剪切水-气界面下湍流猝发特征的实验研究

利用氢气泡时间线-脉线组合示踪技术定量地考察剪切水-气界面下的湍流猝发现象，分析 猝发事件的信号特征，重点探讨猝发与湍能产生之间的联系. 在猝发过程中，水面近区的瞬 时流速和Reynolds切应力出现较大幅度的脉动，它们在时间和空间垂直方向上表现出高度 的相干性，这是猝发事件的一个显著特征. 在猝发期，猝发事件涉及的空间区域内Reynolds 切应力和湍流脉动强度明显比平均值和非猝发期的情况大. 其结果表明：在所考察的实验 条件下，猝发是剪切水-气界面附近湍流产生的主要过程.     

吹吸扰动对壁湍流相干结构的影响

采用热线风速仪测量受吹吸扰动的壁湍流边界层的流向速度，用傅里叶变换和子波变换研究 吹吸扰动对壁湍流能谱的影响，结果显示施加的低频扰动使边界层内层大尺度结构的能量减 少，小尺度结构的能量有所增强，远离壁面时扰动强度逐步衰减直到在外层中消失；通过VITA 法和子波变换法检测猝发事件，表明该扰动降低了猝发强度，使猝发周期延长，条件平均速 度波形的幅值降低、持续时间变短，说明扰动明显抑制了相干结构的猝发过程. 利用子波变 换可以实现湍谱分析，能有效检测猝发中的湍流结构，是一种客观的分析工具.     

用子波变换提取壁湍流猝发周期

应用子波分析方法分析了三丝热线探头所测得的平板湍流边界层数据，提出了搜寻相干结构的新方法，并由此确定出相干结构的时间尺度，与条件采样方法比较后发现，子波分析确定的相干结构的平均时间尺度与由条件采样确定的平均时间尺度相一致。此外，子波方法由于没有任何经验门限数据，完全是由客观的准则唯一确定，因而排除了条件采样中的主观任意性，很可能是辨识相干结构的最好方法。     

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.     

猝发双脉冲直线感应加速器组元研究

在原单脉冲直线感应加速器（LIA）组元的基础上，利用电缆延时和电缆反射两种方式获得了间隔500～1 000 ns的猝发双脉冲输出。在感应加速腔上进行了双脉冲实验，获得了幅度大于200 kV、前沿小于35 ns、平顶大于60 ns的双脉冲加速电压波形。两种方式中第一个脉冲的前沿和幅度都达到了原单脉冲组元的水平，表明加速腔负载的变化对波形没有明显影响，但由于电缆对波形的损耗，第二个脉冲的幅度和前沿比第一个脉冲略差。可以利用水介质传输线来代替长电缆，减小传输线的长度及其对波形的损耗。两个脉冲间的幅度差异可以通过改变长电缆的阻抗来调节。实验表明，通过这两种猝发双脉冲的产生方式并结合加速腔磁芯的改进，可简单高效地完成原单脉冲LIA的双脉冲改造。     

壁湍流相干结构的教学实验(五)──用子波分析辨识壁湍流相干结构

将子波分析作为一种新的工具来辨识壁湍流中的相干结构．用子波分析的方法对用热膜测速仅得到的壁湍流流向脉动速度信号在时域空间和频城空间同时进行分解,根据子波系教研究壁湍流脉动动能随尺度的分布,提出确定壁湍流的时间尺度参数的能量最大准则,提取壁湍流相干结构的速度信号波形．     

用VITA法检测壁湍流喷射事件的归组问题

用子波分析和能量最大准则解决了ＶＩＴＡ法检测壁湍流猝发中的喷射事件的归组问题     

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。     

槽道湍流的展向振荡电磁力壁面减阻

采用直接数值模拟方法,对槽道湍流的展向振荡电磁力的减阻效果和减阻机理进行了研究,讨论了电磁力强度和振荡频率对湍流猝发事件以及壁面减阻率的影响.结果表明,电磁力强度或振荡频率变化时,湍流猝发频率和猝发强度的变化趋势是相反的,所以存在最优参数使得减阻效果最好.等价壁面展向速度可以很好地描述电磁力强度和振荡频率的变化对减阻效果的综合效应。     

神龙二号加速器及其关键技术北大核心CSCD

神龙二号加速器是一台以M H z 猝发率猝发工作的三脉冲直线感应电子加速器.该加速器输出的三脉冲电子束,相邻两脉冲间最小时间间隔300 n s ,而且可调,每个脉冲电子束的电子能量1 8 -20 M e V 、束流强度大于等于2 k A .当电子束与轫致辐射转换靶相互作用时,可产生三个强X 光脉冲,X 光斑点尺寸小于等于2 m m （ F W H M ）,距靶1 m 处照射量大于等于7 . 7 4 × 1 0^- 2C /k g （ 0 0 R ）.该加速器涉及的主要关键技术包括三脉冲功率源设计、三脉冲强流高品质电子束源的产生、加速场建造、束流传输线设计、轫致辐射转换靶设计、测量与诊断技术等.