低Reynolds数下双层液膜的空间-时间不稳定性研究

分析了黏性分层双液体薄膜在空间-时间发展扰动下不稳定的触发状况．已有的研究结果给出了在零Reynolds数极限情况下,流动在时间发展模式下不稳定的论断,而这里的空间-时间发展理论却表明,在同一极限下,液膜的流动其实是中性稳定的．该文分析了这种差异及造成差异的原因．通过对能量方程的研究还找到了一种在时间发展模式下没有发现的新不稳定机制,并将这种机制与扰动对流现象的非Galilei不变性相关联．     

微通道周期流动电位势及电粘性效应

求解了双电层的Poisson-Boltzmann方程和流体运动的Navier-Stokes方程,得到在周期压差作用下,二维微通道的周期流动电位势,流动诱导电场和液体流动速度的解析解．量纲分析表明,流体电粘性力与以下3个参数有关:1) 电粘性数,它表示定常流动时,通道最大电粘性力与压力梯度的比;2) 形状函数,它表示电粘性力在通道横截面的分布形态; 3) 耦合系数,它表示电粘性力的振幅衰减特征和相位差．分析结果表明,微通道周期流动诱导电场、流动速度与频率Reynolds数有关．在频率Reynolds数小于1时,流动诱导电场随频率Reynolds数变化很慢．在频率Reynolds数大于1时,流动诱导电场随频率Reynolds数的增加快速衰减．在通道宽度与双电层厚度比值较小情况下,电粘性效应对周期流动速度和流动诱导电场有重要影响．     

地球物理流动的MHD型三维发展方程组的大解全局L~2稳定性

本文对三维有界及无界区域上描述地球物理流动的磁流体型发展方程解的 全局Ｌ２稳定性进行了讨论．在解满足适当的条件下,证明了此解为稳定的,并得到 非强迫二维磁流体流动在三维扰动下的稳定性．     

柱状纤维上超薄液膜的线性稳定性分析

运用线性理论分析了粘性超薄液膜沿柱状纤维垂直下落的稳定性特征,研究了厚度低于100 nm的薄膜在外力驱动下的流动以及van der Waals力的影响．结果表明随着薄膜相对厚度的下降,纤维表面的曲率将使得线性扰动的发展得到抑制,而van der Waals力促进扰动的增长,这一竞争机制导致了增长率随薄膜相对厚度非单调的变化．还得到了流动的绝对和对流不稳定分区．结果表明van der Waals力扩大绝对不稳定流动区域,表面张力也会有利于绝对不稳定的发展,而外驱动力正好起到相反的作用．     

宾汉流体稠密两相湍流流动中的二阶矩模型

建立的Bingham流体稠密两相流动的二阶矩-颗粒动力论湍流模型（USM-theta模型）既体现了两相的作用,又体现了屈服应力所引起的附加项,并提出了USM-theta模型下考虑浓度修正值影响的两相湍流流动的算法．利用该模型对圆管内Bingham流体的单相湍流流动、稠密液固两相的湍流流动进行了计算,并和五方程湍流模型进行了比较,结果表明该模型的预测效果更好．利用USM-theta模型对含颗粒的Bingham流体的两相湍流流动进行了模拟,随着屈服应力的增加,Bingham流体相与颗粒相在管道中心附近的主流速度减小．液固两相湍流和Bingham流体两相湍流的计算结果表明屈服应力引起的附加项对流动有很重要的影响．     

带有球凹/球凸的旋转通道内流动结构和强化换热的数值研究

对带有凹坑和凸包的内流通道在不同旋转数下的对流换热特性进行了数值分析,探讨了Coriolis力对通道中流场和换热特征的影响．研究发现,随着旋转数增加,通道前缘呈现出较弱的流动冲击,但存在较大的尾迹和延迟的流动再附着,后缘凹坑内部有一较小旋涡和较强射流使得后缘传热得到强化,最高可达60%．总体Nusselt数随着旋转数的增加先减小而后增大.     

两平行圆盘间或两圆球间存在二阶流体时的挤压流动

为了进行湿颗粒群的离散元模拟,研究两圆球颗粒间二阶流体在挤压流动时的法向粘性力．首先用小参数法对两平行圆盘间二阶流体挤压流动的速度场和正应力分布进行了近似分析,然后用类似的方法,分析任意两圆球间二阶流体的挤压流动,得到了压力分布和法向粘性力的解析解．     

基于有限分析法的平面铅垂壁羽流的相似解

应用计及浮力对湍动能及其耗散率的影响的k-epsilon湍流模式,结合有限分析法对密度差引起的平面铅垂紊动壁羽流进行了数值分析．在均匀环境条件下控制该类流动的连续性方程、流动方向的动量方程、浓度扩散方程、湍动能及其耗散率方程存在相似解．考虑到浮力通量守恒条件,应用有限分析法给出了铅直壁羽流的速度、相对密度差、湍动能及耗散率的分布,进而给出了各物理量最大值沿主流方向变化的关系式．湍流Schmidt数为1.0时的计算结果与实验资料吻合较好,表明应用有限分析法分析铅垂平面羽流是有效的,即在分析壁羽流时浮力对湍动能及其耗散率的影响应该予以考虑．     

可渗透壁面上Falkner-Skan磁流体动力学流动的近似解

研究了可渗透壁面上Falkner-Skan磁流体动力学（MHD）边界层流动问题．利用结合了微分变换法（DTM）和Padé近似的DTM-Padé方法,得到了边界层问题的近似解和壁摩擦因数值．通过建立一个迭代程序,边界层问题的近似解被表示为幂级数的形式,而且以图和表形式对不同参数下的近似解结果与打靶法得到的数值结果进行了对比,近似解和数值解结果高度吻合,从而验证了所得问题近似解和结论的可靠性和有效性．并且,对求得的边界层问题近似解结果进行了讨论,分析了不同物理参数对边界层流动的影响．     

风力机叶型增升及叶尖流动控制研究

研究了两种改善风力机叶型气动性能的流动控制技术,分别对风力机专用S809翼型和较大升阻比的FX 60-100翼型进行应用研究．首先,通过在叶型前缘加装流动偏转器,研究流动偏转器对叶型流动分离的控制效果．并采用多岛基因算法,对流动偏转器进行多参数优化．结果表明:流动偏转器可以有效控制叶型的失速特性,推迟失速攻角和增加升力;基因优化算法能更大地提升流动偏转器的控制效果．其次,基于对风力机叶尖旋涡和尾涡特征以及叶片表面压力分布的分析,在叶片尖部加装不同倾斜角的旋涡扩散器控制叶尖涡．结果表明:涡扩散器能够提高叶尖涡涡核的总压,削弱其旋涡强度,使风力机尾流旋涡耗散更快,从而可以减小噪声,提高叶片效率．     

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．     

可渗透收缩薄膜引起的三维不稳定边界层流动

研究可渗透收缩薄膜上的不稳定粘性流动．通过相似变换得到相似方程．在不同的不稳定参数、质量吸入参数、收缩参数、Prandtl数下,数值地求解相似方程,得到速度和温度的分布,以及表面摩擦因数和Nusselt数等．结果发现,与不稳定的伸展薄膜不同,在质量吸入参数和不稳定参数的某一范围内,可渗透收缩薄膜上的不稳定流动存在双重解．     

Similarity representation of wave propagation in a nonlinear viscoelastic rod on a group theoretic basis

Similarity representation of wave propagation in a nonlinear viscoelastic rod, subjected to a velocity impact is constructed. By the use of a multiparameter dimensional group of transformations, under which the system of basic equations and auxiliary conditions are invariant, similarity transformations are obtained which are used to construct the similarity representation in the form of an ordinary nonlinear boundary value problem of the original system, consisting of a set of simultaneous nonlinear partial differential equations and the association boundary and initial conditions.     

化学反应对流过半无限垂直多孔板的粘性耗散非定常磁流体流动的影响

分析了化学反应,对流过半无限竖直多孔板的、粘性耗散的、非定常的磁流体流动的影响．利用随时间变化的相似参数,将运动、能量、溶质的控制方程变换为常微分方程,并用有限单元法数值地求解所得到的常微分方程．用图形给出了不同参数对速度、温度和浓度分布的影响,用表格给出了不同物理参数值时,表面摩擦力、Nusselt数和Sherwood数的数值．     

Natural convection on a vertical stretching cylinder

The flow and natural (or mixed) convection due to a vertical stretching cylinder is studied. Using similarity transforms, the Navier-Stokes and energy equations reduce to a set of nonlinear ordinary differential equations. Asymptotic analysis for large Reynolds numbers shows the relation between axisymmetric flow and two-dimensional flow. Due to the algebraic decay of the similarity functions, numerical integration is performed using a compressed coordinate. The axial velocity is composed of forced convection due to stretching and natural convection from the heated cylinder. The heat transfer increases with both the Reynolds number and the Prandtl number. The result is also a rare similarity solution of the free convection and Navier-Stokes equations.     

微极性流体在上下正交移动的渗透平行圆盘间的流动

分析了上下正交运动的两平行圆盘间的非稳态的不可压缩的二维微极性流体的流动．应用von Krmn类型的一个相似变换,偏微分方程组(PDEs)被转化成一组耦合的非线性常微分方程(ODEs)．应用同伦分析方法,得到方程的解析解,并且详细讨论了不同的物理参数,像膨胀率,渗透Reynolds数等,对流体的速度场的影响．     

二阶流体通过径向延伸平面时滑移、黏性耗散、焦耳热对MHD流动的影响

研究了二阶导电的非Newton流体,在一个可径向放射状延伸,并伴有部分滑动表面上的流动及其热交换.部分滑移用一个无量纲的滑移因子控制,其取值范围从0(全黏着)到无穷大(全滑移).使用适当的相似变换,把待求的非线性偏微分方程转化为常微分方程.讨论了边界条件的不足,在无需增加任何边界条件下,使用有效的数值格式,求解所得到的微分方程.部分滑移、磁场交互参数以及二阶流体的参数对速度场和温度场的综合分析发现,滑移量的增加,流体的动力边界层和热边界层增厚.因为当滑移量的增加,允许更多的流体通过该平面,表面摩擦因数的数值下降,并在更高的滑移参数下,摩擦因数趋于0,即流体无黏性地通过.还研究了磁场对速度场和温度场的重要影响.     

外形任意的多孔介质轴对称物体中充满非Newton幂律流体时的自然对流

在一个轴对称、外形任意的多孔介质二维体中,充满了有屈服应力的非Newton幂律流体时,数值分析其自由对流及其传热/传质问题．利用相似变换,将边界层控制方程及其边界条件变换为无量纲形式,然后用有限差分法求解该方程组．所研究的参数为流变常数、浮力比和Lewis数．给出并讨论了典型的速度、温度及浓度曲线．发现屈服应力参数值和非Newton流体的幂律指数对结果有着显著的影响．     

The similarity forms and invariant solutions of two-layer shallow-water equations

In this study symmetry group properties and general similarity forms of the two-layer shallow-water equations are discussed by Lie group theory. We represent that Lie group theory can be used as an effective approach for investigation of the self-similar solutions for the shallow-water equations with variable inflow as the generalization of dimensional analysis that was used so far for a regular approach in the literature. We also represent that the results obtained by dimensional analysis are just a special case of the results obtained by Lie group theory and it is possible to obtain the new similarity forms and the new variable inflow functions for the study of gravity currents in two-layer flow under shallow-water approximations based on Lie group theory. The symmetry groups of the system of nonlinear partial differential equations are found and the corresponding similarity and reduced forms are obtained. Some similarity solutions of the reduced equations are investigated. It is shown that reduced equations and similarity forms of the system depend on the group parameters. We show that an analytic similarity solution for the system of equations can be found for some special values of them. For other values of the group parameters, the similarity solutions of the two-layer shallow-water equations representing the gravity currents with a variable inflow are found by the numeric integration.     

同伦分析法求解非线性多孔收缩表面上黏性磁流体的流动

研究在非线性多孔收缩表面上黏性磁流体(MHD)的流动.先用相似变换简化其控制方程,然后用同伦分析法(HAM)求解该简化问题.用图表的形式对问题的相关参数进行讨论,发现在有磁流体时,收缩解存在.同时得到,在不同参数下f″(0)的解是收敛的.