气泡在内置交错矩形肋管道中自由上升的FTM直接数值模拟

采用直接数值模拟的FTM（Front-Tracking Method）方法研究在重力作用下单气泡在竖直内置矩形肋管内的自由上升.选择矩形肋的肋高、肋距与方管宽度的比值作为管道几何特征值,用莫顿数作为流体特征参数,分析不同肋高、肋距及莫顿数情况下的气泡自由上升,研究不同几何特征及流体参数对气泡运动轨迹的影响.研究表明：在矩形肋片的影响下气泡上升时形状不对称,存在水平方向位移,表现为"蛇形"上升.这种现象与管道几何结构及气泡周围流体性质有关,肋高越大,现象越明显;气泡周围流体的粘度越小,水平方向位移越大.     

应用阵面追踪法对散心爆轰波传播的数值模拟

考虑到爆轰波阵面曲率及化学反应区宽度的作用 ,由修正Hugoniot关系式解析求解了波后状态 ,应用阵面追踪法 (FTM)数值模拟了曲面散心爆轰波的传播。计算给出的散心爆轰波走时及波阵面上物理量都达到了波阵面曲率的一阶精度。     

一种基于傅里叶变换的分析载波条纹的新方法

针对传统傅里叶变换法处理光载波干涉条纹图时会有边缘效应产生的问题,提出了一种基于傅里叶变换法的外推延拓方法,并从理论上进行了数学推导。为了验证这种方法的正确性,分别对一维数字信号和二维空间载波条纹图进行了数值模拟,进一步分析了误差产生的原因,并与传统的傅里叶变换法对比。结果表明该法可以有效抑制传统傅里叶变换法处理光载波干涉条纹图时边缘效应所造成的较大误差,在基于空间域相位调制技术的波面干涉测量中,对空间载波条纹图进行处理,可以使相位的计算精度达到3.3 mrad。     

零重力点热源马兰戈尼FTM数值模拟

采用界面跟踪法FTM(Front-Tracking Method), 研究点热源流场中由Marangoni效应引起的液滴运动。模拟不同的Marangoni(Ma)数下液滴的运动。研究发现液滴运动速度先迅速增大到稳定迁移速度, 而后下降, 在t=1.2时出现反转, 速度随Ma数的增加而增加。液滴内部存在与Hill球涡相同的回流。随着Ma数的增大, Hill球涡进行分裂, 且涡旋中心有轻微的移动。同时温度场末端拓扑结构出现两次分叉。第一次分叉出现在下临界Ma数, 最低温度点由滞止点跳进液滴内部; 第二次分叉出现在上临界Ma数, 内部的壳型冷却区从中心点破裂, 出现一个环面型冷却区。     

倾斜壁面中Kelvin-Helmholtz不稳定性演化数值分析

基于FTM（Front Tracking Method）对倾斜壁面下的二维不混溶、不可压缩流体的Kelvin-Helmholtz（K-H）不稳定性进行数值模拟.研究壁面倾角,速度梯度层厚度以及理查德森数对K-H不稳定性发展的影响.研究表明,壁面倾角越大,K-H不稳定性发展越快,卷起的液体越多;倾斜壁面下速度梯度层厚度的增加对界面卷起表现出抑制作用.理查德森数重力项越大,界面卷起越缓慢,而理查德森数表面张力项对界面卷起高度的影响较小.     

基于FTM算法的GPU加速

为了解决FTM(Front Tracking Method)算法在计算机中计算耗时长的问题,利用CUDA(Compute Unified Device Architecture)来实现FTM算法在GPU中的并行计算。结合GPU并行计算架构的特性以及FTM算法的特点,本文通过共享内存的引入、线程块划分和线程块共享内存边界元素的纳入、迭代方法的改进和迭代过程中存储结构的变换等方法,提出了将FTM算法中的网格计算以及界面标记点处理方法在GPU中的实现方式。最后,通过模拟单气泡在静止液体中的自由上升运动,验证了FTM在GPU中计算的可行性与计算效率的提升。     

New techniques of characterisation

During the last decade, amazing advances in microelectronics have led to the development of large infrared focal plane arrays (IRFPAs) with a high density of pixels per square centimetre. Bispectral and soon multispectral detectors are now under development. In order to follow or even anticipate this race for spatial and spectral resolution, new techniques of characterisation have been developed in our laboratory, allowing the measurement of the spatial and spectral responses of a hundred of thousands pixels forming the IRFPA. Thus, a test bench for the measurement of hyperspectral cartographies has been realised. The principle of measurement and experimental results will be presented. For the measurement of spatial responses, the projection of targets that illuminate the entire surface of the IRFPA and contain sub-pixel details is required in order to extract the line (or spot) spread function of every pixel. For this, non-imaging techniques of projection based on the self-imaging property of periodic targets have been elaborated. The first results and the potential of this original approach will be discussed. To cite this article: N. Guérineau et al., C. R. Physique 4 (2003).