相干彩虹的形成机制

用一束白光激光聚焦照射液体(水、丙酮、无水乙醇、汽水等)或固体(冰、有色玻璃、塑料、彩色蜡等),出现了多级的彩色干涉环,即相干彩虹.高强度白光局部地加热了液体(固体),改变了它的密度(以及折射性质),从而导致光程差的出现,不同波长的光都发生干渉,形成了彩色的干涉环.有色玻璃在反射模式下也出现了相干彩虹,此时的干涉完全来自于玻璃表面轮廓的变化,并且无参数拟合的结果定量地符合观测到的干涉图案.     

超临界流体Rayleigh-Bénard对流的数值模拟研究

物质气液临界点附近热物理性质发生剧烈变化,会出现一种对热力学平衡有显著加速作用的热声活塞效应。而在长时间尺度上,因重力作用而产生的Rayleigh-Bénard对流在活塞效应的影响下,其表现出来的物理特性与普通流体相比存在较大的差异。我们通过SIMPLE方法对超临界氮在不同临界距离下的自然对流发生过程进行数值模拟,结果显示当流体热力学状态接近临界点时,对流作用的发生取决于边界层内热羽流的形成,并且具有明显的湍流特征,而随着离开临界点的距离加大,流场的形成逐渐过渡到一般可压缩流体的情形。     

溶解与热对流对固体颗粒运动影响的直接数值模拟

对牛顿流体内溶解与热对流对单颗粒在垂直管道中的沉降运动进行了直接数值模拟.流体运动由守恒方程计算,密度和黏性的变化考虑流场温度变化的影响,通过积分黏性应力和压力获得颗粒的受力跟踪颗粒运动,溶解引起的相变及其形状的变化由溶解潜热、溶解质量与分散相边界处的温度梯度的关系建立的方程决定.通过颗粒和流体间相互的作用力和力矩及边界条件的施加实现相间耦合.分别模拟了颗粒在等温流体、热流体、冷流体及颗粒溶解四种情况下的沉降过程.结果表明,在一定雷诺数内,热对流产生的颗粒尾迹处涡的脱落以及溶解引起的颗粒表面形态的变化引起了颗粒的横向摆动,并使颗粒沉降速度发生了变化.关键词：溶解热对流颗粒两相流直接数值模拟     

低功率激光热透镜效应的模拟及研究

与高功率激光相比,低功率激光更安全,其热透镜效应对激光功率变化更敏感,更适合用于实验教学.本文利用有限元法模拟低功率激光的热透镜效应,模拟介质温度场和等效热透镜焦距,定量探究低功率激光热透镜焦距与激光功率以及介质热吸收率、厚度的关系.模拟结果与实验数据符合良好,为探究低功率激光热透镜效应实验提供理论依据.     

Analysis of coherent structures in Rayleigh–Bénard convection

Using direct numerical simulation, we investigate characteristics of coherent structures in Rayleigh–Bénard convection in a soft turbulence regime. The role of thermal plumes, essential structures in Rayleigh–Bénard convection, is studied by splitting flow regimes into thermal plume and background by investigating joint probability density function (PDF) of invariants of velocity gradient tensor. The contribution to thermal dissipation rate by these two regions is analysed separately. Through the joint PDF of invariants, we also examine the thermal effect on velocity structures.     

热对流条件下固液密度比对颗粒沉降运动影响的直接数值模拟

本文应用任意拉格朗日-欧拉(ALE)算法对固液两相流流场中考虑热对流的非等温颗粒在竖直通道中的沉降运动进行了数值模拟.在牛顿流体中通过积分黏性应力和压力获得颗粒的受力跟踪颗粒运动,使用有限元方法数值求解流场的N-S方程和能量方程,模型不需经验假设.通过模拟来研究颗粒沉降的运动规律和热对流下固液密度比对固液两相流的影响作用.结果表明随着固液密度比的增加,颗粒经历了稳定沉降、周期性摆动,不规则摆动等过程;热对流使颗粒的摆动幅度和沉降速度发生变化;热对流对颗粒的影响作用随着固液密度比的增加而减小.     

具有隔板的平行通道内空气混合对流换热数值模拟

本文以锅炉干排渣装置为背景,对抽象的理论模型具有隔板的平行通道内空气混合对流换热进行了数值模拟.数值计算表明,在Re＞1000时应采用非稳态数学模型进行数值模拟;在Re＞500时,自然对流机制对流动和换热的影响基本可以忽略.数值计算给出了不同Re时的进出口无量纲压差、局部的Nux和平均Nu以及流线图.这些结果可为深入研究干排渣装置中流动和换热特性提供参考.     

热对流条件下双颗粒沉降的直接数值模拟

在任意拉格朗日-欧拉(ALE)算法模拟等温惰性颗粒两相流的基础上,增加对能量方程的联立求解,对热对流条件下双颗粒的沉降进行了直接数值模拟.结果表明:双颗粒在等温流体、热流体和冷流体中运动形式是不同的,造成不同的主要因素是热对流引起了颗粒不同的动态尾迹,在热流体中颗粒尾部形成了涡的脱落,在冷流体中颗粒尾部形成了羽流.     

热透镜效应下的克尔透镜锁模

讨论了在增益介质与克尔介质分离情况下热透镜效应对克尔透镜锁模的影响，计算了克尔透镜锁模在热不敏感腔中需满足的条件，结果表明，通过适当地调整激光腔参数，有可能实现热不敏感的克尔透镜锁模。最后通过计算机数值模拟获得了对典型振荡腔设计参量的修正。     

2.94μm Er:YAG激光热效应数值模拟及实验研究

理论分析了Er:YAG激光晶体的热退偏效应,模拟计算了该晶体棒端面退偏的分布,并进行了偏光干涉实验验证.结果表明,数值模拟和实验结果完全一致,热退偏效应随抽运能量增大而增强,退偏分布呈十字形,最大退偏发生在晶体棒端面上与起偏器偏振方向成45°方位处.同时,还阐明了一种利用临界稳定腔来测量灯抽运脉冲Er:YAG激光器有效热透镜焦距的简单方法,测量出不同抽运功率下Er:YAG晶体的等效热焦距.     

三维方腔内竖直平板自然对流的数值模拟

三维方腔内竖直平板自然对流的数值模拟杨沫，李少华，徐志明，杨善让（东北电力学院动力系吉林１３２０１２）陶文铨（西安交通大学动力系西安７１００４９）关键词封闭腔；自然对流；数值模拟１引言三维封闭腔内孤立物体的自然对流换热在工程上具有广泛应用背景。例如；...     

方腔内竖直板自然对流分岔现象的数值研究

采用非稳态数学模型通过数值模拟研究了具有对称结构的封闭方腔内竖直板自然对流换热中的非线性现象。数值结果表明,Ra在4×104-7×104之间,会出现定常解、周期性振荡解和非周期性振荡解,即解存在分岔;初始条件与解的分岔相关;网格Pe数的考核表明,本文所考虑的解的振荡不是由于数值解的不稳定而引起的振荡,而是客观存在的物理振荡。     

热效应对克尔自锁模激光腔的影响

讨论了克尔透镜锁模激光腔中热效应对锁模的影响,用数值解法给出了存在热效应时腔中光斑半径随归一化功率的变化曲线。同时给出了存在热效应时光斑半径对归一化功率的相对敏感度参数。     

Changes of properties of the soliton with temperature under influences of structure disorder in the α-helix protein molecules with three channels

The changes of property of solitons in α-helix protein molecules with three channels under influences of fluctuations of structure parameters and thermal perturbation of medium are extensively investigated using dynamic equations in the improved theory, numerical simulation and Runge-Kutta method. In this investigation the peculiarities of the solitons are given first in the motions of short-time and long-time and its collision features at T = 0 K and biological temperature T = 300 K. This study shows that the solutions of dynamic equations are solitons, which are very stable at T = 0 and 300 K, although its amplitudes and velocity are somewhat decreased relative to that at T = 0 K, the soliton can transport over 1000 amino acid residues, its lifetime is, at least, 120 ps. Subsequently, studies are made of the changes of properties of the soliton with variations of temperature of the medium and fluctuations of structure parameters including mass sequence of amino acid residues and the coupling constant, force constant, dipole–dipole interaction, chain–chain interaction and ground state energy in the α-helix proteins. The investigations indicate that the soliton has high thermal stability and can transport along the molecular chains retaining amplitude, energy and velocity, although the fluctuations of the structure parameters and temperature of the medium increase continually. However, the solitons disperse in larger fluctuations at T = 300 K and higher temperatures than 315 K. Thus it is determined that the critical temperature of the soliton is 315 K. Finally reasons are given for the generation of high thermal stability of the soliton and the correctness of the improved model is demonstrated. It is concluded that the soliton in the improved model is very robust against structure disorder and thermal perturbation of the α-helix protein molecules at 300 K, and is a possible carrier of bio-energy transport, and the improved model is maybe a candidate for the mechanism of this transport.     

侧面抽运板状激光介质的热汇冷却

高热负荷固体激光介质的热效应已经成为制约激光器功率进一步提高的严重障碍,只有对激光介质进行有效的冷却才能保证其安全运行。以不均匀换热系数模型为基础,研究了具有非均匀内热源的侧面双向抽运板状激光介质在狭窄通道强制对流冷却情况下的耦合换热问题,对热汇冷却方案下介质的温度分布和热应力分布进行了数值模拟和分析,并对复合介质、蓝宝石和金刚石三种热汇材料进行对比。结果表明,忽视换热系数的非均匀性将导致应力计算结果偏低。对于侧面抽运、侧面冷却的激光介质,金刚石热汇冷却方案最佳,蓝宝石热汇方案次之,而复合介质方案不宜采用。     

封闭圆内开缝圆自然对流的非线性特性研究

本文通过数值计算对封闭圆内开缝圆自然对流的非线性特性进行了研究。数值计算以整个流场为计算区域,采用非稳态数学模型和具有QUICK差分格式的SIMPLE算法。计算结果表明,在不同参数下流动和换热存在稳态定常解、周期性振荡解、拟周期性振荡解和非周期性振荡解。稳态定常解的相图是一个点;周期性振荡解的相图是一个极限环,对应功率谱含一个基频及其谐波;拟周期性振荡解的相图为环面,对应功率谱含两个不相关的频率及它们的线性组合频率;非周期性振荡解的功率谱为无规则的宽带连续谱。     

竖壁传热对方腔内Benard对流的影响

本文采用具有QUICK差分格式的SIMPLE算法对边界竖壁传热的方腔内空气Benard对流进行了数值计算,根据计算结果探讨了竖壁传热对Benard对流的影响.计算表明,在所考虑的几何和物理条件下,所有竖壁绝热时,腔内流体形成平行与短轴的多个涡卷;竖壁存在传热时,腔内流体形成平行于长轴的两个涡卷,并且平行于长轴竖壁的传热热流方向相反时,涡卷的旋转方向也相反;垂直于长轴蛏壁的传热对近壁附近的流动有一定影响.     

分离比对混合流体Rayleigh-Bénard对流解的影响

混合流体Rayleigh-Bénard对流是研究非平衡对流的非线性动力学特性的典型模型之一.基于流体力学方程组的数值模拟,首先探讨了矩形腔体中具有强Soret效应(分离比Ψ=-0.60)的混合流体行波对流的分叉特性及斑图演化,沿着分叉曲线的上部分支,随着相对瑞利数的增加,此系统依次出现了局部行波对流、具有缺陷的行波对流、行波对流、摆动行波对流及定常对流5种行波对流解.然后,研究了分离比Ψ对对流解的影响,与弱Soret效应(Ψ=-0.11)时的对流解相比较,强Soret效应(Ψ=-0.60)时出现的对流解更丰富.由于有强Soret效应的对流的复杂性,Ψ=-0.60时的对流解与Ψ=-0.20,-0.4时的对流解不同.     

二维方腔非稳态自然对流数值模拟研究

本文针对二维方腔中非稳态自然对流过程进行了数值研究,方腔一侧被等温冷却,另一侧受到三块热板脉动加热,热板温度满足两种不同规律,脉动周期0.01 s<τ<500 s,脉动大小0<α<0.40,所研究的自然对流问题取Ra=106,工质为空气(Pr=0.70)。研究结果表明:方腔中冷板瞬时对流换热量与相应稳态时有很大差异;在一定条件下,热板温度脉动周期和脉动量对冷板的换热量均有很大的影响。     

绕汽柱热毛细对流的数值模拟

本文建立了一个在常重力及微重力情况下绕汽柱热毛细对流的数学模型,并采用有限差分法来积分非稳态动量方程和能量方程,得到了不同参数下热毛细对流的数值解．通过数值模拟,得到了不同参数下热毛细对流的速度矢量场,了解了有关无量纲参数对热毛细对流的影响规律．得出结论：热毛细对流不仅在微重力条件下存在,即使在重力场中,在特定情况下也是不能忽略的。