微槽道气体流动的统计模拟

利用基于分子模型的统计模拟方法——信息保存方法(IP)统计模拟了实验条件下微槽道气体流动,仔细讨论了用IP方法模拟长槽道稀薄气流时遇到的问题,并给出了解决的方法,即采取守恒形式的控制方程避免质量流量计算误差积累,并利用超松弛方法使收敛过程加速.将IP计算结果与压力分布和质量流量实验数据进行了比较.     

螺旋槽管管内湍流流动与换热的三维数值模拟

利用Fluent对5种不同槽深的螺旋槽管进行了模拟求解,得出了湍流状态下螺旋槽管内流体的速度场和温度场,从微观上说明了螺旋槽管的强化传热机理。分析了槽深对螺旋槽管阻力性能和换热性能的影响。数值计算结果表明,该类螺旋槽管在湍流工况下的平均Nu数大约是光管的1.6—2.1倍,平均阻力系数f大约是光管1.5—4.5倍。与实验数据进行比较发现,数值模拟具有相当的可靠性。     

泡沫铜填充曲折槽道散热器内对流换热研究

设计了高孔隙率泡沫金属铜填充的曲折槽道散热器,采用去离子水为工作介质,实验研究了单相对流换热时散热器的压降、散热量、热阻等特性.结果表明,流体流过槽道时压降和流速成二次多项式关系;随着受热表面温度升高,散热量变大,热阻减小并趋于定值.相同雷诺数时,Nu数随着表面温度的升高而增大;综合评价散热器的性能发现,该换热器在相同压降时热阻要低于微槽道散热器和平板多孔介质散热器.     

粗糙度对压气机叶型性能影响的数值模拟方法研究

表面粗糙度对压气机叶型性能有重要的影响,但如何利用数值模拟方法还原粗糙度对叶型性能的影响规律仍是当前需要解决的问题之一。本文通过精细地设置叶栅对比实验,单独改变叶中区域特定位置粗糙度大小,从而得到了粗糙度大小对叶型性能的影响规律。以此实验数据为依据,分别通过改变湍流模型、壁面第一层网格高度、进口湍流度、等效沙砾粗糙度等参数,利用CFX数值模拟软件对粗糙度大小对叶型性能的影响展开了数值研究。结果表明,当叶表较为粗糙时,叶表边界层的发展状态对叶型性能有较大影响,所以数值模拟时应启用转捩模型而非全湍流设置。壁面第一层网格的高度应参考计算所选取的粗糙度大小。此外,在数值模拟时进口湍流度的准确获取也很重要。     

小尺寸矩形槽道内气泡生长及运动特性

通过实验研究了液体流动条件下小尺寸矩形槽道底部由微孔注入的气泡生长及运动特性。结合RCD算法与形心提取算法,有效地跟踪了气泡生长及运动轨迹。实验结果表明:气泡的形成过程可分为生长和涌入两个阶段;随着气体流量的增大,后续小气泡的涌入加强,涌入持续时间更长,气泡形成时间增加,等待时间缩短;槽道中小气泡的堆积现象随气体流量的增大而愈加明显。     

微小型矩形槽道平板热管传热性能的数值模拟

在充分考虑槽道内汽-液界面剪切摩擦力下,建立了微小型矩形槽道平板热管的数学模型,通过迭代计算得出工质质量流量、流体和蒸汽平均流速、汽一液界面弯月面半径及蒸汽和液体压力沿轴向分布规律,最后对热管外壁面温度值的计算结果和实验结果进行了比较,两者数值基本一致,证明了所建数学模型与实际相符,对热管的理论分析具有指导意义。     

聚合物湍流减阻流动的直接数值模拟研究

采用离散弹性元素.珠簧哑铃模型方程模拟了聚合物减阻流动.模拟出了高分子聚合物浓度的空间分布.得到了减阻率与粘弹性应力,雷诺应力等的定量关系.分析了聚合物湍流结构和离散弹性元素模型中弹性系数的关系.     

旋转槽道湍流标量场输运特性数值模拟研究

展向旋转槽道湍流中的标量场输运过程是与众多工程流动直接相关的模型问题。基于直接数值模拟工作对该问题开展系统性的研究。由壁面摩擦速度定义的流动Reynolds数固定在180,重点考察Schmidt数和旋转数的影响。结果表明,较弱旋转强度即可对主导流动结构形态产生明显的影响：此时槽道不稳定侧产生流向大尺度结构,由此导致标量场出现条带状结构。强旋转时不稳定侧出现被湍流充分混合的区域,而在稳定侧流动层流化并出现近似传导区。平均标量剖面在湍流区和层流区呈现斜率不同的线性分布。Schmidt数小于1时,湍流区标量场脉动和湍流输运随旋转数出现非单调变化,而Schmidt数大于等于1时两者都随旋转数单调下降。由此导致总标量传输率在Schmidt数小于1时随旋转数先上升后下降,而当Schmidt数大于1时单调下降且在弱旋转区域下降趋势最快。     

粗糙度对微细圆管内流动特性影响的摄动分析

本文以粗糙度为小参数,采用正则摄动法求解了微细圆管内的层流流动.计算结果表明,壁面相对粗糙度和粗糙元的无量纲间距是影响微细通道内部流场的主要因素.壁面相对粗糙度仅影响扰动流函数的峰值但不影响流场受扰区域的大小;而粗糙曲线空间波数对扰动流函数的峰值和扰动区域的大小都有影响.当粗糙度相同增大空间波数时,流函数的扰动峰值和受扰区域都将减小,这为合理设计粗糙元同时抑制摩擦阻力增大提供了理论依据.     

二维槽道湍流拟序结构的大涡模拟

本文采用大涡模拟的方法,对二维槽道湍流流动进行了数值模拟。采用Chorin的分步投影法求解大尺度涡运动的Navier-Stokes方程,小尺度涡采用三种亚格子（SGS）模式分别模拟,给出了不同亚格子涡粘性模式下的模拟结果。对固壁面采用了壁函数。模拟结果再现了二维槽道流动拟序结构的发展演变过程。通过对不同入口速度下的瞬态流场的比较,揭示了入口速度分布对流场的影响。     

Multi-Zone Ice Accretion and Roughness Models for Aircraft Icing Numerical Simulation

A mathematical multi-zone ice accretion model used in the numerical simulation of icing on airfoil surface based on three water states, namely, continuous film, rivulets and beads is studied in this paper. An improved multi-zone roughness model is proposed. According to the flow state of liquid water and film flow, rivulets flow governing equations are established to calculate film mass distribution, film velocity, rivulet wetness factor and rivulet mass distribution. Force equilibrium equations of droplet are used to establish the critical conditions of water film broken into rivulets and rivulets broken into beads. The temperature conduction inside the water layer and ice layer is considered. Using the proposed model ice accretion on a NACA0012 airfoil profile with a $4^◦$ angle of attack under different icing conditions is simulated. Different ice shapes like glaze ice, mixed ice and rime ice are obtained, and the results agree well with icing wind tunnel experiment data. It can be seen that, water films are formed on the surface, and heights of the films vary with icing time and locations. This results in spatially-temporally varying surface roughness and heat transfer process, ultimately affects the ice prediction. Model simulations indicate that the process of water film formation and evolution cannot be ignored, especially under glaze ice condition.     

水翼表面粗糙带对空化抑制效果的数值研究

为研究水翼表面粗糙带对空化的抑制效果,在修改的NACA16翼型吸力面施加一粗糙带,对在不同粗糙带条件下翼型的水动力学特性和周围流场进行了数值模拟研究,得到了升阻力系数、吸力面最小压力系数和近壁面湍动能随粗糙带变化的趋势,探讨了水翼表面粗糙带对抑制表面空化的效果。结果表明,随着粗糙带宽度和高度的增大,翼型周围流场的压强显著升高并使吸力面的最低压力高于饱和蒸汽压,从而延缓了初生空化的发生。该结果为认识粗糙带对水翼抗空蚀性能的影响提供了参考。     

金属表面粗糙度对热红外偏振特性影响研究

根据热红外偏振的原理和探测方法,利用一种热红外偏振探测系统分别研究了铝质和钢质金属板热红外偏振度和其表面粗糙度之间的关系.金属板的表面粗糙度通过喷砂和刨床加工控制.实验结果分析表明:在观测角较小时,喷砂方式处理的金属目标板,粗糙度对它们的热红外偏振度影响较小;而刨床加工的金属目标板,粗糙度对它们的热红外偏振度影响较大.在观测角较大时,无论经过何种加工方式处理表面的金属目标板,都遵循表面越是光滑其热红外偏振度越大的规律.     

表面粗糙度干涉图像处理中的阈值优选

提出用于表面粗糙度自动干涉法测量过程中的一种有效的白光干涉图像阈值分割方法，分割后的二值图像经过干涉条纹边界线萃取后得到的被测表面输廓波形和表面粗糙度参数的计算结果与高精度ＴＡＬＹＳＵＲＦ６型表面粗糙度测量仪的测量结果十分吻合，此种图像分割方法同样也适用于粗糙表面激光干涉图像的二值化分割。     

基于灰度共生矩阵的表面粗糙度研究

介绍了激光散斑的形成及其统计性质,拍摄大量不同加工工艺、不同表面粗糙度标准样块的散斑图像,基于激光散斑图像的灰度共生矩阵及惯性矩、角二阶矩、熵、相关性4个参量,对图像进行了纹理分析.分别绘制了不同加工工艺、不同表面粗糙度标准样块的4个参量与表面粗糙度关系的特性曲线.最后将实验结果和未知表面粗糙度工件的实验数据进行比对,准确估算出了工件的表面粗糙度.     

Numerical Simulation of MHD Jet Flows

Liquid metal free surface flows （films, jets and droplets） are considered as diverter/ limiter system and first wall in fusion reactor, but the knowledge Of liquid metal free surface under a non-uniform magnetic field is very limited. In this article, the stability of a jet flow under a gradient magnetic field is investigated, and its MHD effects are the top concern. Based on numerical simulation and experimental results, a simplified model is developed to analyze the MHD effects of the jet flow and to explain the reason why it can keep stable under a strong non-uniform magnetic field.     

表面特性对矩形小流道内液滴脱离现象的影响

本文设计了一个可视化微小平直流道,利用摄影装置观察记录了液态水通过平板内部直径70μm的微孔在水平平板表面上形成液滴并成长直至脱离的过程,分析了不同流道高度条件下接触角之差与液滴高度和通道内流动空气的雷诺数的关系,并且进一步讨论了平板表面特性对液滴脱离高度和接触角之差的影响.     

测量金属膜粗糙度的表面等离子激元光谱方法

介绍了确定金属膜表面粗糙度的表面等离子激元光谱方法。测量了二种银膜在表面等离子激元激发条件下的光散射强度分布。通过与理论计算的拟合，得到了描写这二种银膜／空气同粗糙界面的特征参数。     

表面粗糙度的变波矢光散射测量方法的研究

提出了表面粗糙度变波矢光散射测量方法，通过散射光强中心亮点光能量的参数ｌｎ，Ｅ随变化的线性关系来确定粗糙度ｗ，对６块粗糙度不同的硅片背面样品进行了实验测量。     

自适应多分辨率方法在反应多相流数值模拟中的应用

将自适应多分辨率方法应用到刚性气体状态方程CJ模型的数值模拟,采用多相流问题的守恒锐利界面格式,通过level-set方法和虚拟流体方法来追踪和处理界面,能够很好地处理时间尺度较大的界面交互问题.利用金字塔型数据结构和多分辨率自适应方法,提高算法的存储效率和计算效率.给出一维和二维的数值算例,证明该算法在反应多相流数值模拟中的稳定性和高效性.