近地面大气湍流平均动能耗散率测量与分析

用三维超声风速计测量了合肥地区风速脉动和温度脉动数据,并用二阶和三阶径向风速结构函数以及相似理论估算了湍流动能耗散率,估算结果基本一致.其与稳定度相关性分析表明.在大气处于中性条件下,湍流动能耗散率最大,并随|z/L|值增大而下降;Kolmogorov耗散尺度η与ε1/4成反比,其与稳定度z/L的变化趋势与ε随z/L的变化趋势正好相反;C2n在大气处于中性条件下最小,并随|z/L|值的增大而增大,但在不稳定条件下C2n增大得更快.热力湍流内尺度不能用湍流动能耗散率ε进行计算,而应引入与温度θ梯度有关的耗散率εθ.     

金属射流失稳断裂的理论分析

基于Hamilton原理,提出一个包含射流强度、剪切、应变率效应、动力学黏性、表面张力和速度梯度等多因素耦合的金属射流拉伸运动方程,具体分析了各种失稳因素,并由数值解定量给出其影响大小,以及最不稳定波长与初始应变率乘积\lambda_{m}\dot{\varepsilon}_{0} 值的变化范围;给出了射流断裂的时间判据和近似理论公式,计算得到的 t_{b}-\dot{\varepsilon}_{0}曲线与射流实验点、Chou\&Carleone拟合公式三者符合较好.      

基于θ1方法的多体动力学数值算法研究

将结构动力学领域的\theta_1方法拓展到数值求解多体系统运动方程------微分--代数方 程(DAEs), 分别求解指标-3 DAEs形式的运动方程和指标-2超定DAEs (ODAEs)形式的运动方程. 通过数值算例验证了方法的有效性, 并得到\theta _1 方法中参数\theta _1的选取与数值耗散量之间的关系. 数值算例还说明对于同 一个多体系统, 采用指标-3的DAEs 描述时存在速度违约, 用指标-2的ODAEs描述时, 从计算机精度上讲, 位置和速度约束方程 同时满足, 并且\theta_1方法在求解非保守系统DAEs和ODAEs形式的运动方程时 都具有2阶精度. 最后\theta_1 方法与其他直接积分法求解DAEs和ODAEs形式运 动方程的CPU时间进行了比较.     

低碳钢压缩应力-应变曲线的讨论

针对当前材料力学、工程力学教材中低碳钢受压极限强度无法测定的结论,通过对低碳钢压缩$F$-$\Delta l$曲线进行二次处理,获得了低碳钢压至鼓状的真实$\sigma _t $-$\varepsilon _t $曲线,有利于学生对名义$\sigma $-$\varepsilon $, 真实$\sigma_t$ -$ \varepsilon _t $, 极限应力概念的正确理解.     

壁湍流相干结构尺度及边界层内的SL标度律

利用高分辨率、高帧率PIV系统对湍流边界层中相干结构的多种空间尺度和边界层内SL 标度律在不同尺度下的具体表达形式进行了实验研究. 实验在两个动量损失厚度雷诺数 (Re_{\theta}=628.5和Re_{\theta}=1032.9)下测量平板湍流边界层中缓冲 层、对数区和外区的二维瞬时速度场. 应用 小波分析以及传统的统计学方法,在垂直于平板和平行于平板的平面内考察平板湍流边界层 中存在的相干结构的流向和展向尺度,并与已知的相干结构尺度实验结果进行了对比分析. 利用在动量损失厚度雷诺数628.5下测得的数据,对多种脉动结构(脉动速度结构等) 的空间关系及其标度律进行了研究. 第2项工作直接利用湍流边界层空间速度分布,对多种 流场尺度结构内部的She-Leveque(简称SL)标度律及自相似律进行了验证. 结果表明,各 单一流场尺度结构内部,流向脉动速度{\pmb u}'、法向脉动速度{\pmb v}'及 脉动涡分量\d {\pmb v}'/\d {\pmb x}的统计结构量均存在明显的标度律,标度 指数的形式与自相似律和SL标度律均非常吻合,只是常数随流场尺度的不同而不同, 且呈现一定的规律性. 但对于结构量的五阶矩随距离l的研究表明,自相似律和SL 标度律成立的范围并不完全一致,同时标度律成立的范围大小与流场尺度有明显关系.     

基于车身绕流的低雷诺数湍流模型改进研究

本文将汽车绕流模块化为各典型局部流动,通过常用湍流模型对各典型局部流动进行数值模拟,结果验证了湍流模型对转捩的捕捉能力是准确模拟汽车绕流的关键. 在分析汽车绕流分离及转捩机理的基础上,优化了稳态和瞬态求解方法,改进了湍流模型对转捩的预测能力,进而提高了湍流模型在汽车流场模拟上的精度. 针对汽车绕流的稳态问题,将流线曲率因子及 响应阈值引入 LRN $k$-$\varepsilon $ (low Reynolds number $k$-$\varepsilon $) 模型,获得了一种能够更准确预 测转捩的改进低雷诺数湍流模型 (modified LRN $k$-$\varepsilon $),改善了原模型对湍流耗散率的过强依赖性及全应力发展预测不足等问题;针对汽车绕流瞬态求解,通过分析 RANS/LES 混合湍流模型的构造思想及特点,引入约束大涡模拟方法,结合本文提出的改进的 LRN $k$-$\varepsilon $ 湍流模型,提出了一种能准确捕捉转捩现象 的转捩 LRN CLES 模型. 分别将改进的模型用于某实车外流场和风振噪声仿真中,通过 Ansys Fluent 求解器计算,并将计算结果与常用湍流模型的仿真结果、HD-2 风洞试验结果和实车道路实验结果进行对比,表明改进后的湍流模型能够更准确模拟复杂实车的稳态和瞬态特性,为汽车气动特性的研究提供了可靠理论依据及有效数值解决方法.      

RESEARCH ON IMPROVEMENTS OF LRN TURBULENCE MODEL BASED ON FLOW AROUND AUTOMOBILE BODY 1)

本文将汽车绕流模块化为各典型局部流动,通过常用湍流模型对各典型局部流动进行数值模拟,结果验证了湍流模型对转捩的捕捉能力是准确模拟汽车绕流的关键. 在分析汽车绕流分离及转捩机理的基础上,优化了稳态和瞬态求解方法,改进了湍流模型对转捩的预测能力,进而提高了湍流模型在汽车流场模拟上的精度. 针对汽车绕流的稳态问题,将流线曲率因子及 响应阈值引入 LRN $k$-$\varepsilon $ (low Reynolds number $k$-$\varepsilon $) 模型,获得了一种能够更准确预 测转捩的改进低雷诺数湍流模型 (modified LRN $k$-$\varepsilon $),改善了原模型对湍流耗散率的过强依赖性及全应力发展预测不足等问题;针对汽车绕流瞬态求解,通过分析 RANS/LES 混合湍流模型的构造思想及特点,引入约束大涡模拟方法,结合本文提出的改进的 LRN $k$-$\varepsilon $ 湍流模型,提出了一种能准确捕捉转捩现象 的转捩 LRN CLES 模型. 分别将改进的模型用于某实车外流场和风振噪声仿真中,通过 Ansys Fluent 求解器计算,并将计算结果与常用湍流模型的仿真结果、HD-2 风洞试验结果和实车道路实验结果进行对比,表明改进后的湍流模型能够更准确模拟复杂实车的稳态和瞬态特性,为汽车气动特性的研究提供了可靠理论依据及有效数值解决方法.     

可压缩各向同性衰减湍流直接数值模拟研究

采用五阶有限差分WENO格式直接模拟了高初始湍流Mach数的可压缩均匀各向同性湍流,主要分析了湍流的统计特性 和压缩性的影响,包括能谱特征、激波串、耗散率、标度律等. 研究表明,湍动能主要来自于速度场螺旋分量的贡献;各向同性湍流的小尺度脉动对压缩性更为敏感,并且压缩性的增强加快了湍流大 尺度脉动向小尺度脉动的湍动能输运;随着湍流Mach数的升高,胀量(压缩)耗散率所占比率也显著增长. 标度律分析表明,强可压缩湍流的横向速度结构函数仍然具有扩展自相似性;当阶数较高(p ≥ 5)时,纵向速度结构函数的扩展自相似性则不再成立. 对于压缩性较弱的湍流,与不可压缩湍流一致,横向湍流脉动的间歇性要强于纵向湍流脉动;而对于强可压缩湍流,纵向湍流脉动的 间歇性要强于横向湍流脉动.     

老龄化结构表面裂纹间相关性分析与研究

采用有限元方法对表面含有两个不同大小半椭圆裂纹的有限厚矩形板在拉伸载荷作用下进行参数化求解,得到两裂纹取不同尺寸和位置坐标时附属裂纹(尺寸较小裂纹)对主导裂纹(尺寸较大裂纹)前沿参考点($\theta= 0, \pi/2, \pi $)处的应力强度因子的影响系数$\beta$, 然后结合神经网络技术建立了相邻裂纹尺寸和位置参数到主导裂纹前沿点处$\beta$的多变量非线性映射关系.     

封面图片说明

封面图片是施加在二维光弹颗粒体系顶部的局部载荷在体系中的传递路径(亦即力链网络)的照片. 由于颗粒体系的离散性和接触时能量发生强耗散的基本特征,形成了颗粒$ \to $力链网络$ \to $体系的多尺度结构. 其中,力链网络是骨架,是确定颗粒物质的力学性质,如弹性响应、塑性变形和破坏的重要因素,开展颗粒物质的多尺度连贯研究非常重要.     

Generalized Stefan models accounting for a discontinuous temperature field

We construct a class of generalized Stefan models able to account for a discontinuous temperature field across a nonmaterial interface. The resulting theory introduces a constitutive scalar interfacial field, denoted by and called the equivalent temperature of the interface. A classical procedure, based on the interfacial dissipation inequality, relates the interfacial energy release to the interfacial mass flux and restricts the equivalent temperature of the interface. We show that previously proposed theories are obtained as particular cases when or or, more generally, when for We study in a particular constitutive framework the solidification of an under-cooled liquid and we are able to give a sufficient condition for the existence of travelling wave solutions.Received: 29 January 2003, Accepted: 18 October 2003, Published online: 3 February 2004PACS: 64.70.Dv, 68.35.Md, 68.35.Rh     

The study on the chaotic motion of a nonlinear dynamic system

ｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＩｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ,ｃｈａｏｓｉｎｎｏｎｌｉｎｅａｒｄｙｎａｍｉｃｓｙｓｔｅｍｓｈａｓｂｅｎａｒｏｕｓｉｎｇｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅｉｎｔｅｒｅｓｔ［１～３］．Ｔｈｅｃｈａｏｔｉｃｍｏｔｉｏｎｉｓｒｅｇａｒｄｅｄａｓａｎａ...     

The Boundary Riemann Solver Coming from the Real Vanishing Viscosity Approximation

We study the limit of the hyperbolic–parabolic approximation

A nonlinear kp-εp particle two-scale turbulence model and its application

A particle nonlinear two-scale turbulence model is proposed for simulating the anisotropic turbulent two-phase flow. The particle kinetic energy equation for two-scale fluctuation, particle energy transfer rate equation for large-scale fluctuation, and particle turbulent kinetic energy dissipation rate equation for small-scale fluctuation are derived and closed. This model is used to simulate gas–particle flows in a sudden-expansion chamber. The simulation is compared with the experiment and with those obtained by using another two kinds of tow-phase turbulence model, such as the single-scale two-phase turbulence model and the particle two-scale second-order moment (USM) two-phase turbulence model. It is shown that the present model gives simulation in much better agreement with the experiment than the single-scale two-phase turbulence model does and is almost as good as the particle two-scale USM turbulence model. The project supported by China Postdoctoral Science Foundation (2004036239).     

An L∞ bound for solutions of the Cahn-Hilliard equation

In this paper we consider the equation

Singular Perturbation of Boundary Value Problem for Quasilinear Third-Order Ordinary Differential Equations Involving Two Small Parameters

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＡｂｏｕｔｓｉｎｇｕｌａｒｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎｏｆｂｏｕｎｄａｒｙｖａｌｕｅｐｒｏｂｌｅｍｆｏｒｓｅｃｏｎｄ＿ｏｒｄｅｒｏｒｄｉｎａｒｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｅｑｕａｔｉｏｎｗｏｒｋｓｏｆａｌａｒｇｅｎｕｍｂｅｒｗｅｒｅｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｏｎｌｙｆｏｒｔｈｅｃａｓｅｏｆｉｎｖｏｌｖｉｎｇｏｎｅｓｍａｌｌｐａｒａｍｅｔｅｒ[1- 4].Ｏｎｌｙａｆｅｗｗｏｒｋｓｗｅｒｅｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｆｏｒｔｈｅｃａｓｅｏｆｉｎｖｏｌｖｉｎｇｔｗｏｓｍａｌｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓ[5 - 8]…