粘流-无粘干扰流动(IF)理论

对不可压缩层流二维干扰流动,本文提出一个干扰流动(IF)理论。IF理论要点为:1)干扰流动沿主流的法向被分为三层即粘性层、干扰层和无粘层,引进了法向动量交换为主导过程的干扰层概念。2)利用力学守恒律、三层匹配关系及文中引进的干扰模型,把三层的空间尺度及惯性-粘性诸力的数置级表示为单参数m的函数,m<1/2·3)导出描述各层流动的控制方程、导出描述全城流动的控制方程为简化Navie-Stokes(SNS)方程。IF理论适用于不存在分离的附着干扰流动以及存在分离的大范围干扰流动,经典边界层(CBL)理论和流动分离局部区域Triple-Deck(TD)理论分别是本文理论在参数m=O和1/4时的两个特例,本文理论容易推广到可压缩、三维及湍流流动。     

Short-and resonant-range interactions between scales in turbulence and their applications

Interactions between different scales in turbulence were studied starting from the incompressible Navier-Stokes equations. The integral and differential formulae of the shortrange viscous stresses, which express the short-range interactions between contiguous scales in turbulence, were given. A concept of the resonant-range interactions between extreme contiguous scales was introduced and the differential formula of the resonant-range viscous stresses was obtained. The short- and resonant-range viscous stresses were applied to deduce the large-eddy simulation ( LES ) equations as well as the multiscale equations, which are approximately closed and do not contain any empirical constants or relations. The properties and advantages of using the multiscale equations to compute turbulent flows were discussed. The short-range character of the interactions between the scales in turbulence means that the multiscale simulation is a very valuable technique for the calculation of turbulent flows. A few numerical examples were also given.     

湍流不同尺度间的近程和共振作用规律及应用

从Navier-Stokes方程出发,研究了湍流不同尺度间的相互作用规律,给出相近尺度间近程粘性应力的积分和微分表达式．引入极相近尺度之间共振相互作用的概念,得到共振粘性应力的微分表达式．利用共振粘性应力张量获得不含经验关系和常数、近似封闭的大涡模拟（LES）方程组．利用近程和共振粘性应力张量获得不含经验关系和常数、近似封闭的湍流多尺度方程组．讨论了湍流多尺度方程的性质及用于湍流计算的优点,尺度间相互作用的近程特性说明:多尺度模拟是湍流计算很有价值的方法,并列举了算例．     

摄动有限体积法重构近似高精度的意义

研讨有限体积(FV)方法重构近似高精度的作用问题.FV方法中积分近似采用中点规则为二阶精度时,重构近似高精度(精度高于二阶)的意义和作用是一个有争议的问题.利用数值摄动技术[1,2]构造了标量输运方程的积分近似为二阶精度、重构近似为任意阶精度的迎风型和中心型摄动有限体积(PFV)格式.迎风PFV格式无条件满足对流有界准则(CBC),中心型PFV格式为正型格式,两者均不会产生数值振荡解.利用PFV格式求解模型方程的数值结果表明:与一阶迎风和二阶中心格式相比,PFV格式精度高、对解的间断分辨率高、稳定性好、雷诺数的适用范围大,数值地"证实"重构近似高精度和PFV格式的实际意义和好处.     

CMP流场的数值模拟及离心力影响分析

化学机械抛光(chemical mechanical polishing,CMP)是一项融合化学分解和机械力学的工艺, 其中包含了流体动力润滑的作用.在已有润滑方程的基础上, 提出并分析了带有离心力项的润滑方程.利用Chebyshev加速超松弛技术对有离心力项的润滑方程进行求解,得到离心力对抛光液压力分布的影响. 数值模拟结果表明,压力分布与不带离心力项的润滑方程得出的明显不同;无量纲载荷和转矩随中心膜厚、转角、倾角、抛光垫旋转角速度等参数的变化趋势相同,但数值相差较大, 抛光垫旋转角速度越大差别越大.      

干扰剪切流动(ISF)和边界层流动及ISF理论在计算流体力学(CFD)中的应用

简述作者提出的干扰剪切流动(ISF)理论、近壁复杂ISF理论、推论和它们在CFD中的应用.ISF是小黏性流体运动中普遍存在的一种基本流动,如驻点流、近壁黏性-无黏干扰流动,干扰可忽略时ISF的黏性部分为熟知的边界层流动.ISF理论揭示了高$Re$数流动计算的最佳坐标系和最佳网格生成.由近壁复杂ISF理论与流体运动方程组及流速在壁面无滑移条件相结合导出一组壁面相容(SC)判据,该判据提供了利用CFD仿真结果判断CFD仿真可信度的理论途径、并为近壁网格、算法和边界处理的改进和三者的更好协调、为湍流模型的评估、改进和发展提供了一种理论途径.      

激光谱线测速原理讨论

本文探讨了利用激光谱线频移及谱线形变形来测示气体宏观运动速度及运动方式的问题。对Doppler加宽和压力加宽同时起作用的情况,求出了非饱和谱线形的普适表达式及频移关系;对三个典型流动和Doppler加宽为主的情况,求出了非饱和谱线形的具体表达式,给出频移关系及非饱和谱线形移动量和变形量与气体宏观运动速度及宏观运动方式之间的定性定量关系。     

辐射非平衡流的运动论研究及对气流激光的应用

本文探讨激光介质气体非平衡流的运动论处理、引进了与分子速度有关的新的增益(GMS)、发展了近似求解方法。对CO_2气流激光的算例,本理论的零级近似已较满意。其结果在整个压力范围内适用,高压时与常用的速率方程理论(RET)的结果相一致;流速为零时结果简化为气体(不流动)激光的熟知的相应关系。需要指出的是:在低压加宽常数,η<0.2时,常用的RET即使引进修正压力效应的线形因子,仍不能正确估计非均匀加宽效应的影响,例如η=0.02,ξ=0,1.0时,(?)_R/(?)_K分别约为8和20,ξ是频移参数,(?)_R和(?)_k分别是RET和本理论之无量纲辐射强度。     

气流与化学激光中的碰撞和非均匀加宽效应——理论分析模型

本文把用于气流与化学激光性能计算的理论模型作了分析比较,包括常用的Lorentz-Gauss谱线形因子近似、本文提出的矩形谱线形因子近似以及文献[5]的理论。对气流化学激光的简化扩散混合模型,文中简要地导出了与上述诸理论相对应的具体结果。分析和计算表明:在碰撞与非均匀加宽同时起作用,特别是非均匀加宽占优势的情况下,两种谱线形因子近似以及文献[5]理论的结果三者之间存在显著的差异;矩形谱线形因子近似要比常用的Lorentz-Gauss谱线形因子近似精确,而矩形谱线形因子近似的计算量要比Lorentz-Gauss谱线形因子近似的计算量少。 关键词：     

流动混合CO_2激光的理论研究

近年来发表了许多文章(参见综述文献[1,2]),研究用流体力学方法[如高温高压混合气体CO_2—N_2—H_2O(或He)的绝热膨胀冷却等]与其它激励方式相结合,来获得分子气体的振动反分布。流动混合(CO_2冷气流与振动激励的冷N_2气流混合)能够获得振动反分布,是因为CO_2(001)能级和N_2亚稳态的近共振交换,(001)能级受到选择激励,(100)能级则继续处于未激励的冷状态,从而在混合流中CO_2(001)—(100)能级间形成