圆形月池流激振荡实验研究

采用基于经验模态分解(EMD)的本征模态函数(IMF)分析方法和对比研究的实验方 法,实验研究了圆形月池在均匀流条件下的流激振荡特性. 通过实验研究发现,尽管腔内的 流体在不同来流的条件下运动趋势有所不同,但归纳起来对于月池结构,其内部存在两类振 荡源,一类是腔内流体的固有振荡,该频率与腔体结构形式、尺寸、腔内流体深度有关,与 来流无关;另一类则是流体流经腔口时产生的流体动力振荡,该频率与来流特性、速度有关. 当二者频率相近时将会激起腔内流体的共振,即会有``活塞(piston)'现象产生. 实验中,还在腔体侧壁上布置了压力传感器,用来分析腔体侧壁受到的流体压力特性及 其变化趋势.     

二层密度分层流体重力流的数值模拟

从RANS方程和RNGk-ε湍流模型出发,采用流体体积法(VOF)来模拟密度分层流动,对盐水和淡水因密度差异导致的分层重力流动现象进行了数值模拟.文中报道了平底水槽重力流、狭孔交换流的数值模拟结果,分层重力流锋面运动速度的计算值与现有的半理论半经验公式一致.为了揭示地形变化对分层重力流的影响,对设有缓变潜堤的水槽内分层重力流动的形成过程进行了数值模拟,给出了重力头推进速度和局部流场的计算结果,并讨论了分层流界面、流量和锋面附近的流速分布特征.     

风沙两相流PIV测量算法研究

在风沙两相流图像特征的基础上，提出了一种基于模式识别动态聚类方法中$K$-均值 算法的数字面具(Digital Mask)自动生成算法来求解风沙两相流动. 简化了传统生成Digital Mask过程中手动设置参数的操作，减少了人为误差，为批量处理风沙两相流PIV图像提供 了一种安全快捷的方法. 并将该算法应用于风沙两相流的PIV实际测量，分别得到了不同流 动状态下的气流、沙粒以及风沙气固两相流的速度场.     

高温气体反应流中的物理力学问题

从气体动理论(kinetic theory of gases)的原理出发导出了非平衡条件下高温气体反应流基本守恒方程组.讨论了出现在方程组中的各种通量在非平衡条件下的意义,给出了从微观出发的输运系数表达式.介绍各种物理动理论与化学动理论过程的微观理论,讨论了在非平衡条件下现有理论的困难.     

颗粒流的动力学模型和实验研究进展

首先叙述了颗粒流研究的背景和基本概念,接着概述了颗粒流动力学研究的三种基本数学力学模型:颗粒动理论(kinetic theory)模型、摩擦塑性模型和离散元模拟模型.介绍了它们的基本原理,并分析了各个模型的优缺点和适用范围.随之,对颗粒流的实验研究情况作了简要的介绍,列举了研究中几种常用的试验方法和观测手段,以及观测到的一些典型现象.最后,我们简述了颗粒流研究的主要困难,并提出了某些有待解决的研究课题.      

关于二相流、多相流、多流体模型和非牛顿流等概念的探讨

本文分析了单相流、二相流和多相流等概念上的差异,也分析了单流体模型、双流体模型和多流体模型等概念上的差异,指出前面三种概念是按流动介质的客观物理构成划分的,而后者是按主观采用的研究方法划分的．目前这些概念在使用中存在一些混乱,如二相流与多相流,多相流与多流体模型等．本文还研究了扩散模型、非牛顿流模型和颗粒流模型等,指出前两种模型在分类上属于单流体模型,分析了非牛顿流模型、扩散模型和双（多）流体模型的特点和应用范围,最后,以泥石流为例讨论了以上概念的应用．      

颗粒流润滑的现状和展望

颗粒流润滑的思路是将固体材料以颗粒（粉末）状态直接导入摩擦副,使摩擦间隙充满固体颗粒,利用微小颗粒的摩擦、变形、碰撞、挤压和滑滚等微观运动,减少作相对运动两表面微凸体的直接接触,从而达到减少摩擦和保护表面的目的.总结了颗粒流润滑在航天磁悬浮备用轴承、径向轴承、制动器、磨削加工、压铸加工等工程领域中的研究和应用现状.分析和对比了已有的颗粒流润滑理论如类流体润滑理论、碰撞动理学润滑理论、离散单元和元胞自动机理论,指出摩擦间隙中颗粒流行为和颗粒接触模型是颗粒流润滑理论的关键问题.最后,从多尺度特性、非连续特性、环保等角度对颗粒流润滑在未来的进一步发展进行了展望.     

Ag-Cu-MoS2复合材料的真空载流磨损性能

采用粉末冶金方法制备了含有不同Cu质量分数(2%~4%)的Ag-Cu-MoS_2复合材料,并对其力学性能、电学性能和真空载流磨损性能进行了研究.结果表明:较高Cu质量分数的Ag-Cu-MoS_2复合材料表现出较高的硬度和抗弯强度;中等Cu质量分数(2.5%和3%)的Ag-Cu-MoS_2复合材料电刷表现出较低的电压降和电噪声;滑动速度的增加会降低材料间的接触稳定性,进而导致较高的电压降和较大的电噪声.在真空载流条件下与Ag合金盘滑动摩擦过程,不同Cu质量分数的Ag-Cu-MoS_2复合材料电刷均表现出较低的磨损,其磨损率在1×10~(–14)m~3/(N·m)~2.5×10~(–14)m~3/(N·m)范围,其磨损机理主要为疲劳磨损以及黏着磨损.     

第二届国际多相流、非牛顿流和反应流会议征文通知

第二届国际多相流、非牛顿流和反应流会议(The Sec-ond International Symposium on Multiphase,Non—newtonian and Reacting Flows’04 Beijing)将于2004年6月5—8日在中国北京召开.本次会议由中国力学学会,中国石油学会,美国机械工程师学会(ASME),日本机械工程师学会(JSME),清华大学,石油大学(北京)共同主办,由中国力学学会,石油大学(北京)负责承办.     

第二届国际多相流、非牛顿流和反应流会议与第四届国际多相流测量技术会议简介

多相流、非牛顿流和反应流广泛存在于石油、化工、冶金、航空、航天、热能、核能和水利等工程中,是流体力学和工程热物理等技术科学的重要分支学科．在中国力学学会的倡议下,曾于1997年由中国力学学会、中国石油学会等四个学会成功地联合召开了第一届国际多相流、非牛顿流和物理化学流学术会议．来自美国、英国、日本、中国、澳大利亚     

圆柱绕流Strouhal数的测定一个新的综合性流体教学实验

亚临界状态下的圆柱绕流,背后卡门涡街旋涡脱落的频率与来流速度、圆柱直径有关,具体关系式为流体力学中一个有关不定常流动的相似参数—Strouhal数等于一个常数.用热线风速仪(或压力传感器)进行测量,并经微机采样和FFT运算,从功率谱可分析旋涡脱落的频率.文中验证了在亚临界范围内Strouhal数为常数的事实.     

数值模拟界面流方法进展

用数值模拟方法研究界面流,对于工程设计和理论分析复杂流动都是非常重要的.单纯用现有的高分辨格式无法清晰定出流体界面,故此对界面必须进行特殊的处理,例如界面跟踪(front tracking)方法．本文对界面流的各种数值模拟方法进行了综述．这些方法包括锋面跟踪法、移动网格法、基於粒子法、边界积方法、连续对流格式、体积跟踪方法和水平集的方法．我们着重介绍了现阶段处理流体界面问题使用较多的方法:体积跟踪方法和水平集方法．同时我们也对各种方法的优缺点作了评述.      

弯曲渠道中的振荡流和二次流

本文以弯道理想不可压缩流动的流线和等势线为曲线坐标系给出了弯道内不可压缩粘性振荡流动的一阶解以及边界层流型下的二阶解,以直角弯道为例对弯道內的粘性振荡流动以及二次流的影响进行了讨论。     

湍流扩散多相流

湍流扩散多相流在许多工程和环境科学实际应用中十分常见.流体相中的湍流和扩散相的随机本质使得湍流扩散多相流中遇到的问题远比单一流体中遇到的湍流现象复杂得多.首先评述了湍流扩散多相流研究中实验技术和数值计算方面的现状、各自的优点与局限性,以及该领域研究中未来面临的挑战.主要关注湍流扩散多相流研究中以下3方面重点内容:颗粒、液滴和气泡的选择性聚积;湍流对流体相和扩散相耦合作用的影响以及颗粒物和气泡的存在对流体相中湍流的调节机制.     

串列双圆柱绕流下游圆柱两自由度涡致振动研究

数值研究了串列双圆柱绕流下游圆柱两自由度涡致振动问题，研究发现：(1) 双自由度的圆柱振幅峰值及出现振峰的频率比都比单自由度的大；(2) 尾流圆柱中的升力远大于均匀来流的，而阻力却相反；(3) 下游圆柱的位移响应对于频率比的变化没有均匀来流中的"敏感"；(4) 尾流中，在频率比1.16和0.87之间，出现了明显的"拍"现象，即圆柱的振幅响应包含不同的频率，而在均匀来流中，并无明显的"拍"现象. 采用ALE方法，计算网格采用H-O非交错网格系统，结合分块耦合方法. N-S方程的对流项和扩散项分别采用三阶迎风紧致格式和四阶中心紧致格式离散. 圆柱振动采用弹簧柱体阻尼器模型，柱体的振动方程采用龙格-库塔法求解. 通过模拟柱体和流体之间的非线性耦合作用，成功地捕捉到了"拍"和"相位开关"等现象.     

多相流局部混合型质点网格法

提出模拟多相流的局部混合型质点网格法,该方法能稳定地模拟高浓度流体颗粒两相 流. 在每一个颗粒团尺度的欧拉网格下(本文称之为欧拉微元),基于Lagrangian 追踪原理,可直接估计体积内颗粒的总量,从而准确求出欧拉微元和控制容积内颗粒的 浓度(即颗粒在容积内的体积含量). 同时,假设在新的时间步下,颗粒在欧拉微元里充分 混合,形成新颗粒团. 作者对竖直和倾斜容器中单粒径颗粒沉降和竖直容器中双粒径颗粒双 峰悬浮液沉降过程进行了计算,结果与实测数据相符.     

圆柱绕流教学中常被忽略的一个问题

<正> 笔者所见不少流体力学教材在讲述无环量圆柱绕流时,大都这样处理:1)推出速度势(?)(或流函数(?))满足的 Laplace 方程 ▽~2(?)=0(或▽~2(?)=0);2)给出若干个基本解;3)将均匀流与偶极子两个基本解叠     

可压缩粘性流中力和力矩的分配律和广义Kutta-Joukowski定理

本文引进了动力学涡量概念,推导出可压缩粘性流中的力和力矩的一般表达式。作用在任意运动物体(系)上的力和力矩可以分别表示成流场中动力学涡量的一阶矩和二阶矩随时间的变化率。 利用 Navier-Stokes 方程求出动力学涡量的变化率,进一步把力和力矩表示成一些显式积分。它们分别对应于产生空气动力的一些特定的物理过程,称之为力和力矩的分配律。同时,流场中任何运动的动力学涡量均产生一个空气动力贡献量。相应的计算公式即为广义Kutta-Joukowski 定理。     

胶体自组装过程中的形核与绕流影响

应用长工作距显微镜对胶体粒子自组装过程中初形核阶段进行了原位观察实验研究, 并结合 三相接触线附近流场的数值模拟结果对绕流的影响进行了研究. 研究表明流线在短链附近发 生弯曲. 当颗粒靠近短链附近时, 水平流将颗粒推向短链的端部. 绕流将抑制形核过程中局 部的过快生长, 从而保持生长前沿平直.     

双柱体绕流中高度变化对其阻力的影响

对三维槽道内双柱体可压绕流进行了大涡模拟,揭示了绕流过程中柱体表面分离涡的生成、扩散与相互作用过程,并且数值模拟了两个柱体高度(阻塞比)的变化对整个流场的影响以及两柱体阻力系数的变化情况。结果表明,当两个柱体高度同时增加时,上游柱体阻力系数的大小以及下游柱体阻力系数的振幅都急剧变大,这是工程领域中所不期望的。而当仅增加下游柱体高度时,上游柱体阻力系数会略有降低,下游柱体阻力系数虽有增加,但仍小于前种情况的上游柱体阻力系数,且其振幅相对较小,因而有利于改善两柱体总体受力情况。