基于Lyapunov指数的摇摆条件下自然循环流动不稳定性混沌预测

运用基于最大Lyapunov指数的混沌预测方法对摇摆条件下自然循环系统的流量脉动进行了预测. 对不规则复合型脉动的流量脉动实验数据进行相空间重构, 计算关联维数、二阶Kolmogorov熵和最大Lyapunov指数等几何不变量, 在说明不规则复合型脉动是混沌运动的基础上, 根据最大Lyapunov指数对不规则复合型脉动进行了预测. 通过预测结果和实验结果对比发现: 对于复杂的两相自然循环流动不稳定性, 预测结果具有较高的精度, 说明预测方法的可行性. 同时, 确定了混沌系统可预测的尺度, 提出用动态预测的方式监测系统流量脉动. 本文的研究方法为两相流复杂的流动不稳定性研究提供了新的思路. 关键词： 混沌时间序列 实时预测 最大Lyapunov指数 两相流动不稳定性     

摇摆条件下自然循环系统流量混沌脉动的检验与预测

利用替代数据法检验了摇摆条件下自然循环系统不规则复合型脉动的混沌特性, 并在此基础上进行混沌预测. 关联维数、最大Lyapunov指数等几何不变量计算结果表明不规则复合型脉动具有混沌特性, 但是由于计算结果受实验时间序列长度的限制和噪声的影响, 可能会出现错误的判断结果. 为了避免出现误判, 在提取流量脉动的非线性特征的同时, 需要用替代数据法进一步检验混沌特性是否来自于确定性的非线性系统. 本文用迭代的幅度调节Fourier 算法进行混沌检验, 在此基础上用加权一阶局域法进行混沌脉动的预测. 计算结果表明: 不规则复合型脉动是来自于确定性系统的混沌脉动, 加权一阶局域法对流量脉动进行混沌预测效果较好, 并提出动态预测方法. 关键词： 混沌时间序列 替代数据法 实时预测 两相流动不稳定性     

基于信息熵优化相空间重构参数的混沌时间序列预测

提出一种混沌时间序列相空间重构参数的信息熵优化方法(IEOP),该方法首先使用条件熵表示信息量,建立时间延迟和嵌入维数在相空间中的信息熵优化模型,然后利用遗传算法同时求解两个重构参数,使重构坐标间既保持了良好的独立性又保留了原系统的动力学特征.通过在Lorenz和Mackey-Glass系统上的数值实验,该方法不仅能够确定合适的嵌入维数和时间延迟,而且能在优化的相空间中获得更多的信息,提高了混沌时间序列的预测精度.     

数值模拟圆柱绕流旋涡运动及尾流不稳定性分析

1引言流体绕过圆柱所产生的非定常旋涡运动以及由此引起的流动不稳定性在理论和实践上都具有重要的意义。数值模拟圆柱绕流旋涡产生及演化过程，探讨圆柱尾流涡街产生的机制，控制尾迹不同速度型以抑制涡街的产生，避免涡激振动在工程上造成破坏作用具有重大实际意义。为使问题简化，本文以二维圆柱绕流作为研究对象。该流动涉及到非定常分离，旋涡的形成、运动及发展，流动不稳定性质改变等许多未完全解决的问题。B。had等山对圆柱突然起动问题作了一系列实验研究。文献门对二维圆柱绕流问题作了系统数值研究。本文采用文献门提出的差分格…     

混沌时间序列的自适应高阶非线性滤波预测

根据混沌序列产生的确定性和非线性机制,基于Volterra级数展式和混沌序列高阶奇异谱特征,提出了一种高阶非线性傅里叶红外(HONFIR)滤波预测模型用于混沌时间序列的自适应预测.其自适应算法采用时域正交算法来自适应地跟踪混沌的运动轨迹,而不是重构混沌系统 的全局或局部运动轨迹.实验研究表明：(1)这种HONFIR自适应滤波器能够有效地预测一些超 混沌序列.(2)预测混沌序列的性能与预测模型的非线性拟合能力有关,但并非非线性程度越 高,预测性能就越好.(3)当HONFIR滤波器对混沌序列的非线性拟合精度高时,其自适应预测 的性能与其输入维数的关系不受Takens嵌入定理的约束.(4)HONFIR自适应滤波器具有一定的 抗噪能力. 关键词： 混沌 非线性模型 滤波器     

瞬时浓度场的激光片光测量研究

根据粒子的光散射、散斑成像理论,建立了两相流动粒子相对数量浓度与粒子散斑图像强度之间的线性关系, 通过数字图像分析和处理技术进行污染扩散相对瞬时全场浓度的测量。利用粒子散斑成像测量原理自行设计了大范围瞬时浓度场测量系统,并利用该系统对烟雾扩散的瞬时浓度场进行了实际测量。     

MILO中场不稳定性的非线性发展及混沌行为

 以磁绝缘传输线振荡器中电子运动和辐射场演化方程为基础，分析了场与电子相互作用过程中的不稳定性。这种不稳定性的发展导致场出现极限环振荡和混沌。在软非线性区域，辐射场表现为不连续的极限环振荡；在硬非线性区域，辐射场表现为连续的混沌行为。控制失谐量可加速或抑制这些不稳定态的出现。优化和调节参数可控制器件的运行状态, 获得较高的输出功率。     

亚临界横绕圆柱流动的实验研究

1引言圆柱绕流是流动与传热领域的基本流动现象，也是历史悠久的研究课题。“经过多年的努力，人们已经获得了圆柱绕流的基本图象，积累了相当丰富的实验及分析资料，但有许多问题至今仍然是不解之谜[1]。在这些问题中，亚临界绕流时的绕流阻力具有重要的意义。在能源、化工、环保等工业领域大量存在的圆管外绕流，其绕流雷诺数大多在104数量级，为典型的亚临界绕流工况。在该雷诺数范围内，圆柱绕流阻力系数Cd≈1．2，处于较高水平。降低亚临界绕流圆柱的流动阻力将产生工业上量大面广的节能效益。为探索实用的流动减阻技术，必须对亚临界…     

水下目标辐射噪声的非线性检验

由于非线性是混沌产生的必要条件,所以讨论一个观测时间序列是否具有非线性,对进一步利用混沌时间序列方法分析观测时间序列很有意义。本文讨论水下目标辐射噪声信号中非线性问题,运用替代数据方法,根据实验数据与替代数据之间峭度和自相关两个量的差异性,分析了水下目标辐射噪声信号中的非线性成分,得出结论:水下目标辐射噪声信号中存在非线性成分,且这种非线性不是由于静态测量函数的非线性引起的,为利用非线性时间序列分析方法分析水下目标噪声信号提供了理论依据。     

一种基于系统变量的线性和非线性变换实现混沌控制的方法

提出了一种通过系统变量的线性和非线性变换实现混沌控制的方法,以Henon映象和Lorenz系统作为两个典型的例子,验证了这种控制方法的有效性.结果表明,通过改变系统变量之间的线性变换矩阵,可以实现混沌系统中各种不稳定周期轨道的稳定控制.将这种方法推广到非线性(神经网络)变换,可以获得稳定的新的动力学行为.同时,从信息熵的角度,讨论了这种混沌控制方法的物理机制. 关键词：     

Non-contact 3D flow-structure interaction measurement (FSIM) system for motion and flow fields

A simultaneous measurement system that can analyze the flow-structure interactions has been developed. This system consists of four CCD cameras, two for capturing instantaneous flow fields and two for tracking a solid body. The three-dimensional vector fields around a cylinder are measured while the motion of the cylinder forced by the flow field is measured simultaneously with the constructed system. The cylinder is suspended in the circulating water channel and the surface of the working fluid is forced sinusoidal to make the cylinder bounced. Reynolds number for the mean main stream is about 3500. The interaction between the flow fields and the cylinder motion is examined quantitatively.     

Stereoscopic PIV measurements of flow in and around axial flow fan

To analyze the complex three-dimensional flow structure of an axial flow fan and determine the validity of its application, PIV is used to provide detailed space and time resolved experimental data for understanding and control of flow field. The high resolution stereoscopic PIV system was successfully employed in this study for the investigation of flow structure around the axial flow fan. Using the once-per-revolution signal from the rotor, image fields were captured at a fixed position of the blades and hence provides the ability to do phase-averaging. The three-dimensional instantaneous velocity fields, phase-averaged velocity fields, instantaneous and mean vorticity distributions of the stereoscopic PIV measurement results were represented at typical planes of the flow field. Phaseaveraged velocity fields were calculated based on 200 frames of the instantaneous stereoscopic PIV measurement results. From the velocity distribution, the vorticity and turbulent intensity distribution, which are known to be major factors of fan noise, were calculated and its diffusion was discussed as they travel downstream. From the reconstructed three-dimensional velocity iso-surface at 8 cross planes of the outlet flow fields, the three-dimensional features can be seen clearly.     

圆柱和直桨叶突然启动瞬态流动的数值研究

采用基于动网格方法的有限体积法对圆柱和直桨叶突然启动引起的二维非定常不可压粘性流进行了数值模拟,给出了计算方法.通过计算得到了Re=5000和9500时圆柱突然启动后的流场随时间演化的非定常过程.将计算结果与实验结果进行了对比,两者吻合较好;采用大涡模拟对高雷诺数下的直桨叶突然旋转启动的流场进行了计算,得到了完成启动后叶片内部瞬态流场的分布结果.     

环形浅液池内热毛细对流的热力学特性

为了了解径向温度梯度作用下环形浅液池内硅熔体热毛细对流的热力学特性,利用有限差分法进行了非稳态三维数值模拟。液池外半径r0=50 mm,内半径ri=15 mm,深度为d=3 mm。结果表明,当温度梯度较小时,流动为稳定轴对称流动,系统总熵产较小;随着温度梯度的增加,流动将失去其稳定性,首先转化为径向脉动波,此时系统总熵产呈周期性变化;温度梯度再增加时,流动转化为热流体波,系统总熵产较大,但不再随时间变化。     

Reynolds数22 000的孤立方柱绕流的大涡模拟

方柱绕流是典型的钝体绕流问题,蕴含了丰富的流体力学现象,对这类流动的准确预测面临着诸多挑战.采用自主发展的大涡模拟程序,对来流Mach数M=0.3,Reynolds数Re_D=22 000的绕孤立方柱流动进行了细致模拟,亚格子模型使用动力涡黏模型.对计算结果的分析表明,大涡模拟所得的平均流场及Reynolds应力分布与已有实验数据和直接数值模拟结果均吻合较好,验证了预测结果的可靠性;在此基础上对瞬态流场进行了研究,展示了计算条件下方柱绕流分离转捩及尾迹区旋涡交替脱落形成Karman涡街的全过程,为更细致的流动机理探索奠定了基础.      

单级高负荷向心透平三维黏性非定常计算

对一台单级高负荷向心透平进行了三维黏性定常和非定常计算,计算得到的动叶出口以及下游的周向平均流场与文献提供的实验结果符合良好。在此基础上对流动的非定常特性进行了分析,发现由于动叶转速较高,且动叶下游不存在下一级静叶的干涉,流动的非定常效应主要体现在叶片排之间的区域以及动叶通道进口,动叶出口以及下游流动的非定常特性并不明显。非定常计算结果透平的级效率随时间的波动幅度达到了1.3%。     

Viscous near-wall flow in a wake of circular cylinder at moderate Reynolds numbers

Here we present the results of experimental investigation of a cross flow around a circular cylinder mounted near the wall of a channel with rectangular cross section. The experiments were carried out in the range of Reynolds numbers corresponding to the transition to turbulence in a wake of the cylinder. Flow visualization and SIV-measurements of instantaneous velocity fields were carried out. Evolution of the flow pattern behind the cylinder and formation of the regular vortex structures were analyzed. It is shown that in the case of flow around the cylinder, there is no spiral motion of fluid from the side walls of the channel towards its symmetry plane, typical of the flow around a spanwise rib located on the channel wall. The laminar-turbulent transition in the wake of the cylinder is caused by the shear layer instability.     

水平板自然对流换热的非线性特性

采用SIMPLE算法,QUICK差分方案,对封闭方腔内水平板自然对流换热进行了数值模拟.数值结果显示,低Ra数时流动和换热处于稳态,当Rayleigh数超过某一临界值时,流动和换热就会发生非稳态振荡,此时流动和换热表现出非对称性.对不同Rayleigh数,流动和换热通过单周期分岔从稳态过渡到非稳态,并通过倍周期分岔过渡到混沌.在混沌区,仍然会出现周期性窗口,并且数值结果与初始条件有关.     

Velocity field measurements of swirl flow around a forward-swept axial fan using a phase-averaged PTV

The flow characteristics around a rotating axial fan were experimentally investigated using a phase-averaged PTV velocity field measurement technique. The axial fan has 5 forward-swept blades with a radius of 25 mm. Measurements were carried out at 4 axial planes and 4 radial planes perpendicular to the axis of rotation. For the axial plane measurements, one fan blade was divided into 4 different phases in order to analyze the flow structure according to blade phase. For each case, 500 instantaneous velocity fields were measured and ensemble averaged to obtain phase-averaged velocity vector fields and vorticity contours. In addition, measurements were carried out at two planes around the blade surface. Phase averaged velocity fields show periodic variations with respect to the blade phase. The periodic shedding of the tip vortex at the blade tip is also observed. The phase averaged velocity fields measured in the radial planes show periodic variations according to the fan phase and the distance from the fan. These experimental results can be used to validate numerical calculations and to understand the flow characteristics of forward-swept axial fans.