双圆诱导不可压缩势流的几个精确解

Lagally(1929)给出了两个静止圆在均匀来流中的扰动速度势精确解。本文通过使用 Apollonius 保角变换,将两圆外部区域变为圆环内部区域,并在变换平面上用 Fo-urier 级数方法求解 Laplace 方程,从而得出双圆扰动势流的另外三个精确解。它们分别对应于静止流体中两圆膨胀(收缩)、沿连心线相向(相背)运动和垂直连心线反向运动(错动)所诱导的速势场。     

以压力为基本求解变量数值模拟粘性超、跨音速流动

应用以压力为基本求解变量的SIMPLE方法 ,对一双喉喷管中的层流超音速流动和一扩压器中的紊流跨音速流动进行了数值计算。计算结果显示 ,本文的计算结果与文献数据及实验结果相符很好。表明本文方法对可压缩流动有很高的模拟精度。进而表明经过可压缩推广的SIMPLE方法适用于任何马赫数的流动计算     

斜向自由剪切层流动特性的实验研究

本文用恒温热线风速仪对斜向自由剪切层流场进行了测量,得到了流场动量厚度、平均速度和二阶脉动速度相关统计量的变化规律;给出了不同位置处纵、展方向上速度信号随时间变化的波形、概率密度分布、自相关和互相关函数以及功率谱;表明斜向自由剪切层流场中有螺旋形涡存在的特征.     

液体流动双折射图像的数字图像处理

将数字图像处理应用在液体流动双折射图像中，经过图像预处理后，提取出双折射条纹的光学中心，最后算出平面二维流场的速度分布和速度梯度分布。     

对流-扩散相互作用结构的不变性

本文提出并证明了不可压缩剪切层流中对流-扩散相互作用结构不变性诸定理:即二难剪切层流与其线性化及非线性扰动存在同一的对流-扩散相互作用结构,且物理尺度(指时间、空间和速度尺度)相同。给出十个推论,例如:对流-扩散相互作用可在剪切层流及其扰动场内“激发“快时间尺度和小空间尺度结构,线性化稳定性原理的约定对剪切流体系统成立等。应用题例导出计及时间-空间尺度效应和非平行流效应的广义Orr-Sommerfeld(GOS)方程,证实它有两个粘性解:阻尼层解和干扰层解;经典OS方程及其两个粘性解:边界层解和Heisenberg临界层解,Triple-deck稳定性理论基本方程及其两个粘性解,均是本文GOS方程及其两个粘性解的特例。     

高超声速层流尾迹的数值模拟

本文利用无波动、无自由参数、耗散的差分格式(NND格式),通过求解NS方程,数值模拟了高超声速层流尾迹的流动,清晰地给出了主激波、拐角膨胀波、迹激波及自由剪切层,所得流场物理量的分布与实验结果甚为一致。计算发现了底部迴流区由起始向定常的发展中,在瞬时流线图上经历了极限环形成、胀大、缩小、再胀大最后消失的演变过程。     

层状两相流动的基本方程式

本文将两相流动的雷诺方程沿深度方向进行平均,出求了平均后的运动方程、连续方程和能量方程式,在适当的物理假定下,简化得到可适用于考虑固-液流动及气-液流动两种情况下的两相层状流动基本方程.     

后台阶分离流动中大涡结构演变的数值模拟

本文对后台阶分离流动中涡结构的演变进行了大涡模拟，研究了流场结构的变化规律。详细讨论了随着雷诺数的增加流场结构的典型特征的变化规律，指出流场中的涡结构随着雷诺数的增大变得十分复杂和丰富，回流区的数目、大小及其出现的位置也显著地不同。这些结果与已有的一些实验值和流场显示结果是吻合的。在此基础上，进一步研究了高雷诺数时流场中大尺度涡结构的瞬时发展和演化过程，展示了其中大涡的产生、追随、吸引、合并和破碎等过程。对于高雷诺数情况，对大涡模拟得到的数值结果进行了统计，得到的时均速度分布以及台阶后方的回流区长度与现有的其他实验结果符合得很好。本研究是针对后台阶分离流动深入开展湍流控制以及两相流动研究的基础。     

流动显示技术及其现代发展概况

本文回顾了流动显示发展的历史,以及它在流体力学研究中所起的作用。根据获取流动信息的方式不同,流动显示技术可分为两大类型。作为近代技术发展的例子,三维非对称流干涉图的定量计算、片光技术、散斑照相术、激光诱导萤光法、多普勒干涉图象显示速度场、光电信号转换激光干涉仪、以及图象处理和计算机产生数字流谱技术均作了简要的介绍。     

气液混输悬链线立管系统两相流特性实验

严重段塞流是海洋工程气液混输管线--立管系统中常见的一种特殊有害流动现象, 采用水平--下倾--悬链线立管气液混输组合管道系统, 通过系列实验在悬链线立管中获得了严重段塞流、间歇流和震荡流等流型, 阐述了这些流动现象的形成机理, 提出了能够产生严重段塞流的判定准则. 结果表明, 悬链线立管严重段塞流具有明显周期性, 在一个周期内的流动特征可分为液塞形成、液体出流、液气喷发及液体回流等4个阶段, 进而给出了各阶段中相关流动参数的变化规律. 在实验中同时还对悬链线与垂直立管中严重段塞流形成机理进行了比较分析, 发现两者在液塞形成阶段有显著差别. 其中, 在悬链线立管中液塞形成之前首先需要经历一个气液混合液塞形成过程, 而垂直立管则没有这个过程.      

DPW系列会议述评与思考

验证与确认一直是困扰计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD)发展的关键问题.由AIAA组织的阻力预测会议(Drag Prediction Workshop, DPW)是CFD验证与确认方面的一项重要学术活动, 其宗旨是提供一个开放、公正的平台, 考核CFD方法、程序和模型的效能, 评价CFD作为应用空气动力学工具的现状.本文综述了4次DPW系列会议, 对会议的结果和结论进行了详细述评, 对其反映的一些问题进行了深入探讨. 最后根据多年对DPW的关注和研究, 提出了一些由DPW引发的思考.      

扰动本构方程及粘弹流体拉伸流动不稳定性

提出“准衰退记忆”新概念,发展了非牛顿流体扰动本构理论,并研究了粘弹流体拉伸流动的不稳定性规律     

电场作用下流动聚焦的实验研究

通过在流动聚焦的同轴液-气射流区域施加电场, 开展了电场力和气动力共同作用下锥形以及带电射流的不稳定性特性实验研究. 实验在精密设计的流动聚焦装置上完成, 分析了外部电压、气体压力降和液体流量等主要控制参数对流动聚焦过程的影响, 获得了锥形的振动模式和稳定模式及其之间的转换, 得到了射流的滴模式、轴对称模式、共存模式和非轴对称模式及其转换并定量分析了电场对射流尺寸参数的影响. 结果表明, 相比于单一的流动聚焦, 该方法能够增强锥形的稳定性, 促进液体射流雾化, 减小颗粒的直径, 因此在科技领域和工程实际中具有重要的应用价值.      

矩形截面直管中的振荡流动

通过解析求解纳维尔-斯托克斯方程,本文给出了矩形截面直管中的层流振荡流动解。该解适用于不同的截面高宽比r和不同的振荡流动雷诺数。对典型的r和λ(雷诺数的平方根),给出了振荡流动速度的振幅比和相位差的等值线分布以及振荡流动速度随时间的变化,可以看出流动的速度分布如何从低频高粘性类型向高频低粘性的边界层流型逐渐变化;也可以看出管的边壁和角部对振荡流动的影响。当振荡频率ω为零时,本文结果即成为通过矩形截面定常管流的Stokes解。     

可压缩气固混合层中离散相与连续相的相互作用研究

尽管已有许多文献采用数值模拟方法研究两相流问题,但主要是集中不可压流动方面.本文采用Eul-er-Lagrange颗粒-轨道双向耦合模型对时间模式下含有固粒的二维可压缩混合层流动进行了研究.气相流场采用非定常全Navier-Stokes方程描述,并应用具有空间三阶精度的WNND(Weighted Non-Oscillatory, Contai-ning No Free Parameters and Dissipative)格式进行数值高散.固相方程采用二阶单边三点差分离散.在考虑流场对固粒作用的同时,也计及颗粒对流场的反作用.主要研究混合层大尺度涡对颗粒扩散特性的影响及颗粒对流场结构的影响问题.在对流马赫数为0.5时,研究不同Stokes数颗粒在连续流场中的扩散特性,而在对流马赫数为0.8时研究了不同Stokes数颗粒对流场小激波结构的影响.     

计算动脉血管发展流动的新差分格式

在引用守恒型N—S方程和SIMPLE方法的基础上，对血管发展流动的控制方程提出了新的差分格式。算例结果表明：本差分格式对血管发展流动的数值研究是可行的。     

喷腾旋风炉冷态两相流场实验研究

用黄豆、大米、小米及８００－２００μｍ粒径玻璃珠代表粒径在５ｍｍ以下散煤，通过两相流场显示，热球风速仪流速测量和单颗粒轨道计算，探讨了底吹风与进煤量、底吹风与一次风的匹配关系，炉内冷态两相流场特征及气动力匹配规律，结果表明改进后的炉体结构更有利于强化燃烧，为热态试验提供了技术依据。     

注塑成型充填／后充填过程统一的可压缩流动分析

注塑成型是重要的塑料成型工艺,成型过程中熔体在模腔中的流动和传热对最终制品的性能和质量有重要的影响,因此,精确预测注塑过程的流动及传热历史,并进一步预测注塑制品的收缩、翘曲和机械性能等性能和质量指标具有重要意义。为了精确地描述成型过程中材料的流动及传热行为,本文针对注塑成型过程的工艺特点,将充填后充填过程作为一个统一的过程,考虑材料可压缩性及相变对充填和后充填过程的影响,建立了充填后充填过程的统一数学模型。采用有限元/有限差分/控制体积混合数值方法,实现了注塑成型充填后充填一体化模拟。数值模拟结果与实验结果的对比,验证了本文模型和算法。     

网栅后湍流流动沿流程衰减特性的实验研究

应用ＬＤＶ测试技术对垂直方管内三种不同栅距的网所形成的湍流流动做了详细测量,网栅栅距Ｍ分别为１４ｍｍ,１０ｍｍ,６ｍｍ实验给出了管内不同位置湍流流动的各种参数沿流动方向的衰减规律,并就三种网栅进行比较分析,以探讨这种网栅流动所具有共同规律和在不同栅距对湍流结构及脉动大小的不同特点,从而对这种网栅所形成的湍流流结构较为清晰的了解。