明渠层流失稳与沙纹成因机理研究

动床水流中,泥沙起动之后,往往要出现沙纹,沙纹成因各家的解释不一。白玉川,罗纪生的观点是:沙纹的尺度较小,主要是由于明渠层流不稳定性波或床面近壁流层中小尺度拟序结构发展演化所致。当床面边界附近扰动波或拟序结构以及水流自身所产生的床面底部切应力大于Shields切应力后,床面即产生响应,形成沙纹;如果扰动所产生的扰动切应力频率接近床面泥沙固有频率,则产生与泥沙颗粒的共振,这种现象也称之为“泥沙的检波性质”,此时床面发生最大响应,沙纹发展速度也最快。     

可压混合层流动转捩到湍流的直接数值模拟

采用五阶精度迎风紧致格式和六阶对称紧致格式 ,结合三阶R-K方法求解可压缩三维Navier Stokes方程 ,直接数值模拟了时间发展平面混合层流 .给出了对流Mach数Mc =0 .8,Reynolds数Re=2 0 0时流动从初始扰动为一对相等且相反的斜波开始 ,经过失稳发展形成∧涡、马蹄涡和蘑菇云等拟序结构 ,然后破碎为小尺度、再破碎为更小尺度的涡结构 ,形成以小尺度运动为主导的流动 ,最终达到湍流     

稳定分层流动中湍流统计特性和输运特性的数值研究

采用大涡模拟方法研究了上下两层温度不同的稳定分层湍流,主要对其中的湍流尺度特性、统计特性和湍流输运特性,以及标量场的时空演化进行了分析研究.研究结果表明:浮力尺度沿流动方向先增加然后趋于某个稳定值,剪切越强,浮力尺度越大;翻转尺度沿流向也是逐渐增大,剪切越强,翻转尺度越大;统计特性的分析发现,在较大的区域内温度脉动的平坦因子都偏离Gauss分布,强分层条件下温度脉动的统计特性与速度脉动的统计特性有较明显差别;湍流混合的过程开始于小尺度运动,最后扩展到大尺度运动.     

C60-Ag薄膜高、低温粗糙表面的标度行为和粗糙化机理的实验研究

利用原子力显微镜和透射电子显微镜对沉积在NaCl衬底上的C₆₀-Ag复合薄膜的表面形貌和微结构进行了研究 .结果表明薄膜表面的粗糙度依赖于衬底的温度 ,当衬底温度从 - 80℃上升到 1 2 0℃ ,薄膜表面发生从粗糙→光滑→粗糙的变化过程 .由于高温和低温条件下 ,薄膜表面的粗糙化机理不同 .高低温的表面虽然具有类似的rms粗糙度 ,但却具有不同的分形标度行为 .同时探讨了标度行为、微结构和粗糙化机理之间的关系     

二维剪切流的粘性-无粘湍流干扰理论

对二维不可压缩近壁剪切湍流,本文提出一个粘性-无粘湍流干扰理论.主要内容有:从分子粘性考虑出发确定干扰湍流的流动结构及其物理尺度,导出空间为小尺度的局部流动结构随顺流距离的演变规律,导出支配干扰湍流流动的简化Reyno-lds(SR)方程和扩散抛物化K-ε方程.该SR方程是作者早先提出的简化Navier-Stokes(SNS)方程的湍流形式,它的重要性质是“简化运算”和时间Reynolds平均运算的顺序可以交换.关于最大湍流剪应力、本理论计算值与实验测量值很好相符.经典湍流边界层理论、Clauser平衡湍流边界层以及湍流分离Triple-deck理论均是本文理论的特例.证实了顺流方向长度尺度随干扰增强而显著减小的实验结论.     

一种适用于缝洞油藏的流动单元划分方法

缝洞型油藏储集体空间尺度差异巨大且随机分布,导致其流动规律复杂多样.因此,基于流体在储集体中的流动规律重新划分具有开发意义的储集体类型,并对流动规律进行了实验验证;结合地质模型标定了不同流动类型的流动物性界限;将塔河油田S48区划分为4大类和10亚类流动单元.研究结果表明:缝洞油藏储集体类型包括流动规律为管流的未充填或垮塌充填大型洞群,流动规律为高速非达西流的疏松充填大型溶洞、大尺度裂缝与溶蚀孔洞系统,以及流动规律为达西流的小尺度裂缝网络与小尺度孔隙;依据缝洞油藏中流体不同的流动类型,共划分出四大类流动单元;提出动态综合系数并作为Ⅰ亚类流动单元的划分参数,并以某一井组为例将其划分为四亚类,动态综合系数越大,流动单元的流动能力越强;类推出第一非达西流动系数(S_1)和第二非达西流动系数(S_2)作为Ⅱ亚类流动单元的划分参数,并以某一井组为例将其划分为三亚类,两个非达西流动系数越大,流动单元的流动能力越强;利用SMLP法,以某井生产层段为例将Ⅲ类流动单元划分为三亚类,曲线斜率越大,流动单元的流动能力越强.     

用STM研究金属间化合物脆断表面的纳米尺度特征与分形维数

用扫描隧道显微镜(STM)在纳米尺度研究了Ti₃Al,Ti-24Al-11Nb合金脆断表面特征,确定了STM在纳米尺度测量材料断裂表面分形维数的方法及原理,并用来测量了上面两种合金脆断表面的分形维数D_F。结果表明:在纳米尺度的断口特征与用SEM在微米尺度观察到的断口形貌非常相似,具有典型的解理脆断特征,观察到了纳米数量级解理台阶,断裂表面在纳米尺度上存在分形结构,但不同断裂方向的分形维数D_F不相同,Ti-24Al-11Nb合金的分形维数高于Ti₃Al合金的分形维数。研究表明使用STM并采用连续拓扑结构分形方法研究固体断裂中的原子过程以及用分形维数来描述材料的微观结构是很有可能的.     

壁湍流外层周期扰动对内层脉动特性的影响

在湍流边界层外层施加正弦波扰动,扰动波明显影响内层的猝发平均周期,破坏内层的大尺度低频脉动,诱发较小尺度的高频脉动,减小内层的积分尺度,提高内层流动的总脉动幅值。     

L2(Rs)中正交尺度函数和正交小波的Fourier变换紧支集的刻画

借助于Fourier变换,在较弱条件下给出了φ(x)是L²(R^s)上正交尺度函数的一个充分必要条件.进一步, 假设 {Ψ_μ } 是正交小波, 且正交小波的Fourier变换紧支集是 ∪_μsupp{ψ_μ} =∏^s_i=1[A_i, D_i] -∏^s_i=1(B_i, C_i),A_i≤B_i≤C_i≤D_i, i =1, 2,… , s. 则在最弱条件“每一个 |ψ_μ| 在ω∈∂(∏^s_i=1[A_i, D_i]) 上连续'下, 该文通过一些不等式和等式给出了正交尺度函数和正交小波的Fourier变换紧支集的刻画.文中的结论全面改进了龙瑞麟和张之华的结果.     

Sobolev-Wiener空间上的无穷维宽度和最优插值问题

本文引入了一类定义在全实数轴上的Sobolev-Wiener空间,在其中讨论了点集的无穷维宽度和最优插值问题.求出了W_∞,p^r(R)在L_p(R)尺度下无穷维Ko-lmogorov宽度、线性宽度的精确值(强渐近精确值),并解决了最优插值问题.     

IRAS星系大尺度分布的分维

本文对在F15(120°≤l≤180°,20°≤b≤40°)和NGW(0°≤l≤110°,60°≤b)选区,经 IRAS星系红移巡天所得样本选取了不同红外光度的体积限定的子样本进行分维分析。结果表明:红外星系在大子60 h₅₀^-1Mpc尺度上的分布仍然存在明显的结构;红外星系的分布形成多级分形结构。在一定尺度范围内有确定分维的分形结构。当尺度增加到某一转变尺度r_c后,分布由原来的分形结构转变到有另一分维数的分形结构。更大尺度上的分形结构的分维数大于较小尺度上的分维数。这与较小尺度上分布的主要特征为星系的成团而更大尺度上分布以空洞为主要特征是一致的;分析还表明转变尺度随星系内禀红外流量增加而增大。本文对这些结果的含义进行了初步探讨。     

双尺度二阶矩颗粒相湍流模型经验系数的影响

基于将颗粒脉动分成湍流引起的大尺度脉动和颗粒间碰撞产生的小尺度脉动的概念,建立了双尺度二阶矩两相湍流模型．用该模型对下行床内两相流动进行了数值模拟,颗粒体积浓度、平均速度的计算结果和实验数据吻合较好．分析了双尺度二阶矩两相湍流模型经验系数变化对预报结果的影响:在经验系数的一定变化范围内,预报结果并无明显的影响,但是变化范围增大,预报结果会产生较大变化．     

纳米复合材料Fex(SiO2)1-x中的界面相互作用和渗透效应对磁性的影响

采用机械合金法制备了纳米复合材料Fe_x(SiO₂)_1-x系列样品 .用X射线粉末衍射 (XRD)、透射电子显微镜 (TEM )、M ssbauer谱和Faraday磁天平系统地研究了该系列样品不同Fe合量和不同球磨时间的微结构和磁性 .实验表明样品的微结构和磁性与球磨时间和Fe含量密切相关 .当样品的Fe含量少于 2 0wt% ,并球磨了 80h后呈现出非常复杂的微观结构 :α -Fe纳米晶粒和Fe团簇镶嵌在SiO₂ 基质中 ,形成α -Fe纳米岛状和纳米尺度的类三明治结构 .Fe-SiO₂ 界面的相互作用和渗透效应、纳米晶的尺寸效应和类三明治的特殊微观结构导致了纳米复合材料Fe_x(SiO₂)_1-x的物理性能的变化     

超对称群为SUSY SO(10)×Δ(48)×U(1)的模型及低能现象

创建了超对称群为SO(10)×Δ(48)×U(1)的模型,并在此基础上研究了包括中微子在内的所有低能Fermi子的质量和混合角.假定所有超场的Yukawa相互作用耦合常数是普适的.推导出的低能质量矩阵结构只和一个耦合常数及几个由对称性自发破缺所要求的真空期望值有关.决定夸克和带电轻子质量及其混合角所需的13个观察量,可由5个参数完全决定,并和现有实验符合.由此确定的U(1),SO(10)和SU(5)对称破缺的尺度满足大统一理论及质子衰变的要求中微子质量和轻子混合角也通过引入Majorana耦合而确定.对Los alamos实验室的LSND v_u→v_e实验,大气层中微子缺损实验和由热暗物质提出的质量限制均能合理解释.但太阳中微子困惑只能靠引入新的无弱作用中微子才能解决,并需要增加一个新的参数.更准确地测量a_s(M_z),V_cb,V_ub/V_cb,m_b,m_i,CP破坏及中微子振荡将更严格地检验本模型.     

关于随机序的一个注记

本文引入随机序(≤_d)的概念,说明在讨论随机变量列的依概率(依分布)收敛问题时,它是一个颇为恰当的“控制尺度”.     

AB嵌段共聚物和共混物体系相分离的Monte Carlo模拟

本文采用键长涨落模型和空穴扩散Monte Carlo 新算法对AB嵌段共聚物和共混体系的本体相分离进行了模拟.结果表明:(1)即使在无热条件下混合也并非无规,因此平均场理论的无规混合是一种十分粗糙的假定;(2)Florg-Huggins常数X只是一个唯象参数,并首次证明即使在相同的分子相互作用参数ε^*时,共聚物体系的X值高于相应的共混物的X值;(3)在AB组成比相同,各段的分子量也相同的情况下,共混体系较相应的嵌段共聚物体系更易分相,当A和B的链长分别为L_A=10,L_B=11时,它们相应的临界X值为X_c^blend=0.1,X_c^block=0.41.     

一种各向异性多重尺度的湍流模型

本文给出了一种适用于复杂湍流流动计算的各向异性、多重尺度的湍流模型(MS/ASM).这种模型对雷诺应力进行直接的模拟,并可模拟湍流流动的多重尺度影响.对自由应力流动、旋转流动和回流的湍流流动的计算表明,它比常用的单重尺度的k-ε模型有明显的改进.由于计算机工作量增加得不多,所以它在工程计算中,具有广泛的应用前景.     

某类振荡积分算子在Lebesgue空间及Wiener共合空间上的映射性质*

假设 β₁ > 3α₁ > 0, β₂ > 3α₂ > 0,给定函数f(x) ∈ S(R³), 定义算子T_α,β如下:T_α,βf(x,y,z) = p.v.ZT_Q2f(x- t, y-s, z-γ(t)h(s)) e^{-2πit-β₁ s-β₂}/t^1+α₁ s^1+α₂dtds.本文主要考虑如上定义的算子T_α,β在Lebesgue空间L^p(R³)及Wiener共合空间W(FL^p, L^q)(R³)上的有界性. 这里 Q² = [0, 1] × [0, 1], γ(t), h(s)满足适当的条件.作为应用, 本文还考虑了带粗糙核的奇异积分算子在乘积空间上的有界性.     

叶轮机械三元流动反问题的一个简单近似方法——中心流面法,及三元叶片设计中的环壁约束条件

本文根据ASME 50-A-79提出的:在不对S₁流面形状作任何假设的前提下,从S_2m中心流面出发,使用Taylor级数周向展开直接解三元流动反问题的方法,确定了叶片形状和三元空间中流动情况,在计算中发现在设计中规定中心流面上设计参量分布时,要附加一约束条件,即设计参量的分布必须保证从中心流面周向开拓得到叶片通道的内外环壁处的S₁流面是迴转面,并找到了近似满足这一条件的方法。     

Maxwell方程反演的小波多尺度方法

研究Maxwell方程电导率的识别问题.主要的难点是目标函数中存在一些局部极小值.将小波多尺度方法应用到Maxwell方程反演过程,通过小波变换,反问题被分解到多个尺度上,于是原反问题可以在子一级的尺度上,由大尺度到小尺度逐级求解.在每个尺度上我们采用稳定、快速的Gauss-Newton迭代法.数值算例的结果显示了这种方法大范围收敛、计算效率高、结果准确,是一种可行的计算方法.