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．     

具有绝热自由表面的三阶流体在重力作用下沿斜面薄膜流动时的热临界

研究三阶流体在重力作用下,沿着一个倾斜等温的,带绝热自由表面时薄膜流动的热临界机理.假设是Arrhenius动力学意义下的发热反应,同时不计物质消耗.得到了动量和能量守恒的非线性控制方程,并以MAPLE为工具,基于一种特殊形式的Hermite-Padé近似技术,使用一种全新的数值逼近方法解之.这种半数值方法比之传统的方法,如有限差分法、频谱法、打靶法等,具有一定的优势.得到了解函数的解析结构,并对全部流动结构的重要性能,包括速度场、温度场、热临界和分岔加以讨论.     

近临界流体微通道内流动稳定性和换热特性研究

微尺度条件下的化工、医药、传热与能源利用等系统的研究已经成为极具潜力和挑战性的课题.相应条件下流体流动和换热的分析必须考虑尺度效应所带来的系列问题.该研究采用了数值模拟方法对近临界二氧化碳流体在微尺度通道内的流动稳定性和换热特性进行了探索.研究发现,在近临界区域内由于流体较强的膨胀特性和较低的热扩散特性,在微尺度几何条件下会产生瞬态不稳定的漩涡流动.该种条件下微尺度对流换热和混合效率都得到了大幅提高.进一步,研究针对微尺度局部稳定性演化进行了机理分析并应用了参数估计,总结获得了微通道内近临界流体瞬态换热和混合的基本特性.     

旋转流体中圆球沿旋转轴运动产生的扰动

本文用线化理论分析了整体旋转的理想流体中有一个圆球沿旋转轴作匀速运动时流体的扰动,基于旋轴对称流动的假设导出了决定运动稳定性的扰动压力方程和扰动流函数方程.用简正模法分析了扰动流函数方程,得出了非平凡中性扰动的波数与波速必须满足的约束条件,并求出了扰动的精确表达式.文中得出结论,中性扰动共有三种可能的形式.     

Bingham流体数据的模拟的双罚函数——正交投影的隐式求解方法

本文对Ｂｉｎｇｈａｍ流体给出了双罚函数逼近和正交投影的隐式求解方法，这个方法把Ｂｉｎｇｈａｍ流体处理为承受不等应力约束的Ｎｅｗｔｏｎ流体的逼近解，有效地模拟了可以出现流动或不流动的“刚性核”的Ｂｉｎｇｈａｍ流体的流动问题。     

Bingham流体数值模拟的双罚函数—正交投影的隐式求解方法

本文对Bingham流体给出了双罚函数逼近和正交投影的隐式求解方法.这个方法把Bingham流体处理为承受不等式应力约束的Newton流体的逼近解.有效地模拟了可以出现流动或不流动的“刚性核”的Bingham流体的流动问题.     

二层流体中沿任意路径运动的奇点解析解*

本文求解了二层流体存在时在上层或下层流体中沿任意路径运动的奇点的速度势.流体的深度为有限或者无限.计入上层流体的影响后,流体交界面不再是等压力面或零压力面.文中给出了这种情况下的一系列奇点基本解的解析表达式.     

阶梯形球面间流体流动的离心惯性效应

本文推广运用了Ｓｏｍｍｅｒｆｅｌｄ代换方法，从而导出了阶梯形球面间流体流动考虑离心惯性效应的解析解，为球形静压推力轴承的精确设计提供了理论基础．     

初边值问题稳定性分析的一个注记

初边值问题稳定性的研究是在初值问题稳定性理论基础上开展的.1968年Kreiss得到了双曲型方程组二层显式差分近似初边值问题稳定性的充分条件,1972年Gustafs-son,Kreiss,Sundstr(?)m得到了多层隐式差分近似初边值问题稳定性的充分必要条件;一般称之为GKS理论.     

非Newton流体在多孔介质中沿竖直面作自由对流时应力屈服和Soret效应对其传热/传质的影响

对饱和的非Newton幂律流体,流经多孔介质中竖直平板时的自由对流,在出现应力屈服和Soret效应时,研究化学反映对传热/传质的影响.用相似变换,将边界层控制方程及其边界条件转换为无量纲的形式,然后通过有限差分法求解该方程.给出并讨论了浓度曲线,以及本问题各种参数值时的Nusselt数和Sherwood数.发现化学反应参数γ、化学反应级m、Soret数Sr、浮力比N、Lewis数Le及无量纲流变参数Ω对流场有着显著的影响.     

管道Bingham流的变网格有限元法

本文讨论了管道Bingham流的变网格有限元逼近,并在合理的正则性假设下,得到了确定模意义下的误差估计。     

Numerical Simulation of Bingham Fluid Flow Using Prox-Regularization

A special case of fluid flow, the laminar flow of a Bingham fluid through a cylindrical pipe, can be described as a convex minimization problem where the objective function J₀ is nondifferentiable. J₀ can be approximated easily by smooth functions J, but for a small parameter >0, the corresponding discretized problems are ill-conditioned. The use of proximal point methods to set well ill-posed problems or to stabilize ill-conditioned problems is well known. We present some numerical experiences of comparing standard prox-regularization methods with weak norm-based regularization methods.     

Asymptotic Stability of a Stationary Flowing Regime of an Ideal Incompressible Fluid

We give sufficient conditions for asymptotic stability of a stationary solution to a flowing problem of a homogeneous incompressible fluid through a given planar domain. We consider a planar problem for the Euler equation and boundary conditions for the curl and the normal component of the velocity; moreover, the latter is given on the whole boundary of the flow domain and the curl is given only on the inlet part of the boundary. We establish asymptotic stability of a stationary flow (in linear approximation), assuming it to have no rest points and to satisfy some smallness condition which means that the perturbations leave the flow domain before they become to affect the main flow. In particular, we prove asymptotic stability for an arbitrary stationary flow in a rectangular canal close to the Couette flow without rest points. Moreover, we show that stability of the main flow in the L ₂-norm under curl perturbations implies its stability in higher-order norms depending, for example, on the derivatives of the curl.     

非牛顿幂级数流体平面泊肃叶流的非线性稳定性*

非牛顿流体在现代工业生产中,广泛地作为加工的对象,因此非牛顿流体的流动稳定性问题有着重要的生产实际背景。本文选择在聚合物加工时将熔体压入成板口模时形成平面泊肃叶流这一生产背景,研究其非线性稳定性问题,计算其亚临界阈值。     

流体运动稳定性方程组椭圆特性的分析与应用

利用抛物化稳定方程(PSE)特征分析得知,原始扰动量的线性和非线性PSE整体来说为抛物型.利用PSE的次特征分析证明,对速度U,在亚音速和跨音速区,线性PSE分别为椭圆型和双曲-抛物型;对速度U+u,在亚音速和跨音速区,非线性PSE分别为椭圆型和双曲-抛物型(其中,U和u分别为主流方向的扰动和未扰流速度分量).结论表明,流体运动稳定性方程组的"抛物化"简化,仅把信息的对流扩散传播抛物化,而保留了信息的对流扰动传播特性,PSE实质上是扩散抛物化稳定性方程组.根据特征次特征理论提出了消除PSE剩余椭圆特性的方法,所得结论对线性PSE已有结论一致,并给出了Mach数的影响.同时,进一步给出了消除非线性PSE的剩余椭圆特性的方法.     

精确计算Bingham流体圆管层流压降及速度分布规律的新方法

Bingham(宾汉)模型情况下,多采用通用公式进行圆管层流压降的解析计算,即将Bingham模型本构方程代入粘性流体圆管层流流动通用公式进行计算,仅能得到压降的解析解.新方法结合Bingham流体本构方程与运动方程,建立有关力学平衡方程,并运用代数方程的根式解理论对圆管层流流动时的非线性方程进行求解,可直接求得Bingham流体圆管层流压降及速度流核区半径的解析解,进一步可求得圆管层流速度解析解;Bingham流体圆管层流速度的直接影响因素为流量、塑性粘度和屈服值,研究发现速度流核宽度与屈服值成正比,与流量及塑性粘度成反比,且流核的宽度越大,流核区的速度越小.     

输流粘弹性曲管的稳定性分析

根据变质量弹性系统Hamilton原理,用变分法建立了输流粘弹性曲管的运动微分方程,并用归一化幂级数法导出了输流粘弹性曲管的复特征方程组．以两端固支Kelvin-Voigt模型粘弹性输流圆管为例,分析了无量纲延滞时间和质量比对输流管道无量纲复频率和无量纲流速之间的变化关系的影响．在无量纲延滞时间较大时,粘弹性输流圆管的特点是它的第1、2、3阶模态不再耦合,而是在第1、第2阶上先发散失稳,然后在1阶模态上再发生单一模态颤振．     

Steady flows of Cosserat–Bingham fluids

The equations describing the steady flow of Cosserat–Bingham fluids are considered, and existence of weak solution is proved for the three‐dimensional boundary‐value problem with the use of the Lipschitz truncation argument. In contrast to the classical Bingham fluid, the micropolar Bingham fluid supports local micro‐rotations and two types of plug zones. Our approach is based on an approximation of the constitutive relation by a generalized Newtonian constitutive relation and a subsequent limiting process. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.