多孔介质中卡森流体的分形分析

研究了非牛顿流体中的卡森流体在多孔介质中的流动特性.基于服从分形分布的弯曲毛细管束模型,运用分形几何理论推导出了该流体在多孔介质中流动的流量、流速、启动压力梯度和有效渗透率的分形解析解.模型中的每一个参数都有明确的物理意义,它将卡森流体在多孔介质中的流动特性与多孔介质的微结构参数有机联系起来.文中给出了卡森流体的流速、启动压力梯度和有效渗透率随着各影响因素的变化趋势,并进行了讨论.所得分形模型可以更深刻地理解卡森流体在多孔介质中流动的内在物理机理. 关键词： 多孔介质 卡森流体 分形     

分形多孔介质中流体流动的LBM模拟

基于分形理论构造了规则Sierpinski地毯结构来模拟多孔介质孔隙结构,采用Lattice Boltzmann Method(LBM)分别对不同孔隙率与进出口压差下的分形多孔介质中的流体流动进行了数值模拟.结果表明,分形多孔介质的某些流场结构也具有分形特征;体积流量和流场进出口压差呈线性关系,符合Darcy定律;流体穿过分形多孔介质的体积流量与孔隙率成指数函数关系.     

多介质流体模拟与实验研究进展

1．可压缩多介质流动在惯性约束聚变等领域有着广泛的应用背景,其模拟一直是流体计算领域的难点和前沿问题之一。为了清晰描述自由面和各种物质界面,拉氏方法和ALE方法仍是目前实际计算中的主要计算方法,然而物质界面的大变形一直是难以克服的瓶颈问题。为此我们提出了一种整体ALE计算（GALE）的设想,通过引入混合网格,发展ALE模式下的混合网格模型和界面处理方法,在多个物质区上进行整体的网格重分,有效克服了多介质大变形这一瓶颈困难。     

流体的粘滞阻力对物体运动的影响

力学中有求解物体在流体介质（如空气和水）中运动的问题,如船在水中的运动,小球在空气或水中下落时的运动等．在这类问题中,什么情况下流体的粘滞阻力可以忽略,常使学生产生疑问,而教师又很少解释清楚．下面以小球在流体介质中下落力例,讨论粘滞阻力对物体运动的影响．     

多孔介质流动沸腾微观模型实验研究

多孔通道内流动沸腾广泛应用于热管、高效换热器、航天热防护等领域,认识孔隙尺度相变典型行为及特点有助于理解多孔介质内沸腾传热机理,进而改进多孔介质内部流体相变模型。基于此,本文搭建了二维多孔介质内流动沸腾实验台,对微米级多孔通道内部流动沸腾现象及气泡行为进行研究。实验发现在毛细力、黏性力和惯性力的共同作用下,多孔介质内的流动沸腾形态显著区别于直通道内的沸腾,存在局部气泡堵塞、合并和液膜蒸干、再润湿等行为。该研究有助于增强对相变过程的理解,并为多孔结构优化设计提供指导。     

流体饱和多孔介质中的声波

流体饱和多孔介质（以下简写为FSPM）中的声波研究，既属于声学范围，又属于地球物理学范围，无论从原理上和应用上都值得深入研究．本文对流行的BIOt理论以及它的发展和应用做一个简要介绍，包括Blot理论和三种体波，声波在FSPM和流体及固体界面上的反射、折射问题，FSPM样品的参数约声学测量以及并中渗透率的声学测量问题。在附录中介绍了流体和框架间的粘性相互作用项和惯性相互作用项，因为在B沁t理论的发展中，这两项是经常讨论的问题。     

含内热源多孔介质–自由流通道内非达西强制对流

基于多孔介质局部非热平衡模型,对考虑内热源条件下的多孔介质–自由流耦合通道内非达西对流换热特性进行研究。多孔介质区内流体运动方程采用Darcy-Brinkman-Forchheimer模型,利用有限差分法获得通道内各区域流体运动速度、流固相温度分布及努塞尔数,并进一步分析了相关参数对流体流动传热的影响。结果表明：在文中研究参数下,惯性参数F_f对通道内各区域流体速度及温度分布的影响仅在达西数Da大于10^-3时需要考虑;增加F_f或降低固相内热源W_s绝对值会使流固两相温差减小,且改变固相内热源换热方向会使多孔介质区内流固相发生温度分岔现象;固相内热源对通道换热效果影响较大且更为复杂,不同惯性参数F_f下,考虑W_s时可能会使Nu出现奇异点。     

多介质流体界面不稳定性程序

研制了二维多介质流体程序，主要包括单介质内高精度流体力学计算，多介质混合网格内各种介质输运过程和压力驰豫平衡过程计算、实际状态方程的黎曼解计算。流体计算分别采用高分辨两步PPM（Parabolic Piecewise Method）算法、TVD（Total Variation Diminishing）算法和FCT（Flux Corrected—Transport）算法，流体界面追踪采用VOF（Volume-of-Fluid）。数值求解可压缩多流体方程组和可压缩VOF方程。二维界面追踪分别采用一阶精度Youngs方法和二阶精度Elivira方法，三维界面追踪采用一阶精度Youngs方法，     

用循环流体验证伯努利方程

用循环流体验证伯努利方程徐仲坤（长沙工程兵学院４１００７２）一、引言对理想流体伯努利方程作定性验证，以及对文特利体积流量公式作定量验证，通常选用水和空气作流动介质．不言而喻，用水实验时，要求具备恒压稳流的水源；用空气实验时，要动用气泵、储气箱等大型设...     

不连续冷源布局多孔介质内热流耦合LBM数值模拟

为研究不连续冷源边界对内置发热体多孔介质方腔内传热及流动的影响,采用格子Boltzmann方法对REV尺度下多孔介质方腔内的自然对流进行计算,并研究瑞利数（Ra）、达西数（Da）、孔隙度对多孔介质方腔内传热流动的影响.发现Da对方腔内的流体流型影响很大,Da为10^-4时,多孔介质方腔内只有一个涡流,而Da为10^-2时,方腔内有两个涡流.增大Ra、Da、孔隙度可以提高冷源壁面的平均努赛尔数（Nu）,增强散热效果,孔隙率对平均Nu影响程度和Da的大小有关.当冷源布置在壁面上方,壁面的平均Nu随Ra的增加剧烈变化,方腔处于高Ra条件下时,将冷源布置在边界的上方可以提高散热效果.6种布置方案中Case 6的散热效果最好.     

多孔介质中熔融盐流体高温斜温层蓄热的热特性

对熔融盐高温斜温层蓄热过程进行了较深入的理论与实验研究.基于多孔介质局部热平衡理论,建立了多孔介质中熔融盐流体斜温层蓄热的局部热平衡数值模型,研究了熔融盐、多孔介质孔隙结构参数对多孔介质中熔融盐流体传热与流动的影响规律,并在熔融盐传热-蓄热实验平台上进行了试验研究.结果表明:与熔融盐单相流体斜温层(无填充多孔介质)蓄热系统相比,多孔介质填料能够减少斜温层的厚度和改善其形状,采用单位体积热容量(pc)s大于(pc)f,孔隙率(?)小于0.4有利于降低斜温层厚度及其移动速度.揭示了多孔介质中熔融盐流体斜温层蓄热系统的蓄热特性,为熔融盐高温斜温层蓄热的设计和运行控制提供依据.     

多孔介质内颗粒流动特性及其对传热影响的模拟研究

研究采用CFD-DEM方法结合DEM耦合对流与导热的传热模型,对三维不规则孔隙结构多孔介质内细颗粒与孔隙流体的流动及传热特性进行数值模拟。结果显示,颗粒在流体的裹挟下由静止逐渐加速,多孔介质内部温度场、瞬时流体速度大小及方向随着细颗粒与流体的充分混合及颗粒间的弹性碰撞而发生变化。低孔隙率下颗粒易发生沉积,运动轨迹缩短。小孔隙率加速了由热颗粒引起的热传递过程,孔隙内温度上升较快。随着孔隙率增大,颗粒瞬时轴向和径向速度增大,且流动主要沿轴向进行,大孔隙率下颗粒间法向和切向接触力及颗粒拟温度较低,且对单颗粒运动轨迹有显著影响。     

模拟多介质界面问题的虚拟流体方法综述

虚拟流体方法为模拟具有清晰物质界面的多介质流动问题提供了一种简便途径.尤其基于多介质Riemann问题解的修正虚拟流体方法及其变体，能够真实考虑到界面附近非线性波的相互作用和物质性质的影响，可以有效解决各种界面强间断等挑战性难题，具有巨大的工程应用潜力.文章重点回顾了虚拟流体方法的发展历史，总结和对比了各种代表性版本在模拟可压缩多介质流时的界面条件定义方式和多维推广方式，并介绍了该方法的设计原则和精度分析方面的研究进展.文章还回顾了该方法在其他更广泛和更具挑战性典型科学问题中的最新应用进展，并对方法的优势和特点进行了总结.      

纳米流体研究的新动向

纳米流体近年来成为多个领域内的研究热点，特别是在流体物性测试、机理分析及新的应用上均取得长足进展．文章以该方向上最新完成的几类富有启发性的工作，如纳米流体热管、基于纳米液滴的纳米流体、纳米金属流体及借助于纳米颗粒控制纳米流体流动等进展予以剖析，归纳出了其中有待解决的一些重要科学问题，并指出一些可能的新应用。     

多孔媒质中液体的电声耦合

多孔媒质是充满连通管道的物质。在研究多孔媒质中液体的流动现象时发现，当流体相对于固－液界面处的带电表面运动时，由于液流和电磁场的耦合就出现了电声耦合（电动）现象。电动法同地震法结合，有可能成为油藏探测的潜在方法。     

基于多孔介质中两相流体流动特性的气液分离装置设计及可视化验证

基于两相流体在多孔介质中的流动特性,设计了一种能够应用于冷却回路中的气液两相分离装置。基于多孔介质中流体压降以及气体在多孔介质中由于阻滞效应而发生的速度变化理论,结合CFD软件仿真模拟,得到了分离装置内部多孔介质优化参数,并对相分离效果进行了预测。同时通过特殊设计的分离器外壳结合高速影像装置,在流体回路试验台上实现了气液分离的可视化观测,验证了装置的分离效果。     

恒热流边界条件下流体横掠多孔介质中平板的边界层分析

基于Brinkman-Forchheimer-extended Darcy流动模型,对恒热流条件下流体横掠多孔介质中平板的强制对流进行了边界层分析。通过建立二维流动的连续方程、动量方程和考虑流体与多孔介质局部非热平衡时的能量方程,应用数量级分析和积分的方法对方程组进行简化和求解,得出了流体的速度分布、温度分布、速度边界层和温度边界层的厚度、对流传热的理论关联式。研究结果表明:恒热流条件下流体横掠多孔介质中平板的速度边界层与光板时完全不同,其在平板前端迅速增长,随后沿着流动方向变得非常平坦并趋于一定值;而温度边界层的厚度发展则与光板时类似,沿着流动方向不断增长,且与壁面处热流密度的大小无关。     

用格子玻尔兹曼方法研究流动-反应耦合的非线性渗流问题

根据格子玻尔兹曼计算技术以及相应渗流理论，对多孔介质内流动-反应(矿物介质的溶解等)耦合这一非线性渗流问题进行了数值研究，计算结果与解析解基本符合.数字图像重构技术反映的结果表明流体流动和反应之间可以发生强烈的耦合和反耦合作用，同时可以形成条带结构这一自组织现象，与实验和其他理论分析结果符合也很好. 关键词： 非线性渗流 耦合反应 数值模型     

近似保角的自适应坐标变换方法

自适应坐标变换方法是为解决多介质和大变形问题而提出的一类网格生成方法，该方法中的一种为近似保持网格夹角不变，保持物质界面为拉氏描述，并要求网格速度在最小二乘意义下尽量靠近流体运动速度。这里所讨论的坐标变换的自适应性，指的是新坐标系自动适应流体流场的一些重要特性（接近流体速度）以及保持网格的几何特性（保角）。为了处理多介质情况，网格方程应在子区域的所有边界上给出边界条件。     

关于流体流动的最大输出功率及效率

1引言传统有限时间热力学研究的模型为仅考虑温差传热的内可逆卡诺热机。事实上，存在有限势差（温度差、化学势差、压力差、电压差等）的各种装置均可应用类似分析。流体流动作功与温差传热热机间的类比性最早由Bajan[1]发现，Radcenco[2]进一步作了研究．最近，Bejan[3-4]用内可逆热机的研究方法分析了流体流动的最大功率输出问题。本文基于非线性压力流阻关系导出流体流动功率输出与效率关系，并导出了最大功率输出及其相应的效率界限，由此发现Bejan[3-4]的结果是不正确的。2物理模型和性能分析考虑图1所示活塞、气缸装置。活塞在压差…