可压缩喷流的温度混合层及近场压力POD分析

本文采用大涡模拟计算马赫数Ma=0.75、温度比Tj/T∞=0.7、1和2的圆口喷流,着重研究了温度混合层与速度混合层发展规律的差异.同时采用近场压力的本征正交分解,研究温度对相干结构产生的影响,突出当喷流温度高于和低于环境温度时的声源的变化趋势.流场结果表明,温度混合层的增长速率高于速度混合层,且两种剪切层半值宽随温...     

量子力学中波包散射的可视化数值实验设计

考虑到常用量子力学教材中缺乏对波包散射问题的讨论,本文以一维δ势阱为例,介绍我们在研讨课教学中如何针对波包散射问题设计数值实验,以帮助学生自行建立量子散射的物理图像.     

原子链与弦中波包演化的比较分析

分析了一维单原子链中与连续弦中的波包的演化过程.弦中的波包以恒定速度移动,且保持形状不变;而原子链中的波包在演化过程中形状不断地发生变化.通过比较分析一维单原子链与弦振动的色散关系,讨论了波包演化的不同以及离散的原子链到连续弦的过渡.     

全钒液流电池非等温模型

本文基于多孔电极、电解液及集流体热物理性质的显著差异,考虑了钒离子透过膜对电池性能的影响,建立了全钒液流电池动态工作过程的非等温模型。与文献中的实验测量值相比,钒电池电压随时间变化的最大计算误差为2.91%,验证了模型的正确性。应用该模型,重点研究了正负电极与膜构成的区域,以及集流体区域的传热传质规律。结果表明,多次充放电循环后负极电解液钒离子总量增加而正极钒离子总量减少,电池容量降低。电池的电流密度对产热有较大影响,较大的电流密度下与外界达到热平衡时温度较高。此模型对发展大功率电池堆储能系统的有重要参考意义。     

地开石热分解过程及非等温动力学研究

用傅利叶变换红外光谱仪研究了湖南晨溪地开石热分解前后的红外光谱,加热反应后原矿粉红外光谱在3620.73、3695.34cm-1处的地开石羟基伸缩振动吸收峰和在916.06、1009.33cm-1处的羟基弯曲振动吸收峰都消失,表明其质量失重为羟基脱水.在298～1123K,用TG DTA综合分析仪研究了地开石在程序升温下的热分解行为.结果表明,在600～1000K,其质量损失为13.7%,与理论计算的脱水量相近.根据TG DTG曲线上的基础数据,联合运用积分法(Coats Redfern方程、HM方程、MKN方程)和微分法(Achar方程)对地开石脱水反应过程进行了非等温动力学研究,结果显示,地开石热分解反应的机理函数为F2,求得反应的动力学参数:反应级数为2.1,表观活化能为131.62kJ/mol,指前因子为108.3s-1.作为一种验证方法,使用Ozawa方程对不同升温速率TG曲线上相同分解率处的绝对温度进行线性回归分析,求出的表观活化能值为133.07kJ/mol,此值不仅与上述各种方法的表观活化能值相近,也与确定机理函数时的表观活化能值相近.说明实验求得的动力学参数在很大程度上是可靠的.     

油水两液相一维非等温渗流的传递分析

在求解油水两液相非等温渗流的温度场、压力场基础上,以驱动功、驱动功率、驱动阻力、驱动速率为特征参数,对该过程进行(火用)传递分析。数值模拟的结果表明:含水通过降低油的相对渗透率、从而增大驱动阻力、减小驱动功率, 最终导致原油产量降低。     

雪花在非等温对流场生长过程的模拟

雪花是水蒸气在过冷环境下凝华相变形成的晶体,其生长过程涉及到多个尺度的热力学过程。本文提出了一种结合水蒸气扩散方程、热传导方程和动量守恒方程的改进的元胞自动机法,可以实现二维非等温对流场中雪花生长过程的模拟。研究结果和实验结果可以很好地吻合,验证了该模型的有效性。通过对模拟结果进行分析,研究了雪花生长过程中水蒸气分布、温度分布和对流速度对其形态的影响。     

两种非等温送风恒温恒湿机的实验研究

恒温恒湿机的用途之一是通过给机电设备机房降温,完成对电子设备的降温.去掉中间的降温媒介,直接对电子设备发热截面进行吹风降温,可以减掉机房照明和维护结构的发热量,从而节省电能.对于各部位发热量不同的设备发热截面,可以通过非等温送风型恒温恒湿机,实现从冷却设备到被冷却设备的点对点降温.对于两台发热量不同的电子设备,可以应用...     

多孔介质非等温渗流的(火用)传递分析研究

在求解非等温单相渗流的温度场、压力场基础上,以压(火用)为统一特征项,对电加热热驱模拟过程的驱动功、驱动功率、驱动阻力、驱油速率及其相互关系作了初步分析,揭示了热采过程非等温渗流的驱替机理:通过改变温度场、减小驱动(火用)阻力,以增强驱动效果、提高采收率.     

非等温非牛顿黏性流体流动问题的修正光滑粒子动力学方法模拟

为准确、有效地模拟非等温非牛顿黏性流体的流动问题,本文基于一种不含核导数计算的核梯度修正格式和不可压缩条件给出了一种改进光滑粒子动力学(SPH)离散格式,它较传统SPH离散格式具有较高精度和较好稳定性.同时,为准确地描述温度场的演化过程,建立了非牛顿黏性的SPH温度离散模型.通过对等温Poiseuille流、喷射流和非等温Couette流、4:1收缩流进行模拟,并与其他数值结果作对比,分别验证了改进SPH方法模拟非牛顿黏性流动问题的可靠性和提出的SPH温度离散模型求解非等温流动问题的有效性和准确性.随后,运用改进SPH方法结合SPH温度离散模型对环形腔和C形腔内非等温非牛顿黏性流体的充模过程进行了试探性模拟研究,分析了数值模拟的收敛性,讨论了不同位置处热流参数对温度和流动的影响.     

油水两液相一维非等温渗流的(火用)传递分析

在求解油水两液相非等温渗流的温度场、压力场基础上,以驱动功、驱动功率、驱动阻力、驱动速率为特征参数,对该过程进行(火用)传递分析.数值模拟的结果表明:含水通过降低油的相对渗透率、从而增大驱动阻力、减小驱动功率,最终导致原油产量降低.     

对模拟年轻恒星喷流具有潜在应用的由强激光产生的等离子体喷流（英）

利用神光Ⅱ激光装置的两束激光烧蚀半圆柱壳层靶产生了高速等离子体喷流。喷流的参数由光学和X射线诊断测量。喷流是准直的,在真空中传播。一维流体力学模拟被用来间接地计算喷流的速度。喷流的准直可能来源于高Z等离子体的辐射冷却。由于和年轻恒星喷流具有某些几何相似性,实验室喷流对于在实验室中模拟年轻恒星喷流具有潜在应用。     

对模拟年轻恒星喷流具有潜在应用的由强激光产生的等离子体喷流（英）

利用神光Ⅱ激光装置的两束激光烧蚀半圆柱壳层靶产生了高速等离子体喷流。喷流的参数由光学和X射线诊断测量。喷流是准直的,在真空中传播。一维流体力学模拟被用来间接地计算喷流的速度。喷流的准直可能来源于高Z等离子体的辐射冷却。由于和年轻恒星喷流具有某些几何相似性,实验室喷流对于在实验室中模拟年轻恒星喷流具有潜在应用。     

非等温相变问题的双倒易边界元法求解

对铅-锡合金的相变问题,本文采用含扩展项的轴对称双倒易边界元方法计算了圆柱中界面沿轴向运动的非等温相变过程。与特定条件下解析解的比较,验证了该方法的正确性,为类似的晶体生长非等温相变问题提供了一种有效的求解方法。     

非等温气固两相各向同性湍流的直接数值模拟

本文对非等温气固两相各向同性湍流中颗粒及颗粒所见流体温度的统计行为进行了直接数值模拟研究,系统地讨论了颗粒惯性的影响。对于Tp/Tk<1的颗粒,其温度脉动随惯性增大而减弱;对于Tp/Tk>1的颗粒,其趋势相反。颗粒及颗粒所见流体温度的自相关都随颗粒惯性的增加而减弱,而且随颗粒惯性的增加,颗粒所见流体温度的自相关比颗粒自身温度的自关联下降得快。     

超声喷流Ar团簇生长演化过程及团簇尺寸轴向分布的实验研究

针对特定形式的喷嘴产生的Ar气体团簇,利用瑞利散射法研究了团簇的生长演化过程,测量了不同背压下空间轴向上的团簇尺度,得到了团簇尺寸随轴向距离与背压的关系.实验发现,在20—60 atm（1 atm=1013 kPa）背压范围内,距离喷嘴出口5 mm处,Ar团簇尺度最大. 关键词： 超声喷流 Ar团簇 瑞利散射 团簇尺度     

非等温流向振荡单圆柱绕流的格子Boltzmann模拟

本文采用格子Boltzmann方法模拟对非等温横向振荡圆柱绕流(Re=100)进行模拟,详细考察振荡频率(F=f_o/f_s=0.2～8.0)、振幅(A/D=0.1～0.4,A为圆柱流向最大位移,D为圆柱直径)对绕流换热的影响。结果表明:低频率、低振幅流向振荡运动将使圆柱换热增强,高频率、高振幅振荡使圆柱换热效果减弱;圆柱表面平均N_u脉动均方根值随着振荡频率、振幅的增大而增大;在锁定区域内,平均N_u及其脉动均方根值均出现极大值。     

非定常喷流有限差分方法数值试验

以欠膨胀自由喷流初期流动为例,采用Euler方程和Beam Warming TVD有限差分格式,对比分析了Beam WarmingAF方法,隐式亚迭代方法和简化Runge Kutta五步格式的非定常流场描述能力,结果表明:(1)隐式近似因式分解方法基本上可以描述非定常流动现象;(2)隐式亚迭代一阶时间精度格式会导致流场结构的变化,其精度可能是不足的;(3)隐式亚迭代二阶时间精度与简化Runge Kutta五步格式的计算结果一致,可以认为是计算非定常问题的适当方法.     

带喷流超声速后台阶流场精细结构及其运动特性研究

采用基于纳米示踪的平面激光散射技术(NPLS)对带超声速喷流的后台阶流动精细结构进行了研究. 来流马赫数为3.4, 喷流实测马赫数为2.45, 而名义马赫数为2.5. 结果清晰地揭示了激波、剪切层、混合层、Kelvin-Helmholtz涡、羊角涡及湍流大尺度结构等大量典型流场结构. 基于大量流场精细结构图像, 对典型位置处的结构进行了空间两点相关性分析, 在喷流混合层前端涡结构小于湍流充分发展的尾端, 结构角相对也小. 喷流工作时, 模型台阶下游表面由一薄层气膜覆盖. 获得了模型流向和不同高度展向平面内的流场结构, 对照纹影试验结果, 分析了流动特点及时间演化规律. 采用微型压力扫描系统测试了模型表面的压力系数分布, 靠近喷流下游处压力系数区域0.0146. 针对NPLS图像做了流动的分形维数的分析, 发现在流动初始阶段分形维数接近于1, 越靠下游分形维数越高.     

非等温eXtended Pom-Pom泊肃叶流动的光滑粒子流体动力学方法模拟

开展非等温黏弹性泊肃叶流动的光滑粒子流体动力学(SPH)方法模拟,其中流体的黏弹特性依据eXtended Pom-Pom(XPP)本构模型进行建模和计算。推导温度方程的SPH离散格式,并依据时温等效原理考量流体的黏弹特性对温度的依赖。将SPH模拟结果与利用有限体积方法得到的结果进行比较,验证SPH方法模拟非等温XPP泊肃叶流动的准确性和有效性。利用4个不同粒子初始间距进行模拟,讨论SPH方法的数值收敛性。研究温度方程的引入对泊肃叶流动带来的影响。深入分析不同物理参数对流动过程的影响。