。     

物理增强的流场深度学习建模与模拟方法

流体运动理论上可用Navier?Stokes方程描述, 但由于对流项带来的非线性, 仅在少数情况可求得方程解析解. 对于复杂工程流动问题, 数值模拟难以高效精准计算高雷诺数流场, 实验或现场测量难以获得流场丰富细节. 近年来, 人工智能技术快速发展, 深度学习等数据驱动技术可利用灵活网络结构, 借助高效优化算法, 获得对高维、非线性问题的强大逼近能力, 为研究流体力学计算方法带来新机遇. 有别于传统图像识别、自然语言处理等典型人工智能任务, 深度学习模型预测的流场需满足流体物理规律, 如Navier?Stokes方程、典型能谱等. 近期, 物理增强的流场深度学习建模与模拟方法快速发展, 正逐渐成为流体力学全新研究范式: 根据流体物理规律选取网络输入特征或设计网络架构的方法称为物理启发的深度学习方法, 直接将流体物理规律显式融入网络损失函数或网络架构的方法称为物理融合的深度学习方法. 研究内容涵盖流体力学降阶模型、流动控制方程求解领域.      

快速颗粒流动

<正> 1 引言 颗粒材料是大量离散固体粒子的聚集.一般地说,粒子间的间隙充满着诸如空气或水之类的流体,因此技术上,颗粒流动是多相过程.然而,如果粒子是密堆积的,或者如果它们比间隙流体稠密得多,则在材料内部的动量输运中粒子将单独地(而不是流体的作用或流体-粒子间相互作用)起最大的作用,在这种情况下,在描述流动行为时可以忽略间隙流体.颗粒材料的流动通常归入这种极端情况的范畴,这样就可把它看成是弥散的单相流动而不是     

用偏振光显示流体在管道中流动的一种方法

阐述了用光学的偏振光原理显示流体在管道中流动的课堂教学的新方法,这种方法直观形象地显示了流体在管道中的流动方向和流动速度。     

一种流场显示技术——酚蓝技术

在对于涉及有流体流动的许多错综复杂的现象进行力学研究时,人们总希望首先能对于研究对象获得一个直观的、全局性的认识,在可能的条件下,还希望能对流动的许多物理量如流动速度、方向、压力等进行直接的测量。由于流体力学绝大多数问题固有的非线性性质,使得实验研究具有了重要意义,而提供实验手段的显示和测量流场成为必不可少的环节。针对不同 ...     

封面图片说明

正离散Boltzmann模型等效于一个传统流体模型外加一个关于热动非平衡行为的粗粒化模型;可以用于研究目前知之甚少的、传统流体建模不易给出的、对于我们从物理上把握非平衡系统有帮助的、与我们关注的宏观流动行为关系最密切的热动非平衡行为;它提供的非平衡强度信息为相分离过程中亚稳相分解和相     

发生汇流旋涡的实验研究

粘性介质中产生旋涡的方式很多,有一类旋涡在流体作对称汇合的流动吋发生?幼髡叱て诠鄄旌褪匝檎庵中蟹⑸奶氐憷纯?轴对称的径向汇流流动能诱发出这种旋涡。因此,作者取名为汇流旋涡(Sink-vortex俗称澡盆涡或漏斗涡),以区别于其他旋涡。50-60年代国外不少学者曾研究过这种旋涡,但由于实验等方面的困难,以后就没有人作此实验研究了。由于发生汇流旋涡显得重要,例如台风,飓 ...     

壁流动中的转捩

对壁流动的不同实验结果做了对比,这些实验结果来自于流动显示、热膜测量以及PIV测量, 对比的同时,还总结了与此相应的理论方面的进展.这些进展是在对所选大约120篇文献中内容归纳提炼的基础上给出的.尽管实验中所使用的初始扰动条件不同,但所发现的流动结构几乎是完全一样的. 在对壁流动转捩的认识方面,认为下列所观察到的流动结构是最基本最重要的:在边界层和管流中被称为类孤子相干结构(SCS)的三维非线性涡包、$\Lambda$涡、二次涡环和涡环链.近期的实验中发现了这些结构形成和转捩的动力学过程,具体包括以下内容: (1) $\Lambda$ 涡和二次涡环间持续的相互作用过程.该过程决定了涡环链的产生方式, 总是从壁面区域周期性地形成,并进入到边界层的外部区域; (2)高频涡的生成,这是理解转捩和湍流边界层(以及其他流动)发展的关键问题之一.尽管已经提出了一些解释,但是二次涡环的实验发现将对此提供一个特别清晰的解释.(3)在所有湍流猝发中SCS所起的关键作用.这一点被看做是低雷诺数湍流边界层中湍流产生的关键机制.与猝发直接相关联的是低速条带. 基于SCS的动力学过程, 针对壁流动情况,可以比以前更清晰地解释低速条带的形成机制及其与流动结构的关系.在实验中所观察到的SCS和二次涡环,不仅能使我们重温壁面流动转捩中的经典故事, 同时还开辟一条新的途径,可以基于此建立壁面流动转捩可能具有的普适性的动力学过程.      

界面张力梯度驱动对流向湍流转捩的研究

作为空间自然对流热质输运的基本形式, 界面张力梯度驱动对流是流动和传热强耦合的复杂非线性过程, 也是一个多控制参数耦合作用的过程, 表现出丰富的流动时空特征. 界面张力梯度驱动对流是微重力流体物理的重要研究内容和学科前沿, 同时在空间燃料输运过程和空间能源或热管利用等空间流体管理问题中均有重要应用. 本文综述了界面张力梯度驱动对流向湍流转捩研究的背景意义、地面实验、空间实验及数值模拟的研究现状, 重点介绍了从非线性动力学角度来研究转捩规律的具体方法, 目前最常见的手段是对观测量的时间序列进行分析, 通过频谱分析及相空间重构等方法计算时间序列的特征量, 从而判断流动模式, 这类方法理论成熟, 计算简单, 但需要对大量数据进行繁琐的处理; 另一种方法是通过数值计算分岔来研究对流在时空中的转捩模式, 这类方法可以直接计算出分岔点, 但是复杂之处在于需要求解大规模的线性或非线性方程组, 本文详细阐述了两种方法的理论背景, 应用状况及局限性, 探讨了将两种方法相互结合, 在研究中互为补充的可能, 并对今后的研究方向提出了建议.      

关于物理化学流体力学

一物理化学流体力学研究有化学变化发生、有热量传递、物质传递现象存在时的流体流动规律,是一门边缘学科。研究的内容既涉及流体运动对化学或物理一化学变化的影响,也包括物理一化学因素对流体运动的影响。伴有传热、传质、化学变化的流动,在航空、动力、化工、冶金等生产技术部门大量存在。举例来      

低速轴对称层流射流流动形态和失稳机制的实验研究

本文应用染色液和悬浮粒子显示方法,进一步实验研究轴对称层流射流的流动形态及其失稳机制。首次成功地在从一定口径的喷嘴流出的低速轴对称层流射流中观察到环形回流流动。给出了射流随速度演化及实验容器边界对其流动形态影响的显示照片,发现实际射流的轴对称波动及失稳过程正好对应射流在容器底部产生的环形旋涡的生长和破碎过程。本文认为由于实验空间有限尺度对流动的限制改变了原来射流的流动形态和流场空间的拓扑性质,射流与实际边界的相互作用对实际射流的失稳和转捩有重要的影响。     

壁湍流相干结构的教学实验(一)──湍流近壁区相干结构的流动显示

用氢气泡流动显示方法对平板湍流边界层近壁区相干结构的猝发过程进行形象、直观的研究,仔细观察低速条纹的抬升－振荡－喷射－破碎以及高速流体扫掠的细节和完整过程。     

直接投入固体粒子示踪物显示气流的研究

根据流体力学相关的理论知识,对采用固体粒子显示气流的跟随特性进行了理论分析,并选用碱式MgCO_3白色粉末作为直接投入物,用实验的方法进行了比较和验证,结果表明:直接投入MgCO_3粉末来显示气流具有良好的可视性和可记录性,可以很直观地观测到流体的流动状况,是一种有效的实验方法.