关于星系激波——一类扰动气体引力场的影响

如果假设物质的扰动引力场与星际气体的扰动密度成正比,以此来摸拟星系激波压缩气体所造成的扰动引力场,可以分析这类非线性气体流动解在速度平面上的性质。只有在超声速基本流动时,包含光滑跨声速流动所对应的那一根积分曲线,才可能存在周期的局部激波解;所有其他积分曲线都不存在有物理意义的周期解。而且,即使存在光滑的跨声速流动,若扰动引力场超过某一临界值,也就不再存在局部激波解。具体计算结果表明,这类情况可以存在星系激波宏图,激波可使星际气体的密度压缩,并增大3～4倍。当这类扰动引力场的强度非常弱时,其线性化波动解即为林家翘和徐遐生的线性密度波的结果。     

热毛细对流的液桥几何位形及浮力效应

本文讨论重力对不同高度、直径比液桥的热毛细对流的影响。当液桥高度、直径比增大时,液桥中的等流函数线呈双涡结构,这种流动图样并不必然与热毛细振荡流相联系。在地面热毛细对流实验中模拟空间微重力情况,液桥高度需小于1.5mm。在微重力环境中,液桥内的流场和温度分布介于地面相同参数液桥的上部加热和下部加热两种结果之间。因此,可以用地面实验结果估计空间液桥的对流和热输运情况。     

半浮区液桥热毛细对流速度场特征

液桥流场的速度分布是液桥表面张力梯度驱动对流的一个重要研究内容。通过地面模拟微重力环境的液桥实验以及数值计算,研究了外加温差、液桥腰径等对流场速度分布的影响,实验结果与数值计算结果相当符合。结果还表明,当液桥腰径减小时,流场的结构发生了变化,涡心由一个转化成两个。     

封闭和半封闭通风空间的环境流体问题

半封闭与全封闭空间的环境流体力学包括系统内的空气流动、温度和湿度分布以及污染物的凝积等问题, 其中涉及控制空间的空气质量、通风设计以及预防水汽凝结等多个方面的研究. 本文着重介绍国内外近年来相关的工作,研究如何从理论分析、实验研究以及数值模拟等方面入手, 解决通风问题,以达到获得高通风效率、低能耗和提高空气舒适度的目的.研究的对象包括房间, 建筑物, 城市等半封闭空间, 以及汽车、 地铁、飞机、潜艇、载人航天飞行器等不同程度的全封闭空间.现有的理论研究已经从解释单点源纯浮力对流的基础模型发展到能够描述具有体积流量和动量流量的扩散流的湍流喷泉模型.然而, 理论研究上的进步还不足以使它能够处理实际问题中多样的通风情况和复杂的空间结构,工程应用中还需更多依靠实验研究和数值模拟的结论. 对载人航天飞行器中的环境流体问题的研究虽然刚刚起步,但其研究手段和经验可以从相对成熟的半封闭与全封闭空间的相关研究中获得借鉴.      

孤立磁通量管的磁流体静力学平衡

本文讨论具有细长磁位形的孤立轴对称通量管。通量管的内部采用磁流体静力学模型,外部选用分层大气模型。问题的数学描述归结为非线性偏微分方程问题,在通量管自由边界上曲条件是非线性的。根据小扩展角的近似,可形式地获得级数展开解。我们具体地讨论了多方过程的等离子体,结果表明,热力学量和磁场的分布从高β区域延伸到低β区域;而且根据通量管内、外的压差,通量管即可是扩展的,或者是收缩的。     

微重力气/液两相泡状流的摩擦压降

针对微重力条件下气／液两相泡状流动特征,建立了其摩擦压降的半理论模型：ｆＴＰ＝ＡＲｅ＾－１ＴＰ,并利用献报道的微重力实验数据,确定了模型参数Ａ的数值。     

自引力场中非定态二维流体力学方程组的数值解

本艾以林家翘的线性密度波为初值,在自封闭边界的条件下,求得了自引力场中的非定态二维流体力学方程组的数值解.初始为基态5%的扰动密度,在10年的时间内会发展到与基态同量级.这表明,至少在气体盘模拟盘状星系时,星系密度波理论的准稳螺旋结构假设(Qsss 假设)需要作更进一步的考虑.     

半浮区液桥振荡对流的自由面振荡

将正交光栅(20L/mm)投影在小尺度液桥表面,接受其反射的正交光栅畸变象,可反演计算出液桥自由面形状.根据这一原理,我们测量了小浮区液桥面形及其振荡的二维形变过程.该实验结果进一部揭示了热毛细振荡对流的机理,特别是自由面的三维变化特征,同时,也为空间实验完成了实验室的原理研究.     

水平环状日珥的静力学平衡

北京天文台曾于1980年观测到了罕见的环平面与太阳表面平行的完全闭合的环状日珥,其特征寿命约1—2天。本文讨论了这种水平等离子体环在磁力、重力和压力同时作用下的静力学平衡问题。在轴对称矩形截面假定下建立方程组,采用闭合磁场边值,得到零阶磁场(无力场)和密度(压力)解,进一步求得了零阶磁场和密度以及一阶磁场的一个本征解,从而给出水平闭合环状日珥中的一种可能的磁场和密度分布。本文得到的环状日珥的闭合式磁场结构与外界日冕磁场的力线不连通,有助于说明日珥与日冕之间的巨大温度差别。     

无拓扑不变性的磁场平衡位形

本文讨论缺乏拓扑不变性的磁流体静力学平衡位形。星体的磁场常常被看成是偶极场,若讨论对偶极场的偏离,则可证明,其磁流体静力学的解依赖于空间三维分布,因此缺乏拓扑不变性。宇宙磁场必然具有拓扑不变性这个结论是有条件地成立的,而不是普遍的。具体地,外加重力场和环向磁场分量是重要的调制因素,可使磁流体静力学的解缺乏拓扑不变性。