切向炉小分隔屏后涡量场的实验研究

本文首次使用六线涡量探针在切向燃烧煤粉炉（切向炉）ＨＧ－２００８－ＹＭ２的冷模上测量了其小分隔屏后的流场，即速度场及涡量场，得到了描述湍流特征的参数如湍流强度、倾斜因子及平坦因子等。实验结果表明，小分隔屏的存在对其后的速度场及涡量场有明显的影响。由于切向炉中残余旋转和翼型效应的作用，右侧屏后方似乎也出现了分离涡。研究分隔屏区的涡结构（相干结构），对研究燃料燃尽和在抑制污染物生成方面有帮助；为切向炉中热偏差成因及其对策研究也提供了思路。     

涡场中黏附性颗粒团聚体粒径分布的预测

黏附性颗粒团聚现象在自然界和工业界普遍存在,扰动流场中黏附性颗粒间的碰撞、摩擦和吸附等动力学行为,导致团聚体形态不断演化,准确预测黏附性颗粒团聚体的粒径分布是调控颗粒团聚过程的重要前提。本文通过二维泰勒格林涡场中黏附性颗粒团聚的数值模拟研究,明确了利用Monte Carlo模型预测团聚体粒径分布的可行性及其适用范围,发现当黏附性颗粒间内聚数小于3.5×10^?4时,Monte Carlo模型可较好的预测团聚体粒径分布,且相对误差小于±30%;而当内聚数大于3.5×10^?4后,Monte Carlo模型不再适用。     

14MeV中子场注量测量技术

为直接或间接地满足用于模拟试验的中子注量（率）物理诊断测试系统的性能研究、检定（校准、刻度、标定）和测试要求。建立起测量14MeV中子注量（率）的伴随粒子法计量装置，通过比对等量值传递方法溯源到国家、部门或行业有关计量基准和计量标准，并建立量值传递技术。     

涡重联过程中背景涡量增长的机制研究

采用拟谱方法求解N-S方程,直接模拟了两个反向平行涡管的重联过程,考察了各种扰动方式对涡重联的影响,发现了"弧形涡带"现象,着重分析了背景涡量增长的物理机制。     

压气机转子内流场的三维LDV测量

激光多普勒测速仪（LDV）的应用日益变得广泛，由于环境条件、物理和几何上的可达性以及流动的复杂性，使人们在每个具体应用中，需要对仪器参数合理地设置和实验装置全面地考虑．通过对一个轴流压气机转子尖区内流场的反复测试，比较精细的流动结构被揭示出来．这里所阐述的LDV测量技术，在其它方面的应用中，也具有一定的普遍意义．     

雷诺数对圆柱尾流中被动标量场的影响

本文通过实验研究雷诺数对加热圆柱尾流中温度场的影响.实验中雷诺数Re(≡U∞d/v,其中U∞为来流速度、d为圆柱直径、v为流体黏度)的取值范围为1200-8600.实验中温度是由直径为0.63 μm的冷线探针测量的.实验结果表明,一般而言,雷诺数对整个尾流的标量混合特性有着显著的影响.随着雷诺数的增加,平均标量场向外的扩散速度加快、标量脉动强度增加了但衰减也加快.本文还发现:尾流中似乎存在两个区域,一个位于卡门涡街下游靠后,另一个就是传统的远场自相似区;在这两个区域,某些描述标量和动量的相似关系式近似成立.     

尾迹流中大尺度涡的三维理论模型

根据流动稳定性理论,在边界层外区大尺度涡理论模型的基础上提出了一种解释尾迹流中大尺度涡产生机理的三维理论模型。采用该模型对NACA0012翼型尾缘后0．1到0．3倍弦长区域的流动进行计算,得出的流场结构及大尺度量的等值线等与实验符合一致,说明该理论模型能够很好地捕捉到尾迹流中大尺度结构的主要特征。该模型的提出为开展尾迹型流动的实验和数值模拟研究提供理论支持,同时为研究尾迹对流动的影响,特别是叶轮机内部的流动前一级叶栅尾迹对下一级叶片边界层的干扰提供了很大的简化。     

扑翼尾流脱落涡特性的PIV实验研究

通过色流实验和粒子成像测速技术(particle image velocimetry, PIV)对扑翼近场尾流脱落涡的结构轨迹和能量进行了定性及定量研究.结果表明:因展向流动充分性的不同, 存在两种牛角型涡系结构; 上下扑时翅翼交替产生顺时针和逆时针脱落涡, 两涡运动轨迹呈近似弧形对称, 对称轴的仰角略大于攻角; 脱落涡的涡心涡量在上下扑极点达到最大值, 环量最大值出现在到达极点前的1/5~2/5周期之间; 产生脱落涡的半周期内, 涡的平均环量都随减缩频率的增大而增大, 减缩频率较低时, 下扑平均环量大于上扑平均环量, 减缩频率较高时则相反; 振幅对涡能量影响明显, 减缩频率为2~2.5时, 振幅±40°时的涡平均环量约是振幅±30°时的两倍, 减缩频率越大振幅影响越明显.      

低雷诺数下钝体三维尾迹中的涡量符号律

钝体是目前各种工程中广泛应用的一种结构.钝体绕流的尾迹涡动力学也是经典的流体力学研究对象之一.本文通过直接数值模拟,针对低雷诺数下各种钝体结构的不可压缩绕流,当形成三维尾迹时,研究具有特定符号的涡量分布特征.通过分析两类钝体结构,基本的直柱体和受到几何扰动的柱体,总结并得到了更为广泛适用的涡量符号律.通过对比并分析这两类钝体结构,结合理论证明的结果,进一步厘清了对产生涡量符号律的这两类钝体结构之间的内在物理关联,即引起自然失稳的小扰动在惯性力作用下产生的表面涡量只能向下游演化发展,而几何扰动则根据扰动位置,产生的表面涡量可以向扰动上游或下游演化发展.从而可以推测所有钝体结构尾迹中的各种型式的涡脱落模态,从涡量符号律的演化角度来看,实际上是一致的,都是起源于壁面产生特定符号组合规律的∏型涡.     

动态场空间分布实时测量装置的研究

描述了一套多路动态场空间分布实时测量系统，该系统是一套以微要为中心的数字化系统，可实现多路动态场空间分面睥精神病时测量。系统由微机、TMS320C50板、开关电路、检波器、传感器、放大器等设备构成硬件系统，并通过编制C50板嵌入式软件和微机主控程序实现系统功能。     

光学方法测量气流场压强分布的研究

利用迈克耳孙干涉仪、可调狭缝、CCD成像来研究气流场的压强分布情况.首先测得气流场压强变化与空气密度变化的关系,再利用计算机技术将静态时的空气干涉图样与有扰动情况下的干涉图样叠加,得到气流场的类似莫尔条纹的等压强线,最后对实验结果进行定性的物理分析.     

Hybrid聚束器的场分布测量与调配

Hybrid聚束器是一种同时包含驻波和行波电磁场的新型聚束器。为对其电场分布进行测量,针对此种复杂电场分布的特点,基于非谐振微扰原理,研制了一套能够灵活简便操作、具有较高精度的场分布测量平台,并使用该平台对Hybrid聚束器进行了场分布测量和调配。最终,经过多次测量与调配,Hybrid聚束器的实际冷测微波性能与模拟计算结果符合较好,轴向电场幅值平坦度显著提高,各加速单元间的腔间相移明显改善,使其满足设计要求。     

Hybrid聚束器的场分布测量与调配

Hybrid聚束器是一种同时包含驻波和行波电磁场的新型聚束器。为对其电场分布进行测量,针对此种复杂电场分布的特点,基于非谐振微扰原理,研制了一套能够灵活简便操作、具有较高精度的场分布测量平台,并使用该平台对Hybrid聚束器进行了场分布测量和调配。最终,经过多次测量与调配,Hybrid聚束器的实际冷测微波性能与模拟计算结果符合较好,轴向电场幅值平坦度显著提高,各加速单元间的腔间相移明显改善,使其满足设计要求。     

激光尾流场的2.5维粒子模拟

用2D3V PIC粒子模拟方法分析了超短脉冲超强激光在稀薄等离子体中激发尾流场的产生过程及电子在尾流场中的加速过程。“前向Raman散射”使得激光脉冲沿传播方向拉长,脉冲的尾部变陡,它导致静电场的相速度和饱和时超热电子的最大动能明显减小,也使得激发尾流场的最佳脉冲宽度变小。     

激光尾流场的2.5维粒子模拟

 用2D3V PIC粒子模拟方法分析了超短脉冲超强激光在稀薄等离子体中激发尾流场的产生过程及电子在尾流场中的加速过程。“前向Raman散射”使得激光脉冲沿传播方向拉长，脉冲的尾部变陡，它导致静电场的相速度和饱和时超热电子的最大动能明显减小，也使得激发尾流场的最佳脉冲宽度变小。     

用脉冲激光全息术测量喷雾场中粒子的分布和运动速度

本文叙述了用脉冲激光全息术测量喷雾场中粒子的分布和运动速度的原理，阐明了同轴全息和离轴全息在测量雾场的应用范围，重点讨论了离轴全息。测量光学系统是４Ｆ系统，它可以测量粒子浓度大的雾场中大于５μｍ的粒子分布和运动速度。在平行光场区段，可进行不同装置、不同景深的喷雾研究，使每个粒子具有相同的放大倍数，它给再现、数据处理、粒子大小的标定都有很大的好处。文中还分析了在底片上形成干涉的各种情况；粒子直径ｄ，远场数Ｎ和从底片到粒子的距离Ｚ的关系。给出脉冲间隔为５μｓ；１０μｓ粗度为±０．１μｓ时不同直径粒子的分布和运动速度在电视屏幕上显示出来的照片。在上述实验结果的基础上讨论了粒子的识别，噪音的消除等问题。     

应用三维PDA测量交叉射流尾迹紊流场

本文使用DANTEC公司生产的三维粒子动态分析仪(3D-PDA)对速比为2.5的交叉射流尾迹三维紊流场进行了测量,并与钝体尾迹紊流场进行了比较,发现二者尾迹速度分布存在相似性。交叉射流尾迹湍流脉动非常强烈,但其回流区长度比同截面形状的钝体的稍短。 交叉射流流动是一个普遍现象。很多学者曾对圆形截面副射流的交叉射流进行过实验研究。本文作者亦曾使用测速探针对正三角形截面副射流的交叉射流流动进行过初步测量,并提出交叉射流燃烧器的设想,即使用交叉射流所形成的回流区代替钝体的回流区,从而避免燃烧器本身的磨损与烧坏。     

高速实时全息干涉法定量测量三维温度场

应用高速实时全息干涉方法测量变化的温度场一直是一个很吸引人的课题,它具有     

三维数值模拟射频热等离子体的物理场分布

射频热等离子体的产生包含了丰富、复杂的物理场分布,正确认识这些物理场分布对射频热等离子体在工业领域的应用有指导作用.本文建立了三维射频热等离子体的热-电-磁-流动强耦合数学物理模型,考虑了感应线圈的真实螺线管结构,开发了用于计算三维射频热等离子体复杂电磁场的C++程序代码,计算了射频热等离子体重要物理场,如温度场、流场和电磁场的分布情况.结果表明,射频热等离子体各物理场分布具有三维非对称效应,感应线圈结构对温度场和流场的空间分布有重要影响.研究结果对优化、控制射频热等离子体的实际应用过程有重要的指导意义.     

尾流的双尺度简化模型及其大涡模拟建模

叶轮机中存在着复杂的湍流流动结构,如何准确地模拟湍流流动一直是工程界关注的核心问题。由于湍流在大部分区域都处于强非均衡态,根据均衡能量传输假设建立起来的RANS湍流模型和大涡模拟亚格子模型都不再适用。非均衡湍流的一个经典的模型流动是尾流,但通常意义上的尾流往往是无数不同尺度相互作用的结果,难以进行简化分析。本文构造了一个极度简化的双尺度尾流模型进行了直接数值模拟(DNS),结果显示在转捩前期就存在反向的非均衡能量传输。分别采用各种传统的RANS湍流模型和大涡模拟亚格子模型进行了数值模拟,发现各种模型都无法准确预测尾流转捩。在考虑非均衡能量传输机制后,通过流向速度梯度扭率构造的理性亚格子应力模型可以使大涡模拟模拟的转捩位置相对于标准Smagorinsky模型有所改善;不采用涡粘假设的改进速度增量(IVI)模型可以得到更加接近DNS的结果。这些结果为湍流模型进一步的改进提供了思路。