圆截面螺旋管道内非定常流动研究

以血液流动为背景,利用双参数摄动法研究了圆截面螺旋管内低频振荡流动,得到问题的二阶摄动解,分析了轴向速度、二次流、壁面剪应力在不同时刻的特点及随时间和Womersley数的变化情况。研究表明:挠率对圆截面曲线管道内低频振荡流动的影响不可忽略,尤其是轴向压力梯度绝对值很小时,挠率将对二次流动结构起主要影响作用。流函数的剧烈变化只发生在正、负数值发生转变的很小的时间段内,大部分时间段内变化平缓。壁面剪应力随θ的变化也很大。     

具有不同渗透的涨缩管道内微极性流动的同伦分析解

分析了壁面具有不同渗透的涨缩管道内微极性流体的流动．对于壁面的胀缩,考虑常系数和时间函数的膨胀率两种情况．对于第1种情况,应用同伦分析方法得到该问题的速度和微旋转角度的表达式．并且画图分析了各个不同参数,特别是膨胀系数和不同的渗透率对流体的动力特征的影响．可以得到第1个重要的结论:壁面的膨胀率和不同的渗透对流体的动力特征有重要的影响．根据Xu的模型,考虑了第2种也是更具有一般性的情况,假设壁面的膨胀率随时间的变化而变化．在这样的假设下,控制方程被转化成非线性偏微分方程,并且同样也可以应用HAM方法进行求解．应用代数和指数的模型来描述膨胀率从初始状态到最终状态的演变过程．然而,结果表明包含有时间的解很快地趋向于稳态的解．这样可以得到第2个重要的结论,时间在壁面的膨胀收缩中扮演着次要的角色,可以忽略不计．     

半渗透涨缩管道内微极性流动解析求解

分析了半渗透涨缩管道内的微极性流体的流动．应用合适的相似变换,将控制方程转化为常微分方程组．为了得到该问题的解析解,应用同伦分析方法得到该问题的速度表达式．并且用图形分析了各个不同参数,特别是膨胀系数对速度场和微旋转角速度的影响．     

两种互不相溶流体在竖直的波状壁面和平行的平面壁面间作不稳定的混合对流传热

分析粘性、不可压缩、互不相溶流体,在竖直的波状壁面和光滑的平面壁间,传热传质混合对流的组合效应.得到无量纲控制方程的摄动解:0阶的均值部分和1阶的摄动部分.将所得到的1阶量,用小波长摄动级数展开,出现按指数阶分类的方程组.得到了0阶和1阶的解析表达式及其整体解,通过数值计算,用图形表明流体流动的显著特征以及传热特性.界面上应用适当的匹配条件,使分离的解相匹配.还针对控制参数的不同变化,分析了剪应力和Nusselt数的变化.发现Grashof数、粘性比、宽度比和导电率,对平行于流动方向的速度是有利的,对垂直于流动方向速度的影响正相反.     

等宽多孔介质壁面管道中磁流体的流动

研究等宽管道中,磁场、可渗透壁面、Darcy速度和滑动参数,对流体稳定流动的综合影响.假设管道中流动的流体是均匀的、不可压缩的Newton流体.利用Beavers-Joseph滑动边界条件,得到控制方程的解析解.详细地讨论了磁场、可渗透性、Darcy速度和滑动参数对轴向速度、滑动速度和剪应力的影响.可以看出,Hartmann数、Darcy速度、多孔参数和滑动参数,在改变流动方向,进而改变剪应力方面,起着至关重要的作用.     

具有依赖状态脉冲摄动微分系统的稳定性

主要研究具有依赖状态脉冲摄动微分系统的各种稳定性,并利用具有依赖状态脉冲摄动微分系统的新的比较定理得到了脉冲摄动微分系统的稳定性、渐近稳定性和一致渐近稳定性．     

变截面圆形管道粘性流动的伽辽金-摄动杂交解

采用伽辽金-摄动杂交法来研究壁面是正弦形状的变截面圆形管道的粘性流动,从而避免了摄动小参数的局限性和单纯伽辽金法基函数选取的任意性的困难．讨论了边界和雷诺数对流动的影响,获得流动分离点和附着点的位置,还分析了壁面剪应力和摩擦系数沿轴向的变化情况．在小参数的情况下,计算所获得的结果与摄动解吻合良好．     

具有壁面粗糙度的平行板微管道内三阶流体的电磁流动

研究了具有粗糙壁面的平行板微管道内三阶流体的电磁驱动流.假设两个壁面粗糙度的形状是相位差为0或π的小振幅正弦波形状.将洛伦兹力作为体积力,利用摄动法解析求出了速度和流率的近似解.通过数值计算,结果表明随着波数或非牛顿参数的增加,壁面粗糙度对三阶流体的阻力增加.随着Hartmann数的增加,壁面粗糙度对三阶流体的阻力减小.相位差为0的壁面粗糙度对流动的阻力大于相位差为π的粗糙度对流动的阻力.当波数或Hartmann数充分大时,壁面粗糙度的相位差变得不太重要.     

柔性圆柱形微管道内的电动流动及传热研究

研究了在纯压力驱动下,流体通过壁面带有某种电荷的聚电解质层（PEL）的微管道，即柔性微管道的电动流动和热传输特性.基于先前得到的电势和速度的解析解以及流向势的数值解,在热充分发展的情况下, 假设壁面热流恒定,利用有限差分法求解了包括黏性耗散和Joule(焦耳)热影响下的能量方程，获得了无量纲温度数值解.通过数值计算，给出了相关的无量纲参数对速度、温度以及Nusselt(努赛尔)数的影响.研究表明,当其他参数固定时,无量纲速度和温度随着无量纲聚电解质层厚度d的增大而减小,随着聚电解质层中等效双电层厚度与双电层厚度之比K_λ的增大而增大；Nusselt数随着Joule热系数S的增大而减小,随无量纲聚电解质层厚度d的增大而减小,随着K_λ的增大而增大.     

周期壁面电势调制下平行板微管道中的电磁电渗流动

研究了平行板微管道中二维磁流体(MHD)电渗流(EOF)在zeta电势调制下的流动.流体的流动是由两个外加水平电场和垂直磁场所产生的Lorentz力和电场力的组合驱动的.在滑移边界条件下,得到了流函数以及速度分布的解析解.详细讨论了速度随Hartmann数Ha、滑移长度B、电动宽度K等相关的无量纲参数量级变化的变化规律.结果表明,调制的壁面电势会产生一个垂直速度分量,从而导致涡旋的形成.此外,可以观察到,速度的大小随着滑移长度B和电动宽度K的增大而增大.值得注意的是,速度的大小随着Ha值的增大而减小,这与一维流动中Ha值存在临界值的情况不同.     

运动壁面槽道流动的直接数值模拟

采用谱方法,在曲线坐标系下对不可压缩Newton流体的N-S方程进行求解,采用定义在物理空间中的流动物理量以避免使用协变、逆变形式的控制方程．在计算空间采用Fourier-Chebyshev谱方法进行空间离散,时间推进采用高精度时间分裂法．为了减小时间分裂带来的误差,采用了高精度的压力边界条件．与其他求解协变、逆变形式控制方程的谱方法相比,该方法在保持谱精度的同时减小了计算量．首先通过静止波形壁面和行波壁面槽道湍流的直接数值模拟,对该数值方法进行了验证;其次,作为初步应用,利用该方法研究了槽道湍流中周期振动凹坑所产生的流动结构．     

一种计算超声速流中由湍流剪切层脉动引起的激波振荡频率的方法

在超声速或高超声速绕流中,一种很严重的脉动压力环境是由激波边界层相互作用引起的激波振荡.这种高强度的振荡激波可能诱发结构共振.因这一现象非常复杂,已发表的文章都采用经验或半经验方法.本文首次从基本流体动力学方程出发,给出了由湍流剪切层引起的激波振荡频率的理论解,得到了振荡频率随气流Mach数M_∞和压缩折转角θ的变化规律,计算结果与实验值是相符的.本文为激波振荡导致的气动弹性问题提供了一种有价值的理论方法.     

Multiple solutions for the laminar flow in a porous pipe with suction at slowly expanding or contracting wall

In this paper, the asymptotic solution for the similarity equation of the laminar flow in a porous pipe with suction at expanding and contracting wall has been obtained using the singular perturbation method. However, this solution neglects exponentially small terms in the matching process. To take into account these exponentially small terms, a method involving the inclusion of exponentially small terms in a perturbation series was used to find the two solutions analytically. The series involving the exponentially small terms and expansion ratio predicts dual solutions. Furthermore, the result indicates that the expansion ratio has much important influence on the solutions. When the expansion ratio is zero, it is a special case that Terrill has discussed.     

Stability of strain gradient elastic bars in tension

Equilibrium of a bar under uniaxial tension is considered as optimization problem of the total potential energy. Uniaxial deformations are considered for a material with linear constitutive law of strain second gradient elasticity. Applying tension on an elastic bar, necking is shown up in high strains. That means the axial strain forms two homogeneously deformed sections in the ends of the bars and a section in the middle with high variable strain. The interactions of the intrinsic (material) lengths with the non linear strain displacement relations develop critical states of bifurcation with continuous Fourier’s spectrum. Critical conditions and post-critical deformations are defined with the help of multiple scales perturbation method. An erratum to this article can be found at     

固壁近旁Stokes流中粘性液滴的运动和变形

发展了一种模拟固壁近旁轴对称Stokes流中粘性液滴的运动和变形及直接计算固壁上应力的边界积分方法．用此方法对不同的液滴-固壁初始相对间距、粘度比、表面张力和浮力联合参数以及环境流动参数情况进行了数值实验．数值结果显示,由于环境流动和浮力的作用,随着时间的推进,液滴在轴向压缩,在径向拉伸．当环境流动的作用弱于浮力作用时,随着时间的推移,液滴上升并向上弯,固壁上由液滴运动所引起的应力不断减小．当环境流动的作用强于浮力作用时,随着时间的推移,液滴变得越来越扁．在这种情形,当大初始间距时,壁面上的应力随液滴的演变而增大;当小初始间距时,由环境流动、浮力及壁面对流动的较强作用的联合影响,此应力随液滴的演变而减小．由于液滴运动所引起的壁面应力的有效作用仅限于对称轴附近的一个小范围内,且此范围随液滴与固壁的初始间距增大而增大．应力的大小随初始间距增大而大为减小．表面张力对液滴变形有阻止作用．液滴粘性会减小液滴的变形和位置迁移．     

微极流体薄膜层通过以滑移速度移动的可渗透无限平板时流体特性变化和热辐射对流动和热传导的影响

微极流体薄膜层通过按滑移速度移动的可渗透无限竖直平板时,研究热辐射对混合对流薄膜层流动和热传导的影响.假定流体粘度和热传导率变化是温度的一个函数.对一些典型的可变参数值,应用Chebyshev谱方法,数值求解流动的控制方程.将所得结果与已发表文献的结果进行比较,结果是一致的.绘出并讨论了可变参数对速度、微旋转速度、温度分布曲线、表面摩擦因数和Nusselt数的影响.