Couette流和空腔粘性流的格子Boltzmann方法模拟

采用１３速六方格子Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ方程研究Ｃｏｕｅｔｔｅ流和空腔粘性流,模拟了在Ｐｒ＝０．９１,Ｒｅ＝１００,５０００,及Ｐｒ＝０．９１,１,１．２５而Ｒｅ＝３０００情总下Ｃｏｕｅｔｔｅ流流场的速度、温度分布,研究了热输运过程;同时用该模型拟了高雷诺数的空腔粘性流流场演化稳定后,形成的涡旋的形状及腔内温度分布情况。     

Couette流能量的演变

利用Green函数法解析求得Couette流流函数的精确解,通过定义Couette能量、相对能量和能量增长率讨论了初始场结构对Couette流能量演变的影响、能量达到最大值时对应的时间与初始场的关系、最有利于Couette流能量在有限时段快速增长的初始场结构,并对Farrell的研究结果进行了补充和完善.在此基础上,进一步探讨了初值扰动对Couette流能量演变的影响.     

用格子BGK模型模拟空腔粘性流

利用13速六方格子BGK模型模拟了空腔边界温度低于空腔内部温度的空腔粘性流。给出了腔中热的输运过程及流场速度、密度和温度宏观分布的合理结果。     

二维空腔黏性流的格子Boltzmann方法模拟

用13速六方格子BhatnagarGrossKrook(缩写为BGK)模型模拟二维空腔黏性流.给出了上边界流体作匀速运动时,具有不同雷诺数的空腔黏性流的流场速度分布情况,模拟了在雷诺数Re=3000时,流场中的涡旋形成过程及流场稳定后,腔内密度、压力和温度的分布情况 关键词：     

粘性空腔流的格子Bcltzmann方法模拟

利用１３ 速六方格子Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ 方法模拟了粘性空腔流中流速、密度及温度的分布情况，并考察了当τ＝ ０－６３８６ 时，流场分布的不稳定性     

粘性振荡管流的研究

本文应用振荡流体力学的基本原理,给出了求解粘性振荡管流流场的方法,包括变截面管粘性振荡流场解法和弹性管振荡流场的变分解法。该研究对于工程上的振荡管流以及生物振荡管流将有一定的理论意义与应用前景。     

声波作用下球形颗粒外声流分布的数值模拟

综合考虑声学边界层内的热损失和黏性损失,建立处于平面驻波声压波节位置二维球形颗粒外声流计算模型,利用分离时间尺度的数值方法对颗粒外声流流场特征进行模拟.将模拟结果与相应的解析解和实验结果对比,验证了数值模拟的可靠性.在此基础上,研究了雷诺数Re和斯特劳哈尔数Sr对球形颗粒声学边界层内二阶声流流场结构、涡流强度及范围的影...     

用12bit格子气自动机模型模拟静止流和Couette流的温度分布

为了理解格子气自动机的热性质,本文用12bit六方格子多重速度模型模拟了静止流和Couette流的流场分布和温度分布。模拟结果与理论结果进行了比较,得出了有益的结论。     

振荡机翼跨音速非定常粘性绕流的数值计算

以非定常Ｎ－Ｓ方程为主管方程，采用ＬＵ－ＮＮＤ混合差分格式，Ｃ和Ｃ－Ｈ型贴体运动网格，Ｂ－Ｌ双层代数紊流模型，求解绕振荡翼型和三维机翼的跨音速非定常粘性流场，分别计算了ＮＡＣＡ００１２翼型和Ｍ６机翼作俯仰振荡时跨音速非定常粘性绕流流场。研究了非定常绕流的气动特性，部分计算结果和风洞实验值作了比较。     

大雷诺数下方柱绕流PIV试验及数值模拟

基于风洞试验利用粒子图像测速技术(PIV)研究了大雷诺数(Re=3.42×10~4)下方柱绕流流场,并应用本征正交分解(POD)法分解PIV瞬态速度场,获得了方柱尾流的低阶模态和重构流场结果,研究方柱绕流的流动机理.采用γ-Re_θ和k-ωSST两种湍流模型研究了大雷诺数下方柱尾流的速度分布以及湍动能变化。风洞PIV试验可准确的观测方柱尾流脉动流场,基于POD方法得到的前6阶模态占总能量的78.7%,前6阶模态即可较准确重构流场并捕获流场的主要特征。通过对比,γ-Re_θ模型是较优的湍流模型,可较好地得到尾流的湍动能及其变化规律。     

自由液面高度对圆柱绕流特性的影响

本文采用有限体积法和VOF方法,对不同自由液面高度(Z=1D~4D,其中D为圆柱直径)下的圆柱绕流进行了数值研究。研究1×10~4≤Re≤7×10~4范围内,自由液面高度对圆柱绕流流场动力学特性和尾迹旋涡形态的影响。结果表明:自由液面的存在会导致圆柱的阻力系数和升力系数较无自由液面时减小。当Re一定时,阻力系数随着Z的增大而减小,升力系数随着Z的增大而增大。Z=1D时,自由液面的波动和变形较大,圆柱后旋涡形成受到自由液面的扰动,无法完全形成即脱落。随着Z增大,圆柱边界层逐渐向下拉伸,自由液面对圆柱后旋涡形成的扰动作用减弱。当.Z=4D时,圆柱后尾迹旋涡形态已经基本与无自由液面流场的一致,可以观察到标准的卡门涡街图像。     

粘性涡方法在多圆柱绕流数值模拟中的应用

用粘性涡方法求解了涡量速度形式的二维不可压缩Navier—Stokes方程．利用分步方法分别求解无粘的对流运动和粘性扩散，粘性扩散用随机走步方法来处理，利用涡量交换技术来满足无滑移边界条件，同时为进一步减少计算量，在求解对流速度时，采用了多极子展开法加速技术使得计算量由N2的量级减少到NlogN的量级．数值模拟了单圆柱和双圆柱纵向排列的绕流流场．     

格子Boltzmann方法模拟微尺度流动和传热

本文采用格子Boltzmann方法(LBM)对微尺度Couette流的流动及传热进行了模拟.为了获得壁面边界的速度滑移和温度阶跃,在含有粘性热耗散的热格子模型的基础上,提出了一种新的直接基于宏观量的边界处理格式.模拟得到的速度场和温度分布与解析解吻合得相当好,充分说明了本文采用的模型和边界处理的合理性同时在模拟中还发现:对于不同的Kn数,均存在使得其上壁面的温度阶跃为零的临界Ec数,并且其临界值均在3.0附近.     

微通道内单柱绕流特性的实验研究

基于显微粒子成像测速(Micro-PIV)技术,对微通道内单柱绕流特性展开实验研究,分析了 10Re350范围内不同高度流层的速度场、涡量场及旋涡特性。结果表明:微尺度绕流现象相比宏观尺度存在滞后,首次出现旋涡的第一临界Re约为10。随着Re的增大,尾流区长度不断增加,旋涡尺度逐渐增大,旋涡中心位置向下游延伸。涡量强度随Re的增加而提高,涡量向下游扩散能力增强,高涡量区变窄。不同高度流层的速度场与涡量场存在差别,体现出三维效应。     

Pr0．45（Ca1-xSrx）0．55MnO3体系调带宽引起的磁相变及电输运性质转变

采用固相法制备了Pr0．45（Ca1-xSrx）0．55MnO3（x=0．0,0．2,0．4,0．6,0．8,1．0）多晶样品．通过测量样品的X射线衍射（XRD）谱、磁化强度-温度（M～T）曲线、电阻率-温度（ρ～T）曲线,研究了Sr^2＋替代Ca^2＋对Pr0．45Ca0．55MnO3体系磁性和电性的影响．实验发现：...     

湍流热对流Prandtl数效应的数值研究

本文采用直接数值模拟的并行直接求解方法,计算了Ra=10~(10),0.05≤Pr≤20的系列Prandtl(Pr)数二维湍流热对流.通过流动显示技术,讨论了Pr数对羽流形态和大尺度环流结构的影响.在Ra=10~(10)时,随着Pr数减小,羽流的运动和分布表现出更强的湍流性质,较高Pr数的羽流则表现出较强的规律性,当Pr4.3时,流场中存在明显的大尺度环流和角涡结构.不同Pr数的温度边界层厚度差异不大,并随Pr数存在标度率变化关系.当Pr数较低时,系统的传热Nusselt(Nu)数随着Pr数增加而增加,当Pr数较高时,Nu数随Pr数的变化不敏感.靠近底板处速度脉动随Pr数有显著的变化,Pr数越低速度波动越剧烈.通过底板中心位置水平脉动速度和平均场水平速度最大值给出的雷诺数Re_((u))和Re_(U_(max)),两种Re数随Pr数的变化满足同一标度律,为Re～Pr~(-0.81).     

Pr1-xCexB6阴极材料的原位反应合成及性能研究

本文以CeH2,PrH2纳米粉和B粉为原料,在无氧环境下采用放电等离子原位反应成功制备了单相多元稀土六硼化物Pr1-xCexB6=（x=0．2—0．8）阴极材料．系统研究了掺杂元素Ce对Pr1-xCexB6的物相组成、力学性能及热电子发射性能的影响．结果表明,当烧结温度为1450℃,烧结压强为50MPa时可制得单相的Pr1-xCexB6多晶块体材料并且该系列样品具有良好的力学性能,维氏硬度和抗弯强度最高值分别达到了24．34GPa和226．02MPa,已达到单晶水平．热电子发射性能结果表明,随着Ce掺杂量的增加Pr1-xCexB6的发射电流密度线性增加．当阴极温度为1973K,外加电压为950V时,Pr0．4Ce0．686最大发射电流密度达到47-3A．cm^-2,该值远高于传统热压烧结法制备的发射电流密度．因此,本文该方法制备的Pr1-xCexB6多晶块体具有良好的力学性能和发射性能,作为热阴极材料将会有很好的应用前景．     

来流温度速度不均匀时换热器效能的分析

本文得出了逆流换热器来流温度分布不均匀、相变叉流换热器单相侧来流温度分布不均匀不影响换热器效能的结论；来流速度分布不均匀削弱了换热器的传热，温差场均匀性因子愈大效能愈高，即“换热器温差场均匀性原则”也能指导来流速度分布不均匀的逆流和相变叉流换热器的热分析。     

斯特林回热器振荡流换热特性模拟研究

建立局部三维丝网模型研究斯特林回热器在振荡流下的换热特性,分析不同热端温度、入口流速及工作频率下回热器中振荡流周期内的瞬态换热规律。结果表明工质在振荡流的加速与减速期间内的加热及冷却过程的换热特性存在较大差异;冷却过程的最大Re数比加热过程高133%～474%;相同Re数下,加速与减速期间内的Nu数最大差别为14.6%;冷却过程的Nu数比加热过程高1%～22%;整体而言,一个周期内振荡流的换热量比对应工况下的单向流高20%左右。通过实验对比数值模拟结果,提出加热及冷却过程的Nu-Re关联式:Nu=3.56+0.36Re~(0.66)和Nu=17.67+0.37Re~(0.64),误差在7%以内。     

锥体后速度场与压力场的测量与分析

利用全流向十七孔压力探针,测量了Re=1.5×105与Re=3.0×105（基于锥体底面直径）,攻角为0°,锥角为60°的圆锥体后流场速度与压力分布,并用烟线法进行了流场显示对比,得到了所述两种来流条件下锥体后流动速度场与压力场的详细实验测量数据.对速度与压力分布特征进行相关分析后,得到了两种来流条件下流场涡量ω与耗散熵产S_f云图.同时发现在两种来流条件下,锥体后流场可明显划分为3个区域.轴向速度V_z沿锥体轴线分布规律非常相似,均存在3个低速极值点,且锥体后流动驻点位置静压力均基本等于环境静压力.