在重力作用下的上覆无限热弹性流体对广义热弹性固体转动的影响

计及上覆无限热弹性流体的重力作用,沿界面有不同的外力作用时,研究广义热弹性固体的旋转变形问题.在Laplace和Fourier域内,通过积分变换,得到了位移、应力及温度分布的表达式.然后在物理域内,应用数值逆变换方法,得到这些分量的值,并讨论了该问题的一些特例.结果以图形方式给出,显示了介质的旋转以及重力作用的影响.     

热泳和Brown运动对太阳能辐射下热分层纳米流体边界层流动的影响

在太阳辐射下的纳米流体中,数值地研究竖向延伸壁面具有可变流条件时的层流运动.使用的纳米流体模型为,在热分层中综合考虑了Brown运动和热泳的影响.应用一个特殊形式的Lie群变换,即缩放群变换,得到相应边值问题的对称群.对平移对称群得到一个精确解,对缩放对称群得到数值解.数值解依赖于Lewis数、Brown运动参数、热分层参数和热泳参数.得到结论:上述参数明显地影响着流场、温度和纳米粒子体积率的分布.显示出纳米流体提高了基流体热传导率和对流的热交换性能,基流体中的纳米粒子还具有改善液体辐射性能的作用,直接提高了太阳能集热器的吸热效率.     

黏性流体与热弹性微极蜂窝结构介质界面上受倾斜荷载作用时的弹性动力分析

研究倾斜荷载作用在黏性流体与热弹性微极蜂窝结构固体界面上时,荷载倾斜角的影响.假设倾斜荷载是法向荷载和切向荷载的线性组合.为求解该问题,对时间变量进行Laplace变换,对空间变量进行Fourier变换.通过引入势函数,获得了变换域中应力、温度分布和压力的表达式.利用数值逆变换技术,求得问题的物理解.同时,得到了频域中的表达式,以及变量适当变化时稳态情况下的表达式.用图形显示不同荷载源和荷载倾角变化时的响应.并且讨论了一些特殊情况.     

双向分布水翼周围有势流动时的耗散自由表面解

为浸没于自由表面下部的2维水翼,建立水翼周围作耗散有势流动时的二次积分方程.假设自由表面具有能量的耗散,也就是阻尼的来源.根据耗散Green函数的无旋性近似和水翼表面的双向分布,提出了双向的面元法( doublet panel method).数值计算后得到的结果,与分析解和已有实验数据均吻合得很好.     

不同流条件下随温度变化的流体黏性和热泳微粒沉积对自由传热传质作用的Lie群分析

研究二维稳定不可压缩流体在竖向延伸平面上的流动.流体黏性假设为与温度相关的线性函数.对控制方程进行伸缩群变换,由于变换参数之间的关系让方程解保持不变.在找到3个绝对不变量后,推导对应动量方程的一个三阶一般微分方程和两个对应能量方程和扩散方程的二阶一般微分方程.求出具有边界条件方程的数值解,发现随着平面延伸距离增加,随温度变化的流体黏性降低让流速变慢.在平面的某个特定点处,随着黏性减少流速变慢但温度增加.热泳微粒沉积在浓度边界层起着关键作用.最后对计算结果进行讨论并给出图例.     

四阶流体在一个倾斜有局部滑移的非对称通道中作有热交换的蠕动流

分析研究滑移和热交换对四阶流体作磁流体动力学蠕动流的影响.首先建立模型的控制方程,然后在长波长的假设下,采用标准的摄动法近似值求解;给出的解包括:流函数、速度、压力梯度、温度和热交换系数的显式表达式;分析了滑移参数增大时泵输送性质的变化,及其潴留现象.进而对所出现的变化参数,得到了温度分布曲线和热交换系数;讨论了这些参数对所考虑流动特性的影响;并与以往发表的无滑移情况相比较,结果基本一致.     

A New Integrator for Special Third Order Differential Equations With Application to Thin Film Flow Problem

In recent time, Runge-Kutta methods that integrate special third order ordinary differential equations (ODEs) directly are proposed to address efficiency issues associated with classical Runge-Kutta methods. Albeit, the methods require evaluation of three set of equations to proceed with the numerical integration. In this paper, we propose a class of multistep-like Runge-Kutta methods (hybrid methods), which integrates special third order ODEs directly. The method is completely derivative-free. Algebraic order conditions of the method are derived. Using the order conditions, a four-stage method is presented. Numerical experiment is conducted on some test problems. The method is also applied to a practical problem in Physics and engineering to ascertain its validity. Results from the experiment show that the new method is more accurate and efficient than the classical Runge-Kutta methods and a class of direct Runge-Kutta methods recently designed for special third order ODEs.     

Adjoint Based Optimization of a Free Surface Flow for Film Casting

Motivated by the industrial process of film casting, we discuss an optimal control approach for a viscous free surface flow that is asymptotically described by 2d Stokes equations. The aim is to optimize the shape of the free boundaries by adjusting the ambient pressure. A PDE-constrained optimization problem is set up, where the free surfaces are described as graphs. The first-order optimality system is derived via the Lagrangian formalism. The resulting minimization problem is solved by a steepest descent method, where the gradient is expressed in terms of the adjoint variables. Numerical results are presented. (© 2010 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

具有壁面粗糙度的平行板微管道内三阶流体的电磁流动

研究了具有粗糙壁面的平行板微管道内三阶流体的电磁驱动流.假设两个壁面粗糙度的形状是相位差为0或π的小振幅正弦波形状.将洛伦兹力作为体积力,利用摄动法解析求出了速度和流率的近似解.通过数值计算,结果表明随着波数或非牛顿参数的增加,壁面粗糙度对三阶流体的阻力增加.随着Hartmann数的增加,壁面粗糙度对三阶流体的阻力减小.相位差为0的壁面粗糙度对流动的阻力大于相位差为π的粗糙度对流动的阻力.当波数或Hartmann数充分大时,壁面粗糙度的相位差变得不太重要.     

粘弹性流体流经竖直表面时的瞬时自然对流

静止流体中,在一个竖直的、不可渗透的等温表面附近,研究粘弹性边界层的流动及其热传导.得到其控制方程,并利用MackCormak技术对其进行数值求解.与先前发表的关于该问题特例的结果相比较,有着很好的一致性.对于不同的粘弹性参数值,图示了速度和温度分布、边界层厚度、Nusselt数、局部摩擦因数等典型结果.一般而言,粘弹性流体与Newton流体相比较,由于拉应力的促进作用,流体动力边界层里的速度是增加的,热边界层里的温度是下降的.粘弹性参数值越高,摩擦因数和传热系数越高.     

微极流体薄膜层通过以滑移速度移动的可渗透无限平板时流体特性变化和热辐射对流动和热传导的影响

微极流体薄膜层通过按滑移速度移动的可渗透无限竖直平板时,研究热辐射对混合对流薄膜层流动和热传导的影响.假定流体粘度和热传导率变化是温度的一个函数.对一些典型的可变参数值,应用Chebyshev谱方法,数值求解流动的控制方程.将所得结果与已发表文献的结果进行比较,结果是一致的.绘出并讨论了可变参数对速度、微旋转速度、温度分布曲线、表面摩擦因数和Nusselt数的影响.     

均匀自由流动的非牛顿流体中连续表面上的磁流体动力学流动和热传递

分析在平行自由流动的非牛顿黏弹性导电流体中,连续平展表面移动时的稳态流和热传递特性,该流动处于横向均匀磁场作用下.以二阶流体构建它的本构方程,得到了速度分布和温度断面图的数值结果.讨论了诸如黏弹性参数、磁场参数和Prandtl数等不同物理参数对诸种动量和热传递特性的影响,并给出相关图示.     

具有收缩表面的二阶流体驻点流动的级数解

研究具有收缩表面的边界层流动的解析解.通过相似变换,将偏微分方程简化为可用同伦分析法(HAM)求解的常微分方程.然后讨论了具有收缩表面的二维轴对称流动.