关于流动稳定性的分支解理论

流体运动一般可分为两大类:①层流;②湍流。关于“层流向湍流过渡”的研究,到目前为止,已有许多专题论文和综合评述。本文介绍流体运动稳定性理论的分支解方法。流体运动稳定性理论的主要任务是:找出区分不同流态以及与之相应的流动方式的各种临界值。在流动区域、边界条件和外力场给定以后,支配流体实际运动状态的微分方程组(N-S方程)的解就随流体粘性和初始条件的改变而改变。因此若能找出区分不同流动状态的临界粘性值,那将是很有意义的。通常认为当粘性下降到低于某临界值后,流动就失去稳      

运动状态空间中的变分原理

本文考虑有热交换现象存在时的连续介质的运动问题,提出用广义速度v_i,(i=1,2,3)以及绝对温度T 来描写其运动状态,简称运动状态空间;并根据能量守恒定律,将分析力学中的速变空间中的变分原理,推广至运动状态空间中,建立了运动状态空间中的变分原理,从而可以推出运动状态空间中的四个动力学方程. ...     

流体力学同解决工业及环境流体流动问题之间的某些联系

值此《流体力学杂志》(J.of Fluid Mcchanics)25周年纪念特刊出版之际,考察一下控制和利用流体流动的某些途径,考察一下本刊已发表过的这类科学研究和实际进展之间的关系,看来是适宜的。从Leonardo到Lanchester,到Lighthill,都是把对流体运动的了解应用于研究和实现飞行(包括人工的飞行和自然的飞行),这种应用现在已经和这门学科的科学发展齐头并进。但是,尽管很早以前人们就已为了工业与环境的目的而控制和利用流体运动,流体运动的这种应用与其科学研究之间的联系却还不那么很直接和广泛。也许这是由      

地震所激起而作用于倾斜坝面上的流体动载荷

本文给出了简谐地面运动所激起而作用于倾斜坝面上的流体动载荷问题的理论解.所给公式和数学分析方法可以算出有关任何倾角的压力分布.文中证实,在坝和流体的接触面具有倾角时,地面垂直振动对流体动载荷的影响更为显著.地震时的地面运动是不规则的,但本文所给结果和数学分析方法可以直接或经过积分变换后推广到不规则的地面运动问题上去。     

双柱状颗粒在线性剪切流场中的动力学分析

为研究柱状颗粒在线性剪切流场中的运动状态和受力情况,本文以颗粒长径比为2,颗粒之间的初始距离ΔS_Py=4D为例,基于直接力浸入边界法数值模拟了双柱状颗粒在三维线性剪切流场中的运动过程。根据模拟结果分析了柱状颗粒周围流场参数分布,在考虑壁面对颗粒的影响和颗粒之间相互影响的条件下,研究了颗粒的受力和运动的变化,探索了流体曳力导致柱状颗粒迁移和转动的规律。研究结果表明,双柱状颗粒在线性剪切流场中易向速度大的流体区域运动;前后两颗粒运动状态和轨迹不同,颗粒之间距离较近时,曳力会产生较大的波动;只有当颗粒在壁面附近时,滞后颗粒才能追上领先颗粒,两颗粒发生牵引、翻滚和分离过程。     

固体的水力管道运输

引言大家知道,固体物质,尤其是颗粒固体物质,可以用运动着的流体来运输。只需观察一下波浪的沉积运输,沙漠中的风沙迁移,江河中的冲积运动,就可以确信这种运输方式的效能。同样很明显,颗粒的粒度和密度,颗粒所处的速度场这样一些参数,会对这种运动发生影响。但颗粒的形状,流体的湍流度,相邻颗粒的作用,颗粒群的粒度分布等的影响,则      

管流中颗粒“惯性聚集”现象的研究进展及其在微流动中的应用

当随机散布细颗粒的流体以低Re数层流流入直管时, 经过一段距离的流动后, 这些颗粒会被稳定地聚集在一个离管道中心固定距离的同心圆环位置上运动. 这种运动特征被称为颗粒“惯性聚集”现象. 该现象表明: 在相应的Re数管流中, 颗粒除受到流体沿主流方向的驱动力同时, 还受到垂直于主流的横向力的作用. 这种横向力是使颗粒产生聚集运动现象的主要原因, 被认为是由于流场的惯性力对颗粒的作用.     

细长椭球体在水中自由下落的运动特性实验研究

固体颗粒在液体中的运动现象在日常生活和工业应用领域广泛存在, 其中因蕴含着丰富的流体力学现象而受到学者们的广泛关注. 本文通过实验研究了细长椭球体在水中受浮力影响的下落特性. 实验中采用带有两台相互垂直的高速摄像机和光源组成的运动跟踪平台并结合荧光染色技术对细长椭球体下落过程中的运动轨迹和尾涡结构进行研究. 文中选用的细长椭球体与环境流体的密度比为1.2, 其长短轴比范围为2$\sim $10, 相应的阿基米德数范围为400$\sim$1400, 对应实现的终态雷诺数范围为120$\sim$1350. 实验过程中我们观察到细长椭球体在水中下落过程中产生的5种典型路径, 分别为: 小振幅不规则运动、小振幅高频振荡运动、大振幅低频振荡运动、高度非线性运动以及直线运动, 并得到了对应的速度振荡以及倾斜角的演化规律. 进一步地, 分析了细长椭球体运动过程中受到的阻力系数与雷诺数之间的关系. 随后采用荧光可视化技术清晰获得了颗粒下落过程中的尾涡结构特性, 并结合颗粒的运动状态详细分析了涡脱落过程对颗粒运动状态转捩的影响. 最后, 通过对比前人关于圆柱体下落的运动特性的相关结果, 获得了细长椭球体和细长圆柱体运动特性之间的异同点以及其潜在的物理机理.      

细长椭球体在水中自由下落的运动特性实验研究

固体颗粒在液体中的运动现象在日常生活和工业应用领域广泛存在,其中因蕴含着丰富的流体力学现象而受到学者们的广泛关注.本文通过实验研究了细长椭球体在水中受浮力影响的下落特性.实验中采用带有两台相互垂直的高速摄像机和光源组成的运动跟踪平台并结合荧光染色技术对细长椭球体下落过程中的运动轨迹和尾涡结构进行研究.文中选用的细长椭球体与环境流体的密度比为1.2,其长短轴比范围为2～10,相应的阿基米德数范围为400～1400,对应实现的终态雷诺数范围为120～1350.实验过程中我们观察到细长椭球体在水中下落过程中产生的5种典型路径,分别为:小振幅不规则运动、小振幅高频振荡运动、大振幅低频振荡运动、高度非线性运动以及直线运动,并得到了对应的速度振荡以及倾斜角的演化规律.进一步地,分析了细长椭球体运动过程中受到的阻力系数与雷诺数之间的关系.随后采用荧光可视化技术清晰获得了颗粒下落过程中的尾涡结构特性,并结合颗粒的运动状态详细分析了涡脱落过程对颗粒运动状态转捩的影响.最后,通过对比前人关于圆柱体下落的运动特性的相关结果,获得了细长椭球体和细长圆柱体运动特性之间的异同点以及其潜在的物理机理.     

Are vortices twisted by shear stress?

涡旋运动是流体运动的基本运动形式,黏性流体的运动几乎是处处有旋的.这就容易造成误解：黏性是产生涡量的条件,也是产生涡量的机制.实际上,黏性流体中的剪切力不能在流体内部产生涡量.而是在剪切变形的不连续处产生涡量,再由黏性扩散到流体的其他区域.准确地讲,黏性流动的涡量不是由剪切应力"搓"出来的,而是在剪切变形的不连续处"裂"出来的.     

涡是搓出来的吗?

涡旋运动是流体运动的基本运动形式,黏性流体的运动几乎是处处有旋的.这就容易造成误解:黏性是产生涡量的条件,也是产生涡量的机制.实际上,黏性流体中的剪切力不能在流体内部产生涡量.而是在剪切变形的不连续处产生涡量,再由黏性扩散到流体的其他区域.准确地讲,黏性流动的涡量不是由剪切应力"搓"出来的,而是在剪切变形的不连续处"裂"出来的.     

受迫Duffing振子中混沌运动的控制

本文研究了受迫Ｄｕｆｆｉｎｇ振子发生混沌运动时的控制问题，通过周期激振力、自适应控制和连续反馈控制来抑制、控制其中的混沌运动，使系统从混沌运动状态转变变到规则运动状态。     

集成式动力总成机电耦合动态特性分析

综合考虑时变啮合刚度、齿轮啮合误差等因素,建立了斜齿轮六自由度非线性动力学方程;并根据集成式动力总成的机械系统和电机系统之间的耦合关系,推导出了集成式动力总成的非线性状态空间机电耦合方程,采用变步长Runge-Kutta法对机电耦合方程进行了数值求解。结合系统的分岔图、时域图、相图、Poincaré映射图和FFT频谱图研究了系统参数对系统振动的影响,分析了系统在电机电流、转子转速、时变刚度和齿轮啮合误差变化时的动力学特性。结果表明:随着电流变化,系统呈周期-混沌-周期的运动状态变化;随着时变刚度变化,系统呈周期倍化到混沌运动状态变化;随着齿轮啮合误差变化,系统由周期运动转变为混沌运动。研究为进一步改善集成式动力总成振动情况提供了依据。     

柔性梁内嵌流体减振机理与流体运动能耗分析

以内嵌流体柔性欧拉梁为研究对象,对其在一、二阶垂直定频激励模式下流体响应进行了数值模拟,揭示了封闭腔内流体在梁扰动下运动的峰特征;合理划分流体区域,研究不同位置流体对梁作用力的时域特征;基于能量耗散的原理,提出流体运动能耗量化准则,从能耗的角度上阐明了内嵌粘性流体单元运动减振的内在机理和有效性,并以此为标准对不同工况下流体运动减振效果进行比较,结果表明相同条件下1/2体积流体运动减振效果要明显优于2/3体积.     

关于运动稳定性理论研究进展

1.严格地说,任何一个力学和物理系统都有运动稳定性的问题。运动稳定性理论研究某些干扰作用对运动状态的影响,从而建立判别运动状态是稳定的或不稳定的法则。我们仅就第二方法(直接法)的某些发展及其应用作一个简单的介绍。19世纪末,由于生产技术的需要和数学、天体力学的发展,在Poincaré理论的基础上产生了的运动稳定性理论。它从理论上对运动稳定性问题作了严格的论证和系统的分析。其第二方法是定性的方法,由于它近年来在控制系统、陀螺力学、航空和宇宙飞行方面的广泛应用,受到越来越大的重视和进一步的研究。2.第二方法在严格的分析概念的基础上,建立了运动稳定性的基本定理,即稳定的定理、渐近稳定的定理和不稳定的定理等。设受扰运动微分方程可以化为正则形式:     

挤压油膜阻尼器内气穴现象的实验研究

本文采用压力传感器测试了同心型ＳＦＤ在稳态运动时的压力分布，同时，借助高速摄影机观察了油膜中气泡群的微现运动状态，用照相机记录了油膜的宏观运动状态。实验结果表明，ＳＦＤ内的油膜是可压缩流体，其物理特性是可变的。这与现行的ＳＰＤ的理论模型不一致。     

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     

旋转柱面间流体的螺旋运动

本文讨论了两无限长柱面之间流体的螺旋运动,算出了这种运动中流体对两柱面的作用力.这些结果可用于讨论石油开发及地质勘探钻井过程中钻井液流动的一些问题.     

非线性流动稳定性理论

流体的湍流运动普遍存在于大气、海洋、飞行器周围、推进装置和流体机械中,探讨湍流形成的条件和过程是流动稳定性理论的研究对象。早在1843年,Stokes就预见到流体状态转捩的原因是失稳。整整100年前(1883年),Reynolds让液体流入不同口径的圆管,并在对称轴上注入一股纤细的颜色水,以便明显、敏感地观察到湍流的发生。他发现: (1)流速较低时,可以看到层次分明的层流,流速增加到一定程度后,就转变成高度无序的湍流状态;      

虚拟区域法在流固耦合问题中的应用

将多相流领域内的虚拟区域法引入到流固耦合问题的分析中,将固体视为应变率为零的虚拟流体,对流体和虚拟流体均以速度和压强作为基本变量,采用Navier-Stokes方程作为控制方程,同时求解流体域和虚拟流体域, 得到整个计算域的流场分布,应用分布式拉格朗日乘子法在虚拟流体域上施加刚体约束, 以保持虚拟流体的刚体外形和运动形式,最终建立一种流固耦合模型及其数值求解方法. 通过对粒子流问题和流固耦合问题进行数值模拟,验证了此模型的正确性和求解大变形/运动流固耦合问题的有效性.