辐射扩散计算方法若干研究进展

辐射流体力学研究辐射的传输对流体运动的影响,并在此条件下研究流体的运动规律.实际应用问题中辐射流体力学所描述的是非常复杂的物理过程,数值模拟是主要的研究手段之一.模拟通常采用流体计算和辐射计算分裂求解的方法.讨论求解辐射扩散方程时迫切需要解决的一些计算方法问题,包括大变形网格上扩散计算格式与非线性迭代方法,并简要介绍部分研究进展.     

流体力学中的总流伯努利方程

文章从宏观上分析流体的平衡和运动规律,着重阐述流体力学中理想流体和压强的概念以及静止流体内压强的分布规律.文章介绍了流体的定常运动及流线、流量和总流的概念,给出了连续性方程,并在此基础上推导了理想流体定常运动的总流伯努利方程.结合工程实际问题,文章还介绍了实际流体的定常流动的总流伯努利方程.     

流体的粘滞阻力对物体运动的影响

力学中有求解物体在流体介质（如空气和水）中运动的问题,如船在水中的运动,小球在空气或水中下落时的运动等．在这类问题中,什么情况下流体的粘滞阻力可以忽略,常使学生产生疑问,而教师又很少解释清楚．下面以小球在流体介质中下落力例,讨论粘滞阻力对物体运动的影响．     

流体涡旋漫谈

 涡旋(vortex,过去曾译为“旋涡”,现依据全国自然科学名词审定委员会公布的《力学名词》,译为“涡旋”.)是流体团的旋转运动(见《中国大百科全书·力学卷》495 页).近代力学的奠基人之一、德国力学家普朗特(L.Prandtl)的学生、空气动力学家屈西曼(D.Küchemann) 曾经说过：“涡旋是流体运动的肌腱.”这句话是流体力学中的至理名言,深刻概括了涡旋在流体运动中的作用.普朗特的另一位学生、北京航空航天大学陆士嘉教授则更进一步地指明“流体的本质就是涡,因为流体经不住搓,一搓就搓出了涡.”这句话既道出了流体与固体的本质区别,又点明了流体运动中出现涡旋的原因.这里的“搓”,是指作用在流体上的剪切力.只要有物体(如飞行器、船舰、汽车、火车等)在流体中运动,紧贴在物面上的流体由于黏附在物面上,会被物体带着一起运动,而远处的流体却在静止中,这就产生了对流体发生“搓”的剪切力.     

非结构子网格压力方法

纯拉氏流体力学计算失败的根源是砂漏运动和虚假涡旋,运用子网格拉氏质量与其相关的子网格密度得到子网格压力,子网格压力产生的扰动隅角力能消除这些虚假运动,以便消除困扰拉氏流体力学算法的网格畸变带来的数值计算困难.将包括子网格压力的相容流体算法推广到非结构网格,研制包括非结构子网格压力的相容流体程序,对Saltzman活塞问题进行数值模拟,从数值结果分析可知,非结构子网格压力方法能抑制虚假涡旋,消除砂漏畸变.     

关于非牛顿型流体边界层的研究

一、引言 近年来,随着石油工业、纺织工业以及化学工业的发展,非牛顿型流体力学引起了学术界的广泛的注意。关于此类流体的边界层理论目前亦正在形成中。 本文即系从B.B.流体边界层一般积分关系式的概念出发,导出适合于此类流体边界层的动量方程,并借此寻求流体沿平板运动时滞流边界层发展的定量关系式。 二、非牛顿型流体边界层的动量方程     

导电流体中气泡径向振动行为的磁场控制

液态金属中气泡行为是磁流体力学的重要方面。为对磁场条件下导电流体中气泡动力学行为作全面理解,基于磁流体动力学方法建立了磁场条件下导电流体中气泡径向振动的无量纲化动力学方程,数值研究了磁场对导电流体中气泡径向非线性振动稳定性、泡内温度、泡内气压及液体空化阈值的影响。结果显示:磁场增强了气泡非线性振动的稳定性,随着磁场增强且当作用在泡上的电磁力与惯性力数量级可比时,气泡运动为稳定的周期性振动;同时,磁场引起泡内温度、泡内压力及液体空化阈值变化。研究表明,可用磁场调节和控制液态金属中气泡的运动使其满足工程应用需求。      

谈谈运动生物力学--物理与体育专题之一

欣逢“国际物理年”与“国际运动与体育年”双至，我们在此以表征智慧与健康相结合的“物理与体育专题”献给亲爱的读者，用祝新春．体育运动作为和平与发展的有力工具，在人类生活中越来越呈现出它的重要地位和作用．几乎所有对体育运动的科学研究都与物理理论以及现代科技密切相关；我们希望通过这个系列专题作具体的阐述；也热切地恳请广大读者关心、支持并积极参与．     

调制磁场清除柱形等离子体发生器中的尘埃颗粒

利用流体模型，计算了调制磁场作用下，圆柱形等离子体发生器中电子、离子及尘埃的运动情况．数值模拟结果表明，尘埃颗粒随着调制磁场频率的改变，产生两种不同的运动方式：pulse运动和除尘运动．解释了pulse运动产生的机理，并提出了柱形等离子体发生器中利用调制磁场清除尘埃颗粒的方法． 关键词： 尘埃颗粒 调制磁场     

纳米流体研究的新动向

纳米流体近年来成为多个领域内的研究热点，特别是在流体物性测试、机理分析及新的应用上均取得长足进展．文章以该方向上最新完成的几类富有启发性的工作，如纳米流体热管、基于纳米液滴的纳米流体、纳米金属流体及借助于纳米颗粒控制纳米流体流动等进展予以剖析，归纳出了其中有待解决的一些重要科学问题，并指出一些可能的新应用。     

纳米流体的聚集结构和导热系数模拟

本文根据布朗运动理论模拟纳米粒子在流体中的聚集过程，运用分形理论描述纳米粒子团的结构．考虑纳米粒子的运动传热，建立纳米流体的导热系数模型，理论预测值与实验结果显现了良好的一致性。     

液固两相流中流体旋涡对固体粒子运动影响的数值研究

基于离散涡方法求得的非定常、不稳定流场和颗粒的Lagrangian运动方程,数值计算了四种St数下的泥沙粒子在圆柱绕流场中的运动。计算结果证明了颗粒运动与流体旋涡存在着明确的相关结构：在钝体（圆柱）表面附着泥沙,当流体流过钝体时产生具有剧烈分离的不稳定流动,带动钝体表面泥沙起浮。对于小St数（0．15～0．59）与中等St数（1．33～2．36）的泥沙颗粒被流体旋涡所带起,井被卷入流体旋涡结构内,被卷入流体旋涡结构内的泥沙颗粒在运动过程中始终分布于旋涡区,即在旋涡区聚集。     

关于色散流体的介电方程

指出了在宏观推导运动流体的非局域型材料关系时，所涉及到的局部静止坐标必须随同流体一起转动．为了确定它与实验室坐标之间的关系，描述流体状态的场变量，除平动速度外，还应有三个空间角度．这些角变量满足一组一般的偏微分方程．尽管本文的内容是针对简单的弛豫时间模型而给出的，其物理方法可适用于推导洛伦兹协变的、含任何复杂的色散和非线性项的材料方程 关键词：     

理想气体一维不定常流自模拟运动的基本微分方程

将一维不定常流自模拟函数推广到一般形式，结合量纲理论和流体力学基本运动方程，导出总能量为常数情况下的理想气体一维不定常流自模拟运动基本微分方程组.该理论模型表明，由流体速率u和自模拟面速率r·〖DD)]组成一个无量纲特性参数L，用L作自变量时理想气体一维不定常流自模拟运动的规律具有常微分方程的最简数学形式.该模型克服了点爆炸Taylor自模拟温度函数原点附近趋于无穷大的问题，具有重要意义. 关键词： 理想气体 自模拟运动 Taylor模型     

浅谈设掷运动中的物理知识

投掷运动和各项体育运动一样,包含有大量的物理知识．各种投掷运动如铅球、铁饼、标枪、链球、飞盘、飞标等,尽管投掷动作、投掷器械等不尽相同,但投掷的几个要素、基本的技巧、需要掌握的一些力学原理和物理规律还是十分相似的,当教练员和运动员掌握了这些基本原理和基本要素并能把它们应用到投掷中时,就能更加容易掌握投掷技巧．     

非结构网格RKDG有限元方法求解多介质界面问题

在流体力学方程数值模拟中，多介质界面的计算是一个非常重要的问题。已有的数值模拟多采用Lagrange方法。但是，当计算长时间问题时，Lagrange方法会产生网格扭曲，进而使计算无法进行下去。另外一种是采用Euler方法，Euler方法应用于多介质流体力学，首要问题是界面捕捉，即将不同区域介质界面描述清楚，这样才能使得多介质流体计算时，不会发生流体的非物理振荡。     

微重力科学和应用

微重力科学是研究微重力环境中流体介质运动规律的一门新兴学科，它包括微重力流体科学、空间材料科学和空间生物技术三个主委部分．在微重力环境中，浮力驱动的对流极大地减弱，沉淀几乎消失，流体内部的静压梯度接近于零，由此而发展了无容器过程．理解和利用这些过程就可以充分开发微重力资源，可以进行地面实验室难于进行的基础科学研究以及生产昂贵的药物和材料．空间站和空间平台的建立为微重力研究提供了理想的实验条件．     

"香蕉球"演示器

所谓“香蕉球”是指足球比赛中，当运动员踢中足球的侧后面时，沿曲线（香蕉弯曲状）路径飞行的球．这样的问题频繁出现在竞赛题或中考试题中，其中的物理道理可应用初中物理“气体压强与流速的关系”来解释．但初中学生获得这一知识时，所呈现的知识的方式，无论是现行的教科书，还是相关的物理杂志提供的实验，都是受力物体是静止或受流体（电风扇吹风）运动时产生的力．因此，当出现物体运动时，将周围的空气相对地看作运动流体时，与学生所建立的原有实验模型的表象不符合，从皮亚杰的认知结构来看，将知识的学习成为“顺应”方式变为难点．本文利用玩具电动机将物体变为运动，使演示的现象符合日常生活中的物理事实，从而将知识学习成为易于接受的“同化”方式．     

全面提升牛顿定律应用——以N-S方程推导为例

以N-S方程的推导为例,按牛顿力学解决问题的思路和方法,综合利用弹性力学中的截面法、流体力学中的流体微团等概念及流体连续性方程等,得到常见的不可压缩流体N-S方程的一般的形式,使经典力学方法在解决复杂的流体问题中发挥作用.不仅强化科学思维,还锻炼了学生的综合利用知识能力.     

斯托克斯公式的应用

斯托克斯公式具有广泛的用途．本文就两个具体实例来加以讨论：１斯托克斯公式由于流体的粘滞性，固体在流体中运动会受到两种阻力，一种是由于层流体附着在固体表面，层流体和邻层流体间的内摩擦力；另一种是为压强阻力，压强阻力的实质是尾随运动着的固体后面的流体中，...