微尺度气体流动特性实验研究

现有关于微尺度下气体流动特性的文献结果差异很大,甚至互相矛盾.文中提出入口效应以及充分发展段的流动特性与常规尺度的差异可能是影响微尺度下气体流动特性的关键因素.搭建了单相气体流动特性实验研究系统,针对这一影响因素对气体流动特性的影响规律进行了系统分析,证实了上述结论,发现微尺度下充分发展段流体的摩擦阻力明显小于常规理论预测值.针对微尺度下气体流动特性进行了系统分析.     

微细光滑管内气体的流动与传热特性研究

在评述当前微细管内流动和换热特性研究的基础上提出了需考虑流体压缩性对速度剖面的影响。可压缩流动守恒方程组的数值解结果表明：运动流体的压缩性不仅使管内平均流速增加，而且使速度剖面更加饱满，从而使局域阻力系数和换热系数增加。与此同时，尽管管道的长细比很大，亦不可能出现充分发展的速度和温度剖面。这是由于微细管道中由于阻力引起的压力降可以很大，它所引起的流动加速达较大马赫数时，压缩性对阻力系数和传热系数的影响就不能忽略。     

波动翼非定常流场IB-LBM数值研究

经过亿万年自然选择, 鱼类进化出非凡高效的游动能力, 研究其游动机理, 对改善现有潜水器的性能具有重要指导意义.针对类鳗鱼游动问题, 采用浸入边界法-格子Boltzmann方法(immersed boundary-lattice-Boltzmann, IB-LBM)对三维波动翼进行1×108网格大规模数值模拟.在广州超算中心天河-2上模拟了不同振动幅度下正弦波动翼的非定常运动, 给出了流场涡系结构及其产生的非定常力, 清晰捕捉了仿生翼非定常涡系演化过程.仿真结果表明IB-LBM方法能在较大运动边界情况下保持算法稳定性, 也能在较大网格下高效运行.同时精细捕捉不可压非定常流场涡系结构细节, 是一种较为理想的仿生运动数值模拟方法.      

水下爆炸特性的二维数值模拟研究

 对带有3 mm左右厚铝壳或钢壳的柱形TNT、RS-211、T/Γ（35/65）以及ROT901装药在水下采用一端点起爆后,水中冲击波超压分布进行了二维数值模拟研究。对该四种炸药的每一种,分别考虑了药量为1 kg、3 kg、5 kg和8 kg四种TNT当量的柱形装药情况。柱形装药的长径比为L/D=1.5左右。计算使用的程序为二维欧拉多流体网格法流体力学计算程序MFIC。给出了水中冲击波超压的空间和时间分布;对铝壳和钢壳两种情况的结果进行了分析、比较;同时给出了缩比模型与1∶1模型之间相应物理量之间的缩比关系。     

气体体积粘性对二维环形激波聚焦的影响

基于体积粘性系数ζ的分子运动论和连续介质理论,对二维环形激波聚焦（马赫数Ma=2.0）的体积粘性效应进行数值研究,结果表明：对于热完全气体,体积粘性使得激波汇聚中心点处的压力减小、温度增加、密度减小,聚焦点物理参数的改变量分别可达20%、10%、30%,体积粘性效应对环形激波聚焦的影响是不可忽略的;与转动模态相比,在振动模态下环形激波聚焦的体积粘性效应更为明显,因为激波聚焦点附近的体积粘性应力ζ▽·V与热力学压力p达到同一数量级,从而显著改变了流动参数.     

多翼离心风机的三维数值分析

本文对一前弯多翼离心风机的内流场进行了三维数值分析。结果显示蜗壳内部的最大压力沿着轴线方向分布在不同的圆周位置,叶轮内部蜗舌上游区域存在着进口旋涡,蜗舌附近存在着明显的从叶片出口到进口的逆向回流,蜗舌间隙中存在着间隙涡,本文同时给出了一些典型位置上的速度和静压沿轴向的分布曲线,为验证本计算方法的可靠性,计算的流量和压力特性曲线和实验结果进行了比较,吻合良好。     

叶顶端翼提升主动襟翼叶型气动性能的数值研究

本文在振荡来流条件下,数值模拟叶顶端翼对加装主动Gurney襟翼的垂直轴风力机叶片非定常气动特性的影响.采用NACA0015翼型的直叶片,并在尾缘前6％弦长位置安装主动襟翼.在最大出力工况(折合频率为0.1)下,对比原型叶片,加装主动襟翼叶片的切向力系数提高了 4.47％,安装有叶顶端翼的主动襟翼叶片的切向力系数提高2...     

二维流化床中流动的非线性特性分析

本文建立简化二维流化床模型对其进行数值求解,对流场内九个点监测压力与固相体积分数数据。对数据进行后处理计算流场的关联维度与K熵,通过比较判别系统混沌程度与气速关系。结果显示随着气速增加,系统混沌程度增加。相空间重构图像、关联维数与K熵结果均显示出流场存在不对称,相比于相空间重构图,关联维度与K熵更精准地表示监测点时间序列的混沌强度。压力项与固相体积分数混沌程度变化并不对应。随流速增加气固交换混沌程度的较大值由中部转移至两侧并且左右数值更加趋近相同,压力关联维度在底部随速度先增后降。     

多翼离心风机气动噪声的数值分析

多翼离心风机叶片短、流道窄,叶轮出口流速分布不均,引起叶轮与蜗壳干涉作用加剧。本文探讨流场与声场非定常耦合机理,根据声类比理论分析其偶极子声源产生的气动噪声。利用直接边界元声学求解方法建立以蜗壳为界的内外声学模型,分析蜗壳对声传播的散射作用,内部噪声通过蜗壳的进出口传播到风机外部。结果表明:从监测点声压级频谱及A计权声压级分布观察,声压级分布在低频段呈宽频分布,在基频与其倍频处出现波峰并呈逐渐衰减趋势,说明该多翼离心风机气动噪声受叶片周期性旋转压力脉动影响较大。对比噪声测试结果,相对误差为2%以内,分析计算与试验相符。     

离心压缩机级内三维粘性流动数值分析

本文介绍了用时间推进法进行离心压缩机级内全三维粘性流场的计算方法．该方法是作者在已完成的求解孤立叶排Ｎ－Ｓ方程的计算程序的基础上发展的，通过使用周向非均匀的叶排间隙混合平面概念来考虑离心叶轮与扩压器之间的相互影响，并依据质量守恒原则，对下游的进口气流角进行了修正，以保证了上下游叶排在相容的流动特性下工作．完成了离心压缩机级（包括叶轮与扩压器）三维粘性定常流场的计算及性能预测．应用本文所发展的程序，对某高炉鼓风机的叶轮及其叶片扩压器进行了计算．     

Rice and Butterfly Wing Effect Inspired Low Drag and Antifouling Surfaces: A Review

In this article, a comprehensive overview of the reported rice and butterfly wing effect discovered by the authors is presented with the hope to attract and inspire others in the field. Living nature has inspired researchers for centuries to solve complex engineering challenges with much attention given to unique structures, materials, and surfaces. Such challenges include drag reducing and antifouling surfaces to save energy, lives, and money. Many flora and fauna exhibit low drag and antifouling characteristics, such as shark skin and lotus leaves, due to their hierarchical microstructured morphologies. The authors have reported that rice leaves and butterfly wings combine the shark skin (anisotropic flow leading to low drag) and lotus leaf (superhydrophobic and self-cleaning) effects, producing the so-called rice and butterfly wing effect. Such surfaces have been fabricated with photolithography, soft lithography, hot embossing, and coating techniques. Fluid drag, anti-biofouling, anti-inorganic fouling, contact angle, and contact angle hysteresis results are presented to understand the role of sample morphology. Conceptual modeling provides design guidance when developing novel low drag and antifouling surfaces for medical, marine, and industrial applications.     

高速列车地面效应数值模拟研究

采用定常RANS方法对高速列车的地面效应进行分析,研究地面效应影响下高速列车气动力的变化规律.研究地面效应对不同侧偏角下高速列车气动力的影响,发现地面效应对073176;侧偏角下的气动力影响最大,并随着侧偏角的增大地面效应的影响逐渐变小;研究当列车与地面相对高度发生变化时高速列车气动力的变化规律,数值模拟结果揭示了高速列车气动升力存在的升力翻转效应,并对不同高度下列车底面的压力脉冲变化规律进行分析.     

5MW大型风力机气动特性计算及分析

分别采用BEM和CFD方法对NREL 5 MW风力机的气动特性进行计算,通过分析不同风速下各气动参数的变化规律,揭示了大型变速变桨风力机的功率特性和载荷特性。两种计算结果的详细对比和分析表明,高风速时由于雷诺数大幅增加,BEM方法计算的功率和载荷偏大,在采用BEM方法进行大型风力机的气动设计和校核时,应当考虑雷诺数的影响。同时,失速延迟修正和叶尖损失修正模型在高风速时有较大误差,有必要深入验证传统的修正模型在大型风力机上的适用性。     

核反应截面测量中扣除激发态对基态影响的计算公式

根据人工放射性的生长与衰变规律，推导出了一个扣除激发态对基态影响的普遍计算公式，解决了在实际的核反应截面测量中激发态对基态的影响问题.     

Ground state degeneracy and ferromagnetism in a spin glass

We prove three results for the two-dimensional Ising spin glass model on a square lattice: (a) finite entropy for the ground state; (b) ferromagnetism for low concentrations of antiferromagnetic bonds and low temperatures; (c) vanishing magnetization for a spin glass with equal concentrations of ferro- and antiferromagnetic bonds.     

水中障碍物爆炸毁伤效应的二维数值模拟

 建立了水下障碍物的爆炸毁伤效应的物理模型和计算模型。建立了守恒方程组、混凝土的动态弹塑性本构关系和破坏准则,并确定了其在大应变、高应变率及高压条件下的的屈服准则。基于多物质流体的Euler算法,用面向对象的C++语言自行编制了NM-MMIC通用多物质二维流体弹塑性程序,对不同炸点位置、不同炸药量对轨条砦爆炸破坏过程进行数值模拟,并采用自行开发的后处理软件VISC2D实现了可视化,定量地反应了障碍物迎爆面所承受的压力变化过程,确定了轨条砦毁伤的最佳药量,并对毁伤程度进行了评价,得到了爆炸破障的毁伤规律。研究结果对设计和评价反水中障碍物的弹药具有一定的参考价值。     

Time-Dependent 2D Harmonic Oscillator in Presence of the Aharanov-Bohm Effect

We use the Lewis-Riesenfeld theory to determine the exact form of the wavefunctions of a two-dimensionnal harmonic oscillator with time-dependent mass and frequency in presence of the Aharonov-Bohm effect (AB). We find that the auxiliary equation is independent of the AB magnetic flux. In the particular case of quantized AB magnetic flux the wavefunctions coincide exactly with the wavefunctions of the 2D time-dependent harmonic oscillator. PACS: 03.65Ge; 03.65Fd; 03.65Bz     

微直通道内气体滑移流动的二维理论和数值研究

以微直通道内气体滑移流动为例,采用扰动分析方法,结合不同阶滑移条件,得出N-S方程的理论解.采用不同滑移模型,对不同进出口压比、长宽比、工质的微通道流进行理论和数值分析,着重研究稀薄效应、热蠕动效应以及不同滑移条件对计算结果的影响.计算表明,努森数是表征稀薄效应的特征参数,而热蠕动效应的强弱依赖于雷诺数.在极大长宽比的低速流工况下,理论和数值结果与实验吻合很好.     

利用B-splines特性计算PbS量子点中的激子基态能量的量子尺寸效应

利用B-splines特性构建量子点中激子的波函数,计算PbS量子点中激子的基态能量E_g的量子尺寸效应,并将计算结果与实验结果及其他理论计算结果进行比较;利用B-splines技术计算的激子的基态能量在整个区域与实验完全符合,同时计算了有效质量和势垒高度对基态能量E_g的量子尺寸效应的影响.