经过修正的层流流动的流动稳定性问题(Ⅲ)——经过修正的平行剪切流的非线性稳定性研究

本文根据文[1]给出的经过修正的层流流动的流动稳定性理论及平行剪切流中平均速度的一类修正剖面,研究了平行剪切流的非线性稳定性性质,并在本文的假设下,把背景湍流噪声的干扰引入了流动稳定性计算,对于平面Poiseuille流动和圆管Poiseuille流动,得到了与实验趋势相一致的结果.     

经过修正的层次流流动的流动稳定性问题(Ⅱ)——经过修正的平行剪切流的线性稳定性研究

本文根据文[1]给出的经过修正的层流流动的流动稳定性理论及平行剪切流中平均速度的一类修正剖面,研究了平行剪切流的线性稳定性性质,对于平面Couette流动和圆管Poiseuill流动,首次得到了二维扰动和轴对称扰动也能造成失稳的结果,并给出了这两种流动在某种定义下的中性曲线.     

论流动稳定性中的弱非线性理论

弱非线性理论提出已有30多年,被广泛用于流动稳定性及其他领域的问题.但能与实验比较并证实其有效性的理论计算结果很少.本文研究了其原因,发现主要是平均流修正的计算方法有问题,导致它的结果与数值模拟的结果吻合得不好.提出了正确的算法,结果相当满意.     

流动稳定性弱非线性理论的重新考虑*

弱非性理论已被广泛用于流动稳定性理论及其它领域.然而其应用对某些问题虽是成功的,但对另一些问题,其结果却常不令人满意,特别是对转捩或自由剪切流中涡的演化这类问题,这时理论研究的目的不是寻找稳态解,而是预测演化过程.在本文中,我们将研究不成功的原因并建议一些改进的办法.     

流动稳定性弱非线性理论的进一步改进

分析了流动稳定性原弱非线性理论中存在的问题,主要是:(1)解的收敛半径太小;(2)不能处理扰动演化问题,其原因最主要的是处理平均流修正的方法不正确;(3)不能处理一般的初值问题.针对存在的问题,提出了有效的改进办法.其正确性得到数值模拟结果的证实.     

非中性流动稳定性的弱非线性分析方法

本文分析了非中性流动稳定性的弱非线性理论之困难所在,对适用于中性流动的经典方法进行修正,使之能自然地推广到非中性流动情形.特别,对中性流动,本文方法完全等价于经典渐近分析方法,这是别的一些非中性流动理论所不具备的优点之一.     

血液流动模拟方法对比分析

对现有主要血液流动模拟方法进行了对比研究.以单个直血管为研究对象,分别用牛顿单相流模型、非牛顿单相流模型、液固两相流剪切稀化模型、液固两相流颗粒动力学模型和血液两相流修正模型计算了血液流场,然后对比了五种模型模拟得到的血液动力学参数:血液流速、红细胞体积分数、流体粘度和壁面剪切应力.结果表明:血液组成和粘度方程的选择对血液速度场计算结果有明显影响;流体本构方程和升力公式对壁面剪切应力计算结果均有明显影响;液固两相流颗粒动力学模型计算得到的血液粘度远偏离正常的血液粘度,模型不适用于模拟稳态血液流动;血液两相流修正模型可以较准确模拟红细胞在血管内的径向分布及其影响.研究结果可为今后相关研究中血液模拟方法的选择提供指导.     

圆管Poiseuille流动中平均速度的一种修正剖面及其稳定性研究

本文给出了圆管Poiseuille流动中Hagen-Poiseuille速度剖面的一种修正剖面.这种剖面可看作是轴对称扰动各谐波分量非线性相互作用对平均流影响的一般体现.通过对这种速度剖面的稳定性研究,本文首次得到轴对称扰动造成失稳的结果,提出了Hagen-Poiseuille流动一种新的产生失稳的可能途径.     

一个关于流动能量耗散率的minimax变分原理

流动耗散率是湍流理论的核心概念之一．Doering-Constantin变分原理刻画了流动耗散率的上确界(最大值)．在该文的研究中,首先基于优化理论的视角,Doering-Constantin的变分原理被改写为一个不可压缩剪切流耗散率的minimax型的变分原理．其次,博弈论中的Kakutani minimax定理给出该变分原理中minimizing和maximizing计算过程可交换的一个充分条件．这个结果不仅从一个新的角度揭示了谱约束的内涵,也为Doering-Constantin变分原理和Howard-Busse统计理论的等价性从博弈论的角度提供了理论基础．     

非定常修正下平面Poiseuille流动的线性稳定性性质

本文在文[1]的基础上,用多重尺度法进一步研究了在非定常修正剖面作用下平面Poiseuille流动的线性稳定性性质,发现文[1]所给出的修正剖面在扰动发展的初期,在一定条件下会促进扰动的发展,从而增大流动失稳的可能性.     

旋风分离器内流动的三维分析

本文详细阐述了旋风分离器内流动在球坐标系中的数学表述和结果,应用质量守恒定律和定常流动的运动定律,在轴对称的考虑下,用流函数方法详尽推导了流动的三个速度分量.此讨论是从三维的整体观点来全面分析流动状况的.此外,对文[1]中的一些结果作了必要的修正.     

二锥形分离杯之间血液流动稳定性的窄间隙理论

本文在获得血液分离器锥形分离杯内(其中一杯静止,另一杯以ω等角速旋转)血液流动的边界摄动解的基础上[1],采用窄间隙稳定性理论,证明了带轴向流的二锥形分离杯(其中一杯静止,另一杯以ω等角速旋转)之间旋转密度分层血液流动的稳定性.     

剪切流动中短周期声重波的产生与发展

本文根据可压缩情况下的流体力学方程组,采用局域近似理论,建立了剪切流动中扰动的发展方程。本文还导出了剪切流动中声重波的色散关系,给出了参数空间中稳定与不稳定的分界图象,文中还给出了不稳定波增长率和振荡频率随切变强度和波长的分布,发现剪切不稳定性倾向于激发短周期的波动,其本征振荡周期的范围是1—6min按照色散关系和扰动的发展方程,本文讨论了白噪声形式的初始扰动在剪切流动中的演变过程。     

两个非同心旋转圆柱间粘性流动的广义雷诺方程及其基本流

运用张量分析方法及修正双极坐标系,建立了轴承润滑流动所应满足的广义Reynolds方程.应用薄流层中的Navier-Stokes方程的渐近分析方法和张量分析工具,得到了两个非同心旋转圆柱之间粘性流动的基本流所应满足的方程.这个基本流可以表示为两个同心旋转圆柱之间的Taylor流加上一个扰动项,并且给出了数值计算例子.     

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.     

基于Petri Net的需求流动网组建模型及其稳定性分析

针对供应链概念不足,提出需求流动网概念,并论述了需求流动网概念模型,运用Petri网理论建立需求流动网模型,并对模型进行了分析,随后在分析需求流动网稳定性内涵的基础上,进一步运用Petri网理论分析了需求流动网稳定性,并最终得出了相应结论.     

锥面间流体流动考虑流动惯性的近似解

本文采用锥坐标下的Navier-Stokes方程式,利用迭代近似解法,求出了考虑流动惯性时锥面间流体流动的速度分布、压力分布以及流量的解析式;并对轴对称过流流动的外向流和内向流进行了比较.     

弹性动脉血管中血液流动特性的模拟和分析

研究了两个不同的非牛顿血液流动模型:低粘性剪切简单幂律模型和低粘性剪切及粘弹性振荡流的广义Maxwell模型．同时利用这两个非牛顿模型和牛顿模型,研究了磁场中刚性和弹性直血管中血液的正弦型脉动．在生理学条件下,大动脉中血液的弹性对其流动性态似乎并不产生影响,单纯低粘性剪切模型可以逼真地模拟这种血液流动．利用高剪切幂律模型模拟弹性血管中的正弦型脉动流,发现在同一压力梯度下,与牛顿流体相比较,幂律流体的平均流率和流率变化幅度都更小．控制方程用Crank-Niclson方法求解．弹性动脉中血液受磁场作用是产生此结果的直观原因．在主动脉生物流的模拟中,与牛顿流体模型比较,发现在匹配流率曲线上,幂律模型的平均壁面剪切应力增大,峰值壁面剪切应力减小．讨论了弹性血管横切磁场时的血液流动,评估了血管形状和表面不规则等因素的影响．     

存在滑移时两圆球间的幂律流体挤压流动

基于Reynolds润滑理论分析了壁面滑移对任意圆球颗粒间幂律流体的挤压流动的影响。研究表明有壁面滑移时挤压流动的粘性力可通过引进本文定义的滑移修正系数分离出无滑移解。推导出的挤压力滑移修正系数是一积分表达式，依赖于滑移参数、幂律指数、球间隙和积分上限。一般地壁面滑移导致粘性力减小，粘性力的减小量随幂律指数的增大而增大，表明壁面滑移对剪切增稠流变材料有更大的影响；粘性力的减小量还随着滑移参数的增大而增加，而这恰与假设相符合；粘性力的减小量又随球间隙减小或积分上限的增大（从液桥情况到完全浸渍）而减小直到趋于常数，这一特性在离散元模拟时可以有效地减少计算量。     

一种非矩形平行平板流动腔的定常流分析

高度远小于横向和纵向几何尺寸的平行平板流动腔是当前用以体外研究细胞力学行为的主要工具之一·人们常用的是上下两平行平板是矩形边界的流动腔·这种流动腔内（除入口端和出口端的邻近区域外）的流场是均匀的［１］，因而每次实验只能观测底部培养细胞受一种切应力值的影响情况·本文提出一种上下两平行平板不是矩形的平行平板流动腔·通过对腔内流体作定常流动的流场进行详细分析，给出了流动腔内流速和腔底切应力值的分布·结果发现，利用这种非矩形平行平板流动腔可以同时研究底部培养细胞在多种切应力值下的力学行为·本文理论结果与超声多普勒技术检测流速的实验结果吻合得相当好·