磁流体动力学在航空工程中的应用与展望

介绍了磁流体动力学在航空工程中的主要应用方式,主要包括:磁流体冲压组合发动机、磁流体涡轮组合发动机、燃烧室后磁流体发电、表面磁流体发电、磁流体加速风洞、磁流体推力矢量、进气道大尺寸磁流体流动控制、边界层分离流动控制、边界层转捩控制、飞行器头部热流控制等;探讨了磁流体技术在应用中存在的关键科学与技术问题,对导电流体的产生、磁流体实验设备与实验技术、多场耦合机理及数值模拟方法等进行了分析;最后对磁流体技术在航空工程上的应用与发展进行了总结与展望.     

在椭圆截面管道中的磁流体动力学管流

对于在外加横向均匀磁场下,不可压缩、粘滞、导电液体流经椭圆截面管道的一维定常流动问题,本文第一次给出其解析解,文中假设流体在绝缘管壁上没有滑动。     

构件三维断裂与疲劳力学及其在航空工程中的应用

本文总结评述了断裂力学由二维理论到三维理论的发展历程.介绍了三维裂纹端部场的K-Tz和J-Tz双参数描述、K-T-Tz和J-QT-Tz三参数描述,以及三维弹塑性断裂准则和三维疲劳裂纹闭合模型等.通过具体的实例介绍了三维断裂理论在航空结构损伤容限分析中的应用.正确考虑离面约束和面内约束对裂纹端部场以及材料断裂和疲劳裂纹扩展性能的影响,能够发展航空结构损伤容限可预测设计能力.     

Riccati传递矩阵法在流体动力学中的应用

传统的传递矩阵法在求解管内流体的固有频率时,因奇点干扰出现漏根现象.本文结合气体压缩机管道,运用转子动力学中的Riccati方法计算管内气体的固有频率及振型,从根本上消除了漏根现象.算例表明了本方法的可靠性.     

磁驱动飞片的一维磁流体动力学数值研究

磁驱动高速飞片技术是近年来发展的一种新型实验技术,在冲击波物理领域得到应用。该过程伴随着磁场扩散,并由此引起焦耳加热,使得飞片加载面的相状态发生变化,这决定了飞片厚度的范围。基于拉格朗日坐标系,利用磁流体动力学方程组、电阻率方程和状态方程数据库,对磁驱动铝飞片进行了一维磁流体动力学数值计算,获得了不同时刻铝飞片密度、温度的剖面分布,得到了磁场扩散速率随加载电流密度的变化关系。文章所选取的电导率方程只考虑到汽化点为止,对于等离子体形成的过程无法描述,如果要精确描述更高电流密度下的驱动过程,需考虑更为普适的电导率方程。磁场扩散速率随加载电流密度的变化存在转折点,在转折点前后可分别用两个线性关系表达式加以刻画。利用这些关系和冲击波物理相关知识,对磁压加载等熵驱动飞片实验样品厚度的选择进行了研究。     

计算流体动力学的现状和展望

本文综述了计算流体动力学的进展,侧重物理问题(而不是方法)。首先,讨论了描述质量、动量和能量守恒的流体动力学控制方程。其次,在接下去的两节中叙述了无粘流和边界层流的近期计算工作。最后,结合近期文献中的几个例子阐述了数值求解Navier-Stokes方程的粘性流计算。     

磁控直流等离子体炬的磁流体动力学模型与仿真

以沉积金刚石膜的磁控直流等离子体炬为研究对象,在经典N-S流动方程和能量方程中引入多项源项(包括因外磁场和内部自感应磁场引起的洛伦兹力、辐射冷却、焦耳生热等),并结合组分质量守恒、广义欧姆定律及麦克斯韦方程组,建立了炬内等离子体的磁流体动力学(MHD)模型。利用二次开发后的FLUENT软件对所建MHD模型进行了仿真,得出了在有外磁场与无外磁场两种情形下,炬内及炬出口的温度和速度分布曲线。仿真结果证实,施加外磁场后,温度和速度的均匀性都得到了改善,有利于金刚石膜的沉积。     

自由燃烧电弧的磁流体动力学数值模拟

采用基于磁矢量势描述的磁流体动力学模型对直流氩气等离子体自由燃烧电弧进行了数值模拟研究. 通过对电磁场方程组和流体力学方程组的耦合迭代计算, 求解得到了电弧温度场和速度场等重要结果. 计算结果清晰反映出等离子体电弧的高温阴极射流现象, 并与国际同行的实验和数值结果相互对照. 还特别分析了在考虑电极鞘层时对电弧模拟结果的影响. 得到了不同电流下氩气等离子体电弧流动和传热状态变化规律, 有助于在电弧工业应用中进行热分析和电功率控制.      

磁流体动力学斜激波控制数值模拟分析

高超声速飞行器MHD(磁流体动力学)斜激波控制应用的关键在于理解等离子体斜激波流场与磁场的相互作用规律,这里发展了全MHD数值模拟方法对其进行研究,数值方法基于八波方程附加源项形式,进行有限体积离散,采用了Roe求解器、OC-TVD空间格式和LU-SGS方法,且采用投影方法降低磁场伪散度误差.考察外加均匀磁场的马赫10无粘导电拐角流动,压缩角为10°.结果中散度误差较低,并且通过激波参数验证了结果的准确性.流场显示,磁场使得激波角增大,部分情况下出现了快、慢激波结构,其中快激波变化更明显;壁面压强根据磁场的不同出现了不同程度的降低.最后采用群速度图方法进行了快慢激波形式分析,解释了磁场影响下流场形式变化机理.     

多相流体动力学的应用与发展

多相流体动力学是一门研究多相系统流动规律的新兴力学分支。虽然两相流动原理的应用一直可追溯到公元前Archimedes的蒸汽炮,但是它作为一门新兴学科,主要是在近三十年内发展建立起来的。目前,一些先进工业国对多相流动的研究已进入深入(微观、瞬态)、全面(课题多样化)的阶段。有关多相流研究的各种文献已近万篇,仅两相流测试方面的各种报告就达数千篇,有 ...     

冯·卡门与清华大学早期的航空工程学科

今年是力学大师冯·卡门(1881-1963) 逝世50 周年,本文结合他于20 世纪上半叶对清华大学的两次访问,回顾冯·卡门对我国早期航空学科创建和人才培养的支持和贡献.     

展望FOG在舰艇导航中的应用

在简述光纤陀螺（FOG）的发展与现状的基础上，对国外捷联式FOG航姿基准、FOG平台罗经和FOG在潜艇惯导系统中的应用进行了评述。最后，对我国发展基于FOG的舰载导航仪器提出几点建议。     

计算流体动力学和计算水动力学的进展和展望

从计算流体动力学与计算水动力学的三个主要方面──数学模型研究、数值模拟方法研究和应用计算机软件研制谈其发展状况和进展。     

混合不确定度量化方法及其在计算流体动力学迎风格式中的应用

针对流体力学数值求解间断问题时,初始状态含有偶然和认知混合型的不确定性,将认知不确定度作为外层,偶然不确定度作为内层,分别使用非嵌入多项式混沌方法(non-intrusive polynomial chaos,NIPC)和概率盒(P-box)理论处理偶然不确定度和认知不确定度,发展了流体力学数值求解过程中,初始状态含有混合不确定度传播量化的一种方法。以迎风格式和黎曼解法器求解Sod问题为例,评估了左状态密度(偶然不确定度)和理想气体多方指数(认知不确定度)对模型输出结果的影响,有效验证了该方法的可行性。     

数值模拟方法在体液流动研究中的应用与展望

计算流体力学的数值模拟技术产生于20世纪60年代,现已成功地应用到众多科学研究与工程设计领域. 从20世纪80年代开始,虽已有不少研究工作开始利用CFD方法与计算机技术对人体的血流、气管中的气流、胆汁流等流动进行数值模拟与分析,但并没有与器官功能分析和病理分析及临床应用紧密联系. 近十几年来,这方面的工作已经取得了长足的进步和发展,模拟出了譬如脑血管、颈动脉、心血管等复杂血管流动,甚至整个肺泡的活动,得到了非常有病理意义和临床价值的图像.本文介绍和评述计算人体流体动力学的历史,发展和已经取得的成果.      

纳米颗粒多相流体动力学研究及应用

纳米颗粒多相流研究是目前多相流研究中新的研究方向及重点发展领域. 为探索纳米尺度多相流相间作用机理及内部存在机制,采用理论分析及数值计算手段,对一般动力学方程的封闭处理、颗粒碰撞率宏观模型的有效构建、颗粒凝并系统动力学演变特性的机理分析、非稀相问题碰撞率的求取、双变量问题求解方法的建立以及一些实际应用进行了系统研究,提出了新的针对纳米尺度颗粒动力学演变的一般动力学方程求解方法,并将其应用于实际工业过程问题的研究. 该文对上述研究工作进行了综述.     

国外离心模型试验技术在边坡工程中的应用现状与展望

首先简单介绍了国外离心模型试验技术的发展状况 ,然后探讨了其在边坡工程中的应用 ,特别是在暴雨、水库蓄水对边坡稳定性影响中的应用 ,最后提出了边坡工程中离心模型试验存在的问题以及今后发展的方向。     

流场显示技术在流体力学中的应用和展望

一前言在现代科学研究中,实验技术是其最活跃的重要方面。现代科学研究首要的问题是根据实验结果(而不是根据猜测)建立研究对象的物理模型,然后再进行研究分析。流体力学研究中的流场显示技术,其任务就是把存在于透明介质(空气、水……等)中的流动现象,(其中很多现象是直接看不见的。)不仅设法用图像显示出来,并力求做到根据这些图像作流场某些物理量的定量测定。      

化学反应对竖直平板边界磁流体动力学微极流体滑流的影响

Heat and mass transfer effects on the unsteady flow of a micropolar fluid through a porous medium bounded by a semi-infinite vertical plate in a slip-flow regime are studied taking into account a homogeneous chemical reaction of the first order. A uniform magnetic field acts perpendicular to the porous surface absorb micropolar fluid with a suction velocity varying with time. The free stream velocity follows an exponentially increasing or decreasing small perturbation law. Using the approximate method, the expressions for the velocity microrotation, temperature, and concentration are obtained. Futher, the results of the skin friction coefficient, the couple stress coefficient, and the rate of heat and mass transfer at the wall are presented with various values of fluid properties and flow conditions.     

磁声发射在钢轨性能无损检测中的应用研究

根据磁声发射（ＭＡＥ）强度与应力的依从关系，对退火钢轨进行了应力作定，并测量了Ｕ７４新轨的残余应力，又根据ＭＡＥ强度随材料相对疲劳度的变化规律，探讨了用ＭＡＥ法估测风轨剩余寿命的可行性。