边界形状的变化对偏微分方程本征值的影响

我们考虑下列方程和边界条件: 在区域V中:(~2十E)φ=0, (1) 在V的边界上: φ=0 (2)所定解的最低本征值E,简称为区域V的本征值。 例如V为半径为R的无穷长圆柱,则 E=a~2/R~2,φ=J_0(E~(1/2)r)=J_0((ar)/R)。 (3)此处a=2.405为Bessel函数J_0的最小根。设由于形状变化而使得V改为 r≤R(θ)=R[1+ sum form n=-∞ to ∞ s_ne~(inθ)) (4)其中 s_(-n)=s_n~* (n≠0),s_0=0. (5)我们用(4)的本征值 E=a~2/R~2f(s_n) (6)与等面积圆柱的本征值 a~2/R~2[1+ sum form n=-∞ to ∞ |s_n|~2]~(-1) 的比值 F(s_n)=[1+ sum form n=-∞ to ∞ |s_n|~2]f(s_n) (7)来表示边界形状的变化对柱的本征值的影响。 我们用边界微扰法计算(6)及(7)。为计算方便起见,我们选长度单位使得R=a;     

处理偏心圆柱形气缝导热的一个微扰方法

本文讨论固体导热问题中偏心圆柱形气缝所引起的影响。我们利用二维拉普拉斯方程线性迭加解与复变函数的级数展开之间有对应关系,把热传导方程连同边界条件的定解问题变化成线性代数的一个本征值问题,它的本征值表示气缝内外界面沿圆周方向平均温度的差值,它的本征矢量则表达气缝内外界面上温度的角分布。由于气体导热系数比固体导热系数小很多,所以用微扰方法容易把本征值算到一级近似,零级近似的本征矢量可以从等温圆柱形界面气缝导热问题的熟知的保角变换解得到,这样便简单地给出偏心对气缝内外界面沿圆周方向平均温度的差值的影响。如果气缝的偏心是随机的,结果如何统计处理,在本文末节也讨论到。     

超声速层流/湍流压缩拐角流动结构的实验研究

在Ma=3.0的超声速风洞中, 分别对上游边界层为超声速层流和湍流, 压缩角度为25°和28°的压缩拐角流动进行了实验研究. 采用纳米粒子示踪平面激光散射(NPLS)技术获得了流场整体和局部区域的精细结构, 边界层、剪切层、分离激波、回流区和再附激波等典型结构清晰可见, 测量了超声速层流压缩拐角壁面的压力系数. 从时间平均的流场结构中测量出分离激波、再附激波的角度和再附后重新发展的边界层的增长情况, 通过分析时间相关的流场NPLS图像, 可以发现流场结构随时间的演化特性. 实验结果表明: 在25°的压缩角度下, 超声速层流压缩拐角流动发生了典型的分离, 边界层迅速增长失稳转捩, 并引起一道诱导激波, 流场中出现了K-H涡、剪切层和微弱压缩波结构, 而超声速湍流压缩拐角流动没有出现分离, 湍流边界层始终表现为附着状态; 在28° 的压缩角度下, 超声速层流压缩拐角流动进一步分离, 回流区范围明显扩大, 诱导激波、分离激波向上游移动, 再附激波向下游移动, 分离区流动结构复杂, 相比之下, 超声速湍流压缩拐角流动的回流区范围明显较小, 边界层增长缓慢, 流场中没有出现诱导激波、K-H涡和压缩波, 流动分离区域的结构也相对简单, 但分离激波的强度则明显更强. 关键词： 压缩拐角 层流 湍流 流动结构     

基于流动显示的压缩拐角流动结构定量研究

在Ma = 3.0的超声速风洞中, 采用NPLS技术对上游边界层为层流的25° 压缩拐角进行了流动显示实验, 获得了压缩拐角的精细流动结构, 边界层、剪切层和激波等结构清晰可见. 基于流动显示数据, 采用间歇性、空间相关性和分形分析对流动结构进行了定量研究, 计算了边界层和分离区的间歇因子分布, 获取了边界层中拟序结构和结构角的大小, 给出了边界层分形维数的分布, 并与Ringuette和Bookey等的实验结果进行比较, 阐述了压缩拐角流动结构的定量特征.     

Experimental studies on flow visualization and velocity field of compression ramp with different incoming boundary layers

Experimental studies which focus on flow visualization and the velocity field of a supersonic laminar/turbulent flow over a compression ramp were carried out in a Mach 3.0 wind tunnel. Fine flow structures and velocity field structures were obtained via NPLS （nanoparticle-tracer planar laser scattering） and PIV （particle image velocimetry） techniques, time- averaged flow structures were researched, and spatiotemporal evolutions of transient flow structures were analyzed. The flow visualization results indicated that when the ramp angles were 25~, a typical separation occurred in the laminar flow, some typical flow structures such as shock induced by the boundary layer, separation shock, reversed flow and reattachment shock were visible clearly. While a certain extent separation occurred in turbulent flow, the separation region was much smaller. When the ramp angles were 28~, laminar flow separated further, and the separation region expanded evidently, flow structures in the separation region were complex. While a typical separation occurred in turbulent flow, reversed flow structures were significant, flow structures in the separation region were relatively simple. The experimental results of velocity field were corresponding to flow visualization, and the velocity field structures of both compression ramp flows agreed with the flow structures well. There were three layered structures in the U component velocity, and the V component velocity appeared like an oblique ＂v＂. Some differences between these two compression ramp flows can be observed in the velocity profiles of the shear layer and the shearing intensity.     

深孔台阶爆破近区振动信号趋势项去除方法

基于深孔台阶爆破近区大量实测振动信号,总结了趋势项产生的原因主要为大振幅脉冲输入下的非线性失真及低频干扰叠加,在此基础上以测试仪器有效监测范围作为识别趋势项组成部分的判别准则。利用集合经验模态分解（ensemble empirical mode decomposition,EEMD）、小波分解等信号分析手段,提出了以固有模态函数（intrinsic mode function,IMF）的频带分布为指标、人工判别的趋势项去除方法,以及基于自相关分析识别噪声特征的小波阈值去噪方法。实例证明该方法切实有效,可实现爆破信号的批量化预处理。     

激波与层流/湍流边界层相互作用实验研究

在超声速风洞中,分别对层流和湍流来流条件下的边界层和斜激波(激波强度足以引起流动分离)相互干扰进行了实验研究,利用纳米粒子示踪平面激光散射(NPLS)技术获得了两种条件下流场的精细结构图像;利用粒子图像测速(PIV)技术获得了两种条件下流场的速度场和涡量场;综合运用NPLS结果和PIV结果对比分析了两种流动的瞬时流动结构和时间相关性,实验结果表明:层流边界层内的分离区呈现出狭长的条状,而湍流边界层内分离区呈现出较规则的椭圆;在入射激波上游距入射点较远的位置,层流边界层外围拟序结构会诱导出一系列压缩波系,进而汇聚成空间位置不稳定的诱导激波,而湍流边界层则是在入射激波上游较近的地方直接形成较强且稳定的诱导激波;在入射激波下游,层流边界层内的膨胀区域较小且急促,膨胀后产生的再附激波很弱,而湍流边界层内的膨胀区域较大,膨胀后产生的激波较强。     

带圆孔的方柱中的热传导

关键词：