粗糙壁面上湍流边界层的直接数值模拟

本文采用多重直接力内嵌边界法计算流体与粗糙壁面之间的相互作用力,直接数值模拟了粗糙壁面上湍流边界层的流动状况。粗糙壁面则通过流向和展向分别叠加正弦函数的方法产生。研究发现,峰值较大的位置优先诱导产生出涡结构,并且加大了涡结构的倾斜角度。此外,较大峰值处的粗糙度所产生出的"喷出"和"扫入"事件更加强烈,其对外层的作用范围也就更大。同时粗糙壁面的峰值大小对于雷诺应力的输运也起着至关重要的作用。     

时变来流条件下大气边界层流动大涡模拟

采用大涡模拟方法,利用平坦地面模型和带楔形结构的粗糙地面模型研究近地面空间风场特征.结果表明,在时变来流条件下,平坦地面模型和粗糙地面模型均在阵风峰期产生下沉气流,在阵风谷期产生上升气流;垂直气流大小与下垫面粗糙度和水平来流风速变化幅度有关.大气边界层内风场的风速大小和方向总是随时间变化的,与稳定来流假设相比,随时间变化的来流条件下边界层的流动更有利于边界层内物质和能量的输运.     

对冲滞止面纳米颗粒输运的在线诊断与计算

颗粒在边界层内的输运特性对理解和调控颗粒沉积、煤粉燃烧等工业过程有重要的意义。本工作基于近年来发展的相选择性激光诱导击穿光谱(PS-LIBS)方法,对对冲火焰滞止面附近纳米颗粒的输运特性进行了高空间分辨率的解析;并利用颗粒系统群平衡的DSM方法和输运方程对颗粒的对流、扩散和热泳过程进行了数值研究,实验和计算结果吻合良好,表明现有的理论框架可定量预测金属氧化物纳米颗粒在边界层内的输运现象。     

湍流煤粉火焰中多相燃烧的跨尺度模拟方法及应用

通过"湍流涡团尺度"与"边界层反应尺度"的关联,建立了湍流煤粉火焰中多相燃烧的跨尺度模拟方法。该方法能够预报湍流脉动宏观规律对静止颗粒边界层内气相反应(如挥发分火焰、CO火焰)的影响。将该方法用于煤粉旋流燃烧数值模拟中,结果显示:与完全忽略边界层气相反应的单膜模型相比,跨尺度模拟的预报结果与Lockwood实验数据有更好的符合。     

狭窄通道湍流纵向涡强化换热实验和数值研究

本文采用实验的方法,研究了单面加热矩形狭窄通道内,翼片型纵向涡发生器对流动换热的强化作用.在此基础上,应用大涡模拟的方法对通道内的瞬态流场及其对壁面对流换热的影响进行了研究,并将数值模拟与实验进行了比较.结果表明,通过添加翼片可以在流动中产生涡流,强化壁面边界层与流体的物质和能量交换,并验证了将大涡模拟应用于纵向涡强化换热研究的可行性.     

涡发生器结构对翼型绕流场的影响

为了研究涡发生器在风力机叶片上的应用,以进一步提高风力机气动效率,本文采用CFD数值模拟方法,分析涡发生器几何形状对其绕流场和翼型边界层特性的影响.涡发生器几何形状为同样高度的矩形、梯形和三角形。翼型为风力机专用翼型DU97-W-300。首先对数值模拟结果与实验值进行了对比,验证了数值方法的可信性。然后详细讨论了各种涡发生器所产生的集中涡涡量、翼型边界层特性、以及绕流场等沿流向的发展演变。总体上看,三角形涡发生器较适合用于风力机翼型的流动控制。     

壁面换热和压力梯度条件下边界层演化的LES研究

本文采用大涡模拟(LES)方法对壁面换热边界条件下有压力梯度的分离边界层流动问题进行了数值模拟研究,对不同壁面热边界条件下分离边界层进行了统计特性及瞬态流场分析.结果表明:与绝热壁面条件相比,等温冷壁面条件(0.8倍来流总温)下附着边界层内的速度剖面比绝热壁面更加饱满,边界层形状因子降低、分离泡也被显著抑制,其时均分离泡尺寸无论是在流向还是法向均更小;等温冷壁面条件下分离剪切层展向涡脱落的位置提前,展向涡卷起的频率降低,分离剪切层内相干结构尺度整体减小,促使分离边界层转捩加速和再附位置前移。     

双半球粗糙元对湍流边界层的影响

采用直接数值模拟的方法,对湍流边界层内加入两个半球粗糙元的流动进行研究,探索加入粗糙元后流场的边界层厚度、速度场、涡量、压力梯度等统计量规律。发现加入粗糙元后,原来的流场结构受到了粗糙元的破坏,层流受到这种强影响而转化为湍流,边界层的厚度在波动中不断增大。半球粗糙元造成了其表面上边界层的分离,并在后方产生了对流场的作用强烈的强雷诺应力区域。     

声波作用下球形颗粒外声流分布的数值模拟

综合考虑声学边界层内的热损失和黏性损失,建立处于平面驻波声压波节位置二维球形颗粒外声流计算模型,利用分离时间尺度的数值方法对颗粒外声流流场特征进行模拟.将模拟结果与相应的解析解和实验结果对比,验证了数值模拟的可靠性.在此基础上,研究了雷诺数Re和斯特劳哈尔数Sr对球形颗粒声学边界层内二阶声流流场结构、涡流强度及范围的影...     

低Reynolds数翼型绕流主动控制技术

在低Reynolds数条件下,翼型绕流的上表面边界层由于抗逆压梯度能力变差容易发生流动分离,从而形成长层流分离泡.分离泡通常是非定常的,会诱发边界层的转捩、再附并形成湍流边界层.这个过程会使翼型的气动性能急剧下降,并伴随着强非线性效应.转捩后形成的湍流边界层也会产生高摩擦阻力.针对这种现象,文章以NACA0012翼型为例,通过隐式大涡模拟研究了有效的主动控制方案.为了统一分离控制技术和湍流边界层减阻技术,研究了在平板或槽道湍流中取得较好控制效果的壁面垂向反向控制方案.首先利用隐式大涡模拟研究了低Reynolds数条件下NACA0012翼型绕流的流场特征.其次分析并验证了反向控制方案在分离区控制流场的可行性,发现反向控制在分离区的作用相当于基于流场信息的壁面抽吸控制,且控制具有实时性和高效性,控制抽吸了前缘的低能流体,使得翼型前缘附面层变薄,并增强了其抗逆压梯度的能力,较大程度提高了翼型的气动性能.最后在湍流边界层验证了其减阻控制效果,发现反向控制阻断了流向涡的法向输运,抑制了涡结构的发展,并减弱了猝发过程,使得湍流的高摩阻力得到了有效降低.      

自由分子区布朗凝并作用下的颗粒尺寸分布变化

对于燃烧过程中生成的亚微米颗粒,其一次颗粒的长大过程主要是通过碰撞凝并实现的。本文通过对颗粒的初始分布作出一个合理的正态对数分布的假设,运用矩方法(Moment Method)研究了自由分子区的颗粒在布朗碰撞作用下的颗粒尺寸分布的变化情况。所得到的长时间碰撞凝并结果符合布朗碰撞凝并过程的自保持特性。数值结果还表明,颗粒初始的宽粒径分布会显著提高粒子云的在凝并初期的凝并速率和生成粒子的平均直径,且最终生成的粒子尺寸都是宽分布的。这说明在预报微细颗粒的迁移和长大过程中有必要考虑粒子的宽分布特性。     

铁、钴、镍金属超微粒的制备与磁性

用气体蒸发法制备粒径在100—800?之间的铁、钴、镍金属超微粒。超微粒的生长机制与气压相关,在低气压下(P<3Torr)为成核生长;在高气压下(P>3Torr)为凝聚生长。电子显微镜观察到铁的非晶态超微粒。X射线衍射表明:铁、镍超微粒的晶格结构与相应的块物质相同,但钴超微粒有所不同,粒度为200—300?的钴为fcc结构。室温下,铁、钴、镍超微粒最高矫顽力分别为1000,1500和450Oe,对应的平均粒度为210,200和320?,其数值与理论计算的单畴颗粒尺寸大致相同。其饱和磁化强度随粒度的减小而单 关键词：     

基于拟颗粒的气固两相曳力模型研究

为了研究气固两相流动大涡模拟中合适的曳力计算模型,本文引入拟颗粒和拟颗粒表面能的概念,通过拟颗粒表面能与外界输入能量之间的平衡关系来确定拟颗粒的粒径。根据拟颗粒粒径,得到运算量较小且考虑颗粒团聚效应的曳力计算模型。应用本文的曳力计算模型对二维竖直槽道内稠密气固两相流动进行了大涡模拟,结果表明颗粒的浓度分布具有上稀下浓,壁面附近浓中心稀及颗粒聚集等特点。这与实验结果在定性上是一致的。对气相和颗粒相的瞬时速度场进行了分析,发现气相和颗粒相速度场分布的非对称性是形成颗粒浓度分布壁面附近浓中心稀的重要原因之一。     

THE COMPOSITE PARTICLE REPRESEPITATION THEORY

Based on the composite particle representation presented in the last paper(I),a method of solving the many-body problem knpwn as the compqsite particle approximation is proposed.It is shown that a many-body system can be simplified to a composite particle system (plus one or more uncorrelated basic particles if any existed) if the following conditions are satisfied:1) the binding energies of the composite particles are much larger than the excitation energies of the system; 2)there is domination of the collective mode for the composite particles.The interac-tions between the composite particles,,as well as the interactions between composite particles and the basic particles can be evaluated from the original particle-particle interactions. Applications of this theory are indicated.     

分散相颗粒几何因素对电流变液体反应时间的影响

瞬变的反应时间是电流变液体的一个重要参数．本文通过实验和理论分析，建立了考虑分散相颗粒几何因素的电流变反应时间模型根据此模型，长椭球状颗粒的电流变液体反应时间比等效球状颗粒的短，扁椭球状和片状颗粒的电流变液体反应时间比等效球状颗粒的长，而棒状颗粒的电流变液体反应时间则视ε_p/ε_f比值大小或快于或慢于等效球状颗粒的反应时间．且反应时间与分散相尺寸的关系是（１）随体积增大，各种形状颗粒的电流变液体反应时间均变短；（２）同体积下，随长径比增大，长椭球状颗粒的电流变液体反应时间变短，而扁椭球状颗粒和片状颗粒的电流变液体反应时间变长，棒状颗粒的电流变液体反应时间则视。ε_p/ε_f比值大小或增快或减慢．因此，要获得反应快的电流变液体，颗粒形状除选择球状外，还可在使雷诺数较小范围内，选择一定尺寸的长椭球状或棒状颗粒。 关键词：     

蒙特卡罗方法对各向异性介质辐射特性的模拟

本文提出一种计算含微粒半透明介质辐射特性的蒙特卡罗方法，考虑了微粒群的独立多次散射，直接用米氏相函数考虑微粒的各向异性性质，计算了含微粒层的双向反射率与双向透射率。与实验数据和离散座标法的计算结果比较，吻合良好。     

旋转间断过渡层中的粒子轨道

用一维粒子Code研究了旋转间断过渡层中的粒子轨道。发现绝大多数粒子都能穿过过渡层到达下游区;但是,有少量的粒子被捕获在过渡层内;也有一定数量的粒子被反射回上游区。捕获粒子数和反射粒子数与过渡层厚度D有关。在稳定旋转间断中,反射粒子数和捕获粒子数分别为2％和3％左右。对于不稳定的旋转间断,这两个比值可上升2-4倍。反射粒子和捕获粒子的动力学效应可以很好地解释旋转间断,中间激波和多重激波模拟的一些重要结果.     

SU3群八重态理论和强相互作用粒子的分类

本文从分析实验出发,对SU₃羣八重态理论提出了两个补充假定:(1)同位旋T和超荷Y对质量分裂的非线性贡献与多重态的自旋宇称无关;(2)对所有一维表示与八维表示相混的情形,九个粒子构成一个可约的九维表示,用有迹的3×3矩阵代表。该矩阵的阵迹在质量公式零级项和粒子产生及衰变相互作用中都不出现。在这两假定基础上,进一步讨论了强相互作用粒子的分类,特别是标量介子和具有较高自旋超子共振态的分类,得到了某些预言,并和实验作了比较。较详细地讨论了对标量介子的预言,所得结果与实验符合。最后对分类的结果进行了讨论。     

超导电性的量子特征

大量实验事实及量子力学理论已证明微观粒子的运动会表现出一系列量子化特征．因此,过去人们通常认为量子效应是微观粒子所独有的．在本文中,我们通过超导体的一些奇特现象,论述了超导电性的量子特征;阐明在一定条件下由大量微观粒子组成的宏观物体也具有量子化效应,宏观可测量也可以是量子化的,这种宏观量子效应仍可用量子力学理论来研究．     

晶格原子间非简谐相互作用对离子注入的影响

本文用经典力学中推广的朗之万方程研究了离子注入中入射离子与固体的相互作用。在计入晶格原子间的非简谐力相互作用的情况下,得到了入射离子与靶原子之间的能量交换,靶原子对入射离子的核阻止本领和入射离子在靶中的投影射程分布,同时还讨论了入射离子激发的固体声子谱对核阻止的影响。将以上所得结果在低能范围与TRIM88的计算结果进行了比较,二者符合较好。 关键词：