多股射流水垫塘三元流动数值模拟及消能

对多股淹没射流作用下的水垫塘二元流动进行了三维全椭圆型紊流数值模拟,并根据实测结果对部分常用紊流模型系数进行了修正。文中分析讨论了多股射流入塘后的水流结构及消能机理;研究表明,由于多股射流扩散迅速、能耗增加和全方位“动水垫”效应,使其在充分发挥水垫塘的消能作用、提高消能率和降低壁面动水压力及冲刷等方面明显优于单股射流.     

悬移质与推移质分层管流的阻力特性

本文着重探讨管道中悬移质与推移质分层流动的阻力特性.文中提出,粗颗粒、高浓度的两相流动中,颗粒间的碰撞力对颗粒的悬浮和运动起着重要的作用.在这个理论基础上,导出了阻力系数公式,并得到验证.试验证明,扩散理论不足以描述这类流动.粗颗粒的悬浮运动是否增耗水流的能量,主要取决于碰撞力与紊动力之间的对比消长.在高浓度情况下,粗颗粒悬移质明显地增大了水流的能量损失.推移质的存在将使两相流动的阻力损失显著增大,其增阻率与水流条件及颗粒特性之间存在有一定的函数关系.     

浅水横流中异重冲击射流的大尺度涡结构

采用RNG湍流模型对浅水横流中异重冲击射流的大尺度涡结构进行了详细的数值研究．分析了冲击区滞止点上游壁面涡结构和近区Scarf涡结构的尺度、形成机理和演化特征．计算得到了上游壁面涡的特征尺度,结果表明上游壁面涡具有高度的三维性,其特征尺度依赖于流速比和环境水深．近区Sarf涡结构对横流冲击射流的横向浓度分布具有重要的影响．当流速比相对较小时,在底层壁射流与环境横流的横向边界附近出现明显的高浓度聚集现象,计算结果表明Scarf涡结构对这一高浓度聚集区的形成起主导作用．     

简化Navier-Stokes方程的一般理论

本文研究简化Navier-Stokes方程的一般形式及数学物理背景。所提出的张量型简化方程能够适应一般固壁情况,且具有最大的简化效果。文中运用主次特征法并结合力学背景,阐明了简化方程的影响域和决定域,为相应数值方法提供基本依据。还通过对流扩散过程的细致分析,表明流场中扩散效应具有顺着流动方向的影响域,向流动上游的传播十分有限;Reynolds准则的倒数表征粘性效应向流动上游的传播距离、以及顺流方向粘性效应与垂直流动方向粘性效应的相对强弱;从而说明了较大Reynolds数下完全Navier-Stokes方程向简化Navier-Stokes方程的自然转化,并将简化的概念推广于传热传质。     

锯齿射流与圆射流流场和远场噪声特性的对比研究

采用大涡模拟研究了高亚音速、基于直径Reynolds(雷诺)数为Re=105的圆喷管构型射流和6齿喷管与4齿喷管构型的锯齿射流.将圆射流的计算结果与前人已有的实验和大涡模拟结果进行了对比,验证了当前计算结果的可靠性.对比研究了锯齿射流与圆射流特征,结果显示锯齿射流在近喷口附近具有更大的径向扩张率和更短的势核区长度;锯齿射流的总声压级在低辐射角度上相比于圆射流可低4 dB,而在侧边辐射方向噪声没有明显升高.分析了锯齿射流和圆射流远场压力脉动的前三阶周向Fourier(傅里叶)模态m=0,1,2,结果显示三组算例在同一周向模态上呈现出相似的声压级分布,然而4齿锯齿射流的第零阶和第一阶周向模态在高辐射角度上相较于圆射流具有更高的噪声水平.将POD分解技术用于提取特定周向模态上的最具能量的大尺度结构,在与大尺度结构相关的波包特征角度部分解释了锯齿射流和圆射流远场噪声特性的不同.     

锯齿射流与圆射流流场和远场噪声特性的对比研究（英文）

采用大涡模拟研究了高亚音速、基于直径Reynolds(雷诺)数为Re=105的圆喷管构型射流和6齿喷管与4齿喷管构型的锯齿射流.将圆射流的计算结果与前人已有的实验和大涡模拟结果进行了对比,验证了当前计算结果的可靠性.对比研究了锯齿射流与圆射流特征,结果显示锯齿射流在近喷口附近具有更大的径向扩张率和更短的势核区长度;锯齿射流的总声压级在低辐射角度上相比于圆射流可低4 dB,而在侧边辐射方向噪声没有明显升高.分析了锯齿射流和圆射流远场压力脉动的前三阶周向Fourier(傅里叶)模态m=0,1,2,结果显示三组算例在同一周向模态上呈现出相似的声压级分布,然而4齿锯齿射流的第零阶和第一阶周向模态在高辐射角度上相较于圆射流具有更高的噪声水平.将POD分解技术用于提取特定周向模态上的最具能量的大尺度结构,在与大尺度结构相关的波包特征角度部分解释了锯齿射流和圆射流远场噪声特性的不同.     

菱形口射流与超音主流的相互作用

基于在不同射流角(10°, 27.5°, 45°, 90°)和射流总压(0.1 MPa, 0.46 MPa)下,对音速次膨胀射流通过菱形口喷射到马赫5横穿主流的实验及圆形射流器的对比实验,研究了次膨胀射流与超音横穿主流相互作用流场, 实验包括横截面流场的Pitot和锥静压力, 获得横截面马赫数、 压力分布．结果表明近壁面低马赫数半圆区为尾区,尾区附近边界层减薄．脱体激波高度向自由流扩展,激波形状更弯曲, 低马赫数区较大．高射流压力和射流角增加羽流涡度,激波位置较高．90°菱形和圆形喷射器有更强的羽流涡度,但圆形喷射器的低马赫数区较小．前沿渐细的变壁面的斜面物增加羽流涡度,反之,双变壁面的斜面物减弱羽流涡度．通过表面激波形状、中心平面激波及横截面激波模化三维激波形状,激波总压损失用正激波关系式通过马赫数法向分量估计．激波总压损失随射流角和动压比的减小而减小,最大损失发生在90°圆形和菱形喷射器．     

射电星系双源结构的磁射流理论

本文利用太阳风的二维加速理论,来讨论射电星系的射电束加速。用分析的方法得到了射流束的流动特征,基本的流动是沿射流方向的运动。文中给出了从亚声速一直加速到超声速流动的机制,同时,还解释了射电星系双源的某些精细结构。     

高浓度悬浮固粒对射流界面的粘性稳定性影响

该文首次利用双流体模型和扰动速度势理论,推得含高浓度悬浮固粒的射流界面粘性稳定性方程和对应的固气扰动速度比值方程．通过数值计算,得到了不同雷诺数及固粒属性的射流界面粘性稳定性曲线和对应的固气扰动速度比值曲线．在分析和比较所得的粘性稳定性曲线的基础上,得到了流场雷诺数及固粒特性对射流界面粘性稳定性影响的结论．同时,通过分析所得的固气扰动速度比值曲线,得到了流场雷诺数及固粒等效斯托克斯数对固粒跟随气流的扰动 性能的影响的结论．这些结论是首次在计入气流的粘性的条件下得到的,不同于文献［８］和文献［１０］相关的囿于无粘情形的研究,对于两相射流发展的认识和工程实际中实施对两相射流场的人工控制有重要意义．     

圆形垂直浮力射流的稳定性与混合特性研究

建立浅水静止环境中圆形轴对称垂直浮力射流的k-ε模型,采用混合有限分析方法进行了数值计算．针对两种不同的流动形态:近区的混合流体以浮力表面层的形式沿径向扩散的稳定排放;近区产生旋涡,浮力热水对混合热水形成二次挟带的非稳定排放,并对稳定性判据进行了验证,最后对两种不同流动结构下的远区的混合特性进行了数值模拟,结果同Lee和Jirka的试验和理论资料均十分吻合．     

平行双射流场纳米颗粒的形成与凝聚的研究

对平行双射流中H2SO4蒸气扩散进行了大涡模拟,给出了硫酸/水系统成核生成纳米颗粒及颗粒的凝聚过程中颗粒的分布特性,分析了燃料中硫的浓度、环境相对湿度以及射流Reynolds数对于颗粒浓度和粒径分布的影响．结果表明,硫酸/水系统会成核生成大量的纳米颗粒,在双管射流的中间和射流场周围,颗粒具有较高的浓度;颗粒的凝聚过程使颗粒的数量减少、直径变大;随着硫的浓度的增加,流场中的颗粒浓度有明显增加,而成核后形成的颗粒直径减小;环境湿度和Reynolds数的增大,有利于成核过程,因而导致形成更多的颗粒．     

Diffusion coefficients in a nonideal lattice gas with high concentration gradients

Expressions for the flow of migrating particles and for the diffusion coefficient in a nonideal lattice gas are derived from the equations of chemical kinetics. The diffusion coefficients depent not only on the concentration of the chemical components the gas, but also on their gradients and surface reactions. The diffusion coefficients are linear operators: the direction of flow may deviate from the gradient even for a one-component gas. These factors are shown to be essential at high gradients. Translated from Prikladnaya Matematika i Informatika, No. 1, pp. 51–57, 1999.     

具有交通流量异质性的网络传染病模型研究

主要研究了异质集合种群网络上的移动和扩散行为对疾病传播的影响.针对现实社会中的网络所具有的异质性,分析了影响城市疾病传播的主要因素为网络拓扑结构以及城市交通流量异质性,建立了依赖于交通流量移出率的传染病动力学模型.通过分析模型的无病平衡点以及正平衡点的存在及其稳定性,发现人口流动会使交通较发达的城市拥有更多的染病者,更容易促使疾病的爆发.     

Aerodynamics of an isolated slot-burner from a tangentially-fired boiler

The aerodynamic development of fully turbulent isothermal jets issuing from rectangular slot-burners was modelled by obtaining a solution to the Reynolds averaged Navier–Stokes equations. A finite-volume method was used with the standard k–ε, RNG k–ε and Reynolds stress turbulence models. The slot-burners were based on physical models, which were designed to be representative of typical burner geometries found in tangentially-fired coal boilers. Two cases were investigated, in which jets from three vertically stacked rectangular nozzles discharged at 90° and then 60° to the wall containing the burner. The nozzle angle had little effect on jet centreline velocity decay, with the 60° nozzle showing a marginally higher rate of decay. The jets from the 60° nozzles were found to deviate slightly from their geometric axis slightly due to internal pressure redistribution in the flow at the nozzles. The simulations were validated against the physical models and were found to reproduce the flow field of the jets accurately with the Reynolds stress model producing the best results.     

Oscillatory flow about a cylinder pair

Oscillatory flow about a pair of circular cylinders is considered.The distance between the cylinders can be varied as can theangle that the undisturbed oscillatory flow makes with the linejoining the cylinder centres. In common with other fluid flowsdominated by oscillatory flow, a time-independent, or steadystreaming, motion develops. Attention is focused on the caseof high streaming Reynolds numbers and the resulting jets thaterupt from the surfaces of the cylinders.     

Oscillation of Confined Jets in Continuous Casting Mold Flow

In continuous slab casting, the liquid steel is introduced into the mould via a submergered entry nozzle. This nozzle usually has two opposed orifices on its side walls, generating two diametrically opposed turbulent jets that are declined about 20° to the horizontal axis. These jets interact with the surrounding walls of the mould, which leads to an unstable flow situation and a self induced oscillation of the jets. Although both mould and nozzle geometry have two perpendicular symmetry planes, the oscillations are asymmetric. The fluid flow inside the mold is calculated with a 3D finite volume solver using turbulence models based on Reynolds-averaging. The massflow of the jets and the mould extensions are varied, and the numerical results are partially compared with PIV-measurements at a 1:1 scaled watermodel of the mould. (© 2006 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

静水中正方形孔口的有障碍浮射流(Ⅰ)——数学模型及计算方法的验证

对静水中正方形孔口之上放置一正方形阻力盘的浮射流进行了试验,测量了不同工况下盘后自相似区域轴线上浓度的分布,并建立了其相应的三维数学模型,对不同工况进行了数值模拟计算,数值模拟结果与试验结果吻合较好．将结果与静水中圆孔有阻力浮射流的经验公式进行了比较,发现正方形孔口上放置一正方形阻力盘与圆孔上放置一圆盘在盘后自相似区轴线上浓度分布规律基本一致．对盘后不同高度位置处横截面上的温度等值线分布进行了分析,发现离正方形盘较近的一段高度内温度等值线呈现独特的星形分布,随着离盘距离的增加则变为与圆孔浮射流类似的同心圆形状．     

Multiphase Jet Flow in Abrasive Water Jet Cutting

A numerical model for ultra-high velocity abrasive water jets (AWJ) is developed and jet dynamic characteristics are calculated under steady-state, turbulent, compressible, multi-phase flow conditions. The model is tested by comparison with analytical solutions for related theoretical problems, generally with very good agreement. Simulations of more realistic flows produce the expected values and behavior. (© 2009 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

Conservation laws via the partial Lagrangian and group invariant solutions for radial and two-dimensional free jets

The conservation laws for Prandtl’s boundary layer equations for an incompressible fluid governing the flow in radial and two-dimensional jets are investigated. For both radial and two-dimensional jets the partial Lagrangian method is used to derive conservation laws for the system of two differential equations for the velocity components. The Lie point symmetries are calculated for both cases and a symmetry is associated with the conserved vector that is used to establish the conserved quantity for the jet. This associated symmetry is then used to derive the group invariant solution for the system governing the flow in the free jet.