纳米尺度流动速度计算的新方法

采用流体力学中流量与流速的计算和分子动力学相结合的方法,模拟液态氩在纳米通道内的三维Poiseuille流动和驱动方腔流动,计算流体流速.结果表明:平板形纳米通道内,该方法求得的流速与传统分子动力学方法所求流速基本吻合,可以用该方法计算不同壁面情况下的流速;对于纳米方腔通道内的流体,在不同模型下两种方法计算出的流速分布大致相同,但是其边界速度差别很大,在边界的速度计算方面新方法的精确度更高,收敛速度比传统方法快.     

用于测量流体流速的复合式传感器

基于流体力学皮托管测量流体流速的原理,提出了一种用于测量流体流速的复合式传感器,它由一个静压和差压传感器构成.介绍了这种新型传感器的测量原理、结构设计和芯片制作,并列举了实验数据.此传感器能同时显示流体的静压和差压,并且实现了智能化,可用于无人流体观测站.     

喷管内有摩擦流动的壅塞和临界参数

将喷管内有摩擦的稳定流动转化为等效多变过程进行研究,揭示了摩擦影响工质状态变化的规律。研究发现喷管的喉部不是临界截面,而是壅塞截面且马赫数M_c1,摩擦愈大壅塞马赫数愈小。摩擦阻力导致临界截面向下游移动,摩擦愈大,离喉部愈远。根据背压判断采用渐缩喷管还是缩放喷管的关键参数是壅塞压力比,非临界压力比。壅塞压力比既与工质的物性有关,也与摩擦耗散有关。导出壅塞马赫数、壅塞温度比和壅塞压力比的计算公式,有效解决喷管喉部相关参数计算的关键问题。     

莫尔吸量管热水喷泉现象的研究

建立了薄壁大孔口流线型管嘴出流模型,并推导了莫尔吸量管中吸入部分热水后产生喷泉的最大喷射高度表达式.讨论了吸水体积、热水温度和吸量管直径对最大喷射高度的影响,并分析了影响最大喷射高度的因素.实验结果表明:热水温度愈高,吸量管直径愈大,喷泉高度愈大.在影响莫尔吸量管喷泉高度的因素中:流体流动状态对其影响最大,流体在管中与壁面发生碰撞对其的影响程度次之,其次是流体传热对喷射高度的影响,流体本身物性、空气阻力对喷射高度的影响最弱.     

公路力学质疑

长年失修的公路变得凹凸不平。为什么行驶的汽车不能把高处的主推向低处，填补低处，使路面慢慢变平呢？由圆周运动的知识可知，当汽车行至公路凸处时，汽车施于公路凸面处的压力N等于路面对汽车的支持力即N-mg-m，其中m为车的质量，v为车速，R为凸面曲率半径,可见，N＜mg，且v愈快，人愈小（路面凸），N也愈小．当汽车行至凹面处，施于路面凹处的压力为N且V愈大，R愈小（路面愈凹），N也愈大．由汽车滚动摩擦理论得知，汽车在公路面上行至凸面处，车轮对地面压力小，对路面产生的摩擦力小，自然对路面的磨损作用就小．当汽车行至凹面处…     

微扩张管道内幂律流体非定常电渗流动

研究了电渗驱动下幂律流体在有限长微扩张管道内非稳态流动特性.基于Ostwald-de Wael幂律模型,采用高精度紧致差分离散二维Poisson-Nernst-Planck方程及修正的Cauchy动量方程,数值模拟了初始及稳态时刻微扩张管道内幂律流体电渗流流场分布情况,研究了管道截面改变对幂律流体无量纲剪切应变率及无量纲表观黏度的影响,以及无量纲表观黏度对拟塑性流体与胀流型流体流速分布的影响.数值模拟结果显示,当扩张角和无量纲电动宽度一定时,电场驱动下的幂律流体在近壁区域速度响应都很快;初始时刻,近壁处表观黏度的变化受到剪切应变率变化的影响,从而影响了三种幂律流体速度峰值的分布,出现拟塑性流体流速在扩张段上游及扩张段近壁处速度峰值均为幂律流体中最大、而在扩张段下游三种幂律流体速度峰值相近的现象;稳态时刻,幂律流体速度剖面呈现塞型分布,且满足连续性条件下,幂律流体流速随扩张管半径增大而减小,牛顿流体流动规律与宏观尺度下流动规律相同;初始时刻,在相同电动宽度、不同壁面电势作用下,幂律流体在扩张管近壁处剪切应变率分布的差异导致表观黏度分布的差异,并最终导致拟塑性流体与胀流型流体流速分布的差异.     

纳米通道内液体流动的分子动力学研究

本文采用分子动力学方法模拟液体在定截面及变截面纳米通道内的三维Poiseuille流动,研究液体浸润性及通道截面变化对纳米通道内液体流动的影响.研究结果表明:液体对壁面不湿润时,壁面处有速度滑移存在,并且随接触角的增大而增大,液体对壁面湿润则不存在速度滑移;同时,摩擦阻力系数随接触角的减小而增大.通道截面形状的变化对流场的影响随着远离变截面位置而迅速减弱,对流体通道平直处的流体速度相对值分布影响不大,对摩擦阻力系数影响较大.     

两种上腔室芯部结构的流体力学研究

1引言现役的秦山核电站一期工程的压水堆上腔室芯部是由37组不加保护套的导向筒组件和32根支承筒组成的。由上胜室流体流动的趋势可知，在上腔室的上部和下部流体的横向流速相对较小；而在上腔室的出口及其中部，横向流动速度较大，尤其是在靠近上腔室出口管嘴附近处的横向流速特别强烈，由此时难内构件和控制棒导向筒组件产生了极大的横向水力载荷，造成控制棒落棒时间偏长。为了确保控制棒能按指令在导向筒中自由升降和快速下插，缓解横向流速对控制棒落棒的水力载荷作用，我们参照了一些国外压水堆的上腔室芯部结构，对秦山一期的上腔室…     

三维非均匀不稳定渗流方程的自适应网格粗化算法

将渗透率自适应网格技术应用于三维非均匀不稳定渗流方程的网格粗化算法中,在渗透率或孔隙度变化异常区域自动采用精细网格,用直接解法求解渗透率或孔隙度变化异常区域的压强分布,在其它区域采用不均匀网格粗化的方法计算,即在流体流速大的区域采用精细网格.用该方法计算了三维非均匀不稳定渗流场的压降解,结果表明三维非均匀不稳定渗流方程的三维非均匀自适应网格粗化算法的解在渗透率或孔隙度异常区的压强分布规律与采用精细网格的解非常逼近,在其它区域压强分布规律与粗化算法的解非常逼近,计算速度比采用精细网格提高100多倍.     

大曲率弯管中拟塑性流体的流场测量

本文利用超声多普勒测速仪和动态压力测量方法,研究90°矩形截面弯管中拟塑性流体(浓度为0.1%和0.2%的羧甲基化纤维素溶液,CMC)的流场特性,在三种来流速度条件下,测量了沿流向截面内的主流速度和壁面测点的压力脉动特性。在介质的流变性参数测量的基础上,实验观察了层流和湍流状态下弯道截面内拟塑性流体流动不均匀性的特征,并与牛顿流体流动的经典实验进行了对比分析。动态压力测量则显示了在湍流状态下,拟塑性流体仍具有牛顿流体湍流流动的多尺度特征。     

超临界压力CO_2水平管内冷却换热机理研究

采用SSTk-ω模型对冷却条件下超临界压力CO_2在水平管内的对流换热进行了数值研究,分析了流体物性、热流密度、直径以及浮升力等对其在拟临界点附近的流动换热特性的影响,并从场协同的角度分析了超临界压力CO_2的传热机理。结果表明:浮力效应使流体在流动截面上出现温度场不对称和二次流现象;下壁面的对流换热系数比上壁面先达到峰值,但换热系数小于上壁面;增大热流密度对换热系数的影响较小但能够使换热系数的峰值向入口段移动;增大热流密度和增大直径能够增强浮力效应对流体换热特性的影响;场协同原理可以解释同一截面处的换热不均匀现象。     

泊肃叶公式在非水平管中的形式及其在粘滞系数测定中的应用

通常的泊肃叶公式仅适用于水平均匀圆管的情况,而本文原试图讨论泊肃叶公式在非水平均匀圆管中的表现形式。讨论仅限于粘滞液体在均匀圆管中作层流的情形。对于粘滞性较大的流体,在管径较小的管子中作低速流动时,一般就产生层流。 一、流速的分布公式 粘滞液体在均匀圆管中作层流时,其速度ν的分布如图1所示。 这里将从液体流动时的功能关系,推导出液体速度的分布公式。 如图2所示,设想在均匀圆管中隔离出一圆筒状薄层,其厚度为 dr,半径为r。现考虑这薄层中长度为乙7的一段短圆筒状液体(以下简称短圆筒)的流动情况。 .在流动中,内部液体作用…     

垂直上升管内气-液两相环状流截面含气率的数学模型

模型是建立在压力能量消耗率最小的原理上的,其基本原理是:在气-液两相流的流型中,环状流具有相当稳定的流动状态。根据流体力学的原理,任何系统都趋向于处在能量最小的稳定状态,所以在环状流的稳定流动状态下具有的能量应该最小。提出了计算截面含气率的压力能量消耗率模型,结果表明:模型计算结果与实验结果基本相吻合。     

超声空化与声致发光

 自然界中空化现象非常有趣。比如,有一种虾(叫卡达虾或枪虾)在遇到危险时,通过快速夹虾螯,发出声响以期吓退猎食者。这种声响有时很大,甚至大到扰乱水下声纳监听潜艇信号。这么大的声响不是虾螯互相碰撞发出的,而是虾螯闭合过程产生的微气泡发出的(图1)。如果学过流体的伯努利原理,我们知道流体快速流动导致压强降低,这也是飞机能飞的道理。快速夹螯,令其周围压强下降,微气泡自然膨胀。     

基于Kriging代理模型的DBD等离子体控制叶顶泄漏流动研究

本文采用数值方法研究了布置于涡轮动叶叶顶的多个等离子体激励器组合对间隙泄漏流动的影响。结果表明:不同的极板数目和位置组合对间隙泄漏流量有着十分明显的影响。在叶顶沿吸力边布置等离子体激励器的最佳位置在大约55%S/Sps处,布置相同数目的等离子体激励器,在靠近尾缘处的控制效果要远好于在前缘附近的控制效果;等离子体激励器在叶顶靠近吸力边处产生诱导涡,阻碍了间隙内流体的流动,使泄漏流体的速度降低。同时还会使得分离泡的破碎提前,有利于减小掺混损失;对泄漏流动的控制效果不会随着等离子体极板数增加而持续增强,而存在一定限度,最优布置方式的泄漏流量较原型下降约46%,相应的出口截面能量损失下降了15.7%。     

粗糙纳通道内流体流动与传热的分子动力学模拟研究

为研究粗糙表面对纳尺度流体流动和传热及其流固界面速度滑移与温度阶跃的影响,本文建立了粗糙纳通道内流体流动和传热耦合过程的分子动力学模型,模拟研究了粗糙通道内流体的微观结构、速度和温度分布、速度滑移和温度阶跃并与光滑通道进行了比较,并分析了固液相互作用强度和壁面刚度对界面处速度滑移和温度阶跃的影响规律. 研究结果表明,在外力作用下,纳通道主流区域的速度分布呈抛物线分布,由于流体流动导致的黏性耗散使得纳通道内的温度分布呈四次方分布. 并且,在固体壁面处存在速度滑移与温度阶跃. 表面粗糙度的存在使得流体剪切流动产生了额外的黏性耗散,使得粗糙纳通道内的流体速度水平小于光滑通道,温度水平高于光滑通道,并且粗糙表面的速度滑移与温度阶跃均小于光滑通道. 另外,固液相互作用强度的增大和壁面刚度的减小均可导致界面处速度滑移和温度阶跃程度降低. 关键词： 速度滑移 温度阶跃 流固界面 粗糙度     

液态包层流动通道插件三维MHD效应数值模拟

用直接数值方法对高效液态锂铅包层内的金属流体三维MHD效应进行分析。用投影法对包含洛仑兹力源项的不可压Navier．Stokes方程求解,用相容守恒格式计算电磁力。研究了不同材料的流动通道插件（FCI）对金属磁流体流速、MHD压降和电流流线分布的影响。主要分析了以下三种情况：无FCI插件的通道内的流动状况;加入绝缘材料...     

巧用乒乓球五例

巧用乒乓球五例董文承（山东省文登师范学校２６４４００）用乒乓球验证流体的流速大压强小这一原理，取材方便、方法简单、效果明显、富有趣味，深受学生欢迎．现介绍五例．１．两球相吸在较光滑的水平桌面上放置两只乒乓球，两球间隔１厘米．用一细管向两球之间用力吹气...     

时间推进方法计算气液两相流动

１前言对气液、气固、液固两相或多相流体混合流动的研究在许多领域都显得十分重要,相对气固流动的研究来说,人们对气液两相流动的研究更为薄弱．而工程实际的需要（例如海底石油天然气混输问题）又要求我们对这种复杂流动有进一步的认识．在数值求解不可压单相或多相流动的方法中,应用较广的是压力－速度校正法。时间推进法是解可压问题的主要方法。如果能将它应用到不可压问题中去,在编程、计算兼容性方面都有较大优势。针对时间推进法在解不可压问题时遇到的困难,文献出提出一种所谓的人工可压缩性方法。本文用这种方法尝试计算了叶…     

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采用FLUENT软件分别对外加均匀横向磁场的等截面三维充分发展液态金属管流的层流模型和低雷诺数湍流Lam/Bremhost(LB)模型进行了数值模拟,分析了外加磁场对普通方管LB模型速度分布和压降的影响。比较在相同哈特曼数下,层流和湍流模型方管截面上速度分布和管道中MHD压降。其中,对电流的计算采用磁感应方程来求得。数值模拟结果证明了用低雷诺数LB湍流模型解决方管磁流体流动的可行性。通过层流模型和湍流模型的对比可知,层流模型有较短的入口长度,但管内流体的压降却很大;而湍流模型管内速度更加平均化,管内压降较小,但管内入口长度较长。