气固两相流动系统基本特征的大规模模拟

运用基于颗粒运动分解思想的硬球模型模拟了气固两相流动系统的基本特征，讨论了操作条件对其的影响，其模拟结果表明：与国际上现有 用型模型相比，基于颗粒运动分解思想的硬球模型具有更为真实的优点，它能够定性而形象地复现气固流化系统的实验特征。     

含灰气体激波沿平壁传播时诱导的边界层流动*

本文研究合灰气体激波沿平直壁面传播过程中在壁面附近形成的层流边界层流动。我们依照双连续介质双向耦合模型处理含灰气体激波的波后流动及其诱导的边界层问题,控制方程采用有限差分方法数值求解,给出了激波下游两相流场特性并考虑了含灰气体激波的松弛结构对边界层流动的影响。     

带激波的一维非定常两相流动的数值模拟

本文将处理带激波的单相气体非定常流动问题的两种高分辨数值方法(随机取样法和二阶GRP有限差分法)推广应用于气固悬浮体(亦称含灰气体)两相情况,计算了含灰气体激波管中两相激波特性、波后流场结构及气固两相流动参数随时间的变化.数值结果表明:这两种方法均能给出带有尖锐间断阵面的两相激波松弛结构.二阶GRP方法在计算精度和机时耗用等方面优于随机取样法.     

有相间质量交换的悬浮体两相流基本方程

本文针对悬浮体两相流,经过分柝推导,将Ishii用对无限多个间断求和表示的、一般形式的相间动量交换率M_k和能量交换率E_k简化为有简明物理意义的几项之和。结果表明:(1)各相动量方程中与压强梯度有关的项是(—α_k▽p),它可由基本守恒原理导出,不必引入“压力分担假设”;(2)相间阻力作用点的平均速度是相界面移动的平均速度,它近似等于离散相的平均速度,因此阻力做功项分别是f_dc·和f_cd·,而不能用流体平均速度;(3)类似地,相变带给各相的动量分别是和,不能用;(4)由于相变过程伴随着显热与潜热之间的转换,因此相间传热Q_dc与Q_cd的代数和不等于零,代表显热与潜热总和的Q_ic和Q_id,它们的和(Q_ic+Q_id)等于零。     

悬浮固粒对二维混合层流动失稳特性的影响*

本文在不可压缩二维混合层流动方程的基础之上,通过添加固粒的作用项,推导得到了修正的瑞利方程;然后用数值计算方法解其特征方程,得到了悬浮固粒的质量密度、固粒和气流的速度比值以及Stokes数不同时二维混合层流动中扰动频率与空间增长率的关系曲线,给出了关于悬浮固粒对流场失稳特性影响的几个重要结论。     

在两相粘性跨音速喷管流动中簿层方程的一种隐式求解方法*

本文略去沿流动方向的粘性,将任意曲线坐标系中无量纲化的N-S方程简化为薄层方程.采用隐式近似因子分解法求解气相控制方程,采用特征线法跟踪颗粒,然后获得两相跨音速湍流充分耦合的数值方法.其中,颗粒尺寸是分级的,用参考平面中的拟特征线法处理喷管的粘性亚音速进口边界条件,湍流采用代数模型.该计算方法应用于火箭喷管两相粘流计算,并预估了固体火箭发动机的推力和比冲,计算与试验结果吻合很好.文中还讨论了不同颗粒尺寸、不同颗粒质量百分数和颗粒尺寸分级等对流场的影响,分析了颗粒、二维径向分速和粘性对发动机比冲的影响.本文的方法具有节省机时的优点,尤其是对颗粒尺寸分级的计算,效果更为显着.     

Flow Structure behind a Shock Wave in a Channel with Periodically Arranged Obstacles

We study the propagation of a pressure wave in a rectangular channel with periodically arranged obstacles and show that a flow corresponding to a discontinuity structure may exist in such a channel. The discontinuity structure is a complex consisting of a leading shock wave and a zone in which pressure relaxation occurs. The pressure at the end of the relaxation zone can be much higher than the pressure immediately behind the gas-dynamic shock. We derive an approximate formula that relates the gas parameters behind the discontinuity structure to the average velocity of the structure. The calculations of the pressure, velocity, and density of the gas behind the structure that are based on the average velocity of the structure agree well with the results of gas-dynamic calculations. The approximate dependences obtained allow us to estimate the minimum pressure at which there exists a flow with a discontinuity structure. This estimate is confirmed by gas-dynamic calculations.     

柱状固粒两相边界层流场稳定性研究

从运动方程和本构方程出发,推导得到了含柱状粒子两相流场的修正Orr-Sommerfeld方程,然后在边界层流场中,采用数值计算方法,得到了含柱状粒子流场的稳定性中性曲线,给出了流场失稳的临界雷诺数.结果表明在所述情况下,柱状粒子对流场起着抑制失稳的作用,而且抑制的程度随着柱状粒子体积分数和长径比的增加而提高.     

微极流体向受热面的MHD驻点流动

分析了有均匀横向磁场作用时,导电微极流体垂直冲击受热面时形成的二维驻点流动问题．应用适当的相似转换,将连续、动量、角动量及热量的控制方程,及其相应的边界条件,简化为无量纲形式．然后,利用以有限差分离散化为基础的算法,求解简化了的自相似非线性方程．用Richardson外推法,进一步求精其结果．以图表形式表示磁场参数、微极性参数、Prandtl数对流动和温度场的影响,说明了其解的重要特性．研究表明,随着磁场参数的增大,速度和热边界层厚度变小了．与Newton流体相比较,微极流体的剪应力和传热率出现明显的减少,这对聚合物生产过程中流体的流动和热量控制是有益的．     

垂直管道中密相两相流动的解析解

本文依据文献[1]的密相两相流动的数学模型,对垂直圆管中密相两相流动进行了解析求解,分别得到了连续相和分散相的速度解析表达式.在相间阻力与相间速度差成比例时,除了在离管壁面很近的薄区之外,管道流动规律与达西渗流定律完全一致.本文验证了文献[1]的密相两相流动数学模型的假定在本文情形下是合理的.     

圆管纤维悬浮湍流场中粒子运动的研究

利用从细长体理论出发得到的三维分段积分法和湍流简化方法模拟了大量纤维粒子在圆管湍流内的运动．统计了不同Re数下计算区域内的纤维的取向分布,计算结果与实验结果基本吻合,结果表明湍流的脉动速度导致纤维取向趋于无序,且随着Re数的增加,纤维取向的分布越来越趋于均匀．其后又考虑了纤维速度和角速度的脉动,二者都充分体现了流体速度脉动的影响,且纤维速度的脉动在流向上的强度大于横向,而其角速度的脉动在流向上的强度小于横向．最后统计了纤维在管道截面上的位置分布,说明Re数的增加加速了纤维在管道截面上的位置扩散．     

一类非线性边值问题激波位置的变动

在适当的条件下,利用奇摄动理论和引入调节函数的技巧讨论了一类非线性问题的激波位置．探讨了边界条件对于激波位置的影响．得出了当边界条件有微小变动时,激波位置将产生较大的变化,甚至改变激波位置的内部层或边界层属性．     

一类非线性奇摄动方程的激波问题

利用奇摄动理论和匹配原理，讨论了一类非线性奇摄动方程的激波问题．首先，构造了原问题的外部解和内层解．其次，研究了当激波在区间的边界附近和内部的激波解．最后，得出了与边界条件相对应的激波位置及解的表达式．     

张量封闭模型与三维取向分布对纤维悬浮槽流稳定性的影响

应用3种不同的纤维方向张量封闭模型,数值模拟了纤维悬浮槽流的流动稳定性问题,从而研究封闭模型和纤维的三维取向分布对稳定性分析的影响．结果发现,采用3种不同封闭模型所得到的流动稳定特性与纤维参数之间的关系是相同的,但采用三维混合封闭模型时,由于纤维的取向与流向的偏差程度较大,所以纤维对流动的不稳定性具有最强的抑制作用．而采用二维混合封闭模型时,由于纤维在平面取向条件下,其轴线整体上趋于呈流向排列,使得对流体的作用削弱,导致纤维对流动不稳定性抑制的作用最弱．     

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.     

Numerical Simulation of Red Blood Cell Suspensions Behind a Moving Interface in a Capillary

Computational modeling and simulation are presented on the motion of red blood cells behind a moving interface in a capillary. The methodology is based on an immersed boundary method and the skeleton structure of the red blood cell (RBC) membrane is modeled as a spring network. As by the nature of the problem, the computational domain is moving with either a designated RBC or an interface in an infinitely long two-dimensional channel with an undisturbed flow field in front of the computational domain. The tanking-treading and the inclination angle of a cell in a simple shear flow are briefly discussed for the validation purpose. We then present and discuss the results of the motion of red blood cells behind a moving interface in a capillary, which show that the RBCs with higher velocity than the interface speed form a concentrated slug behind the moving interface.