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.     

圆柱体不可压粘性流体非定常绕流的数值模拟

在本文中通过由计算机产生随机扰动并在物理模型中考虑随机扰动影响的做法,我们从非定常的NS方程出发,采用作者所发展的部分解析解格式以及一种保证壁面无滑移条件严格满足的新的确定壁面涡量边界条件的精确方法,仔细地计算了圆柱体不可压粘性流体非定常绕流的Karman涡街、数值结果与实验观察相符合。在计算中,我们还考虑了圆柱的起动过程。     

一类三维不可压非牛顿流的轨道吸引子

讨论了一类自治不可压非牛顿流方程组在三维有界区域上解的轨道渐近行为,证明了该类方程组在适当的拓扑空间中存在轨道吸引子.     

张量封闭模型与三维取向分布对纤维悬浮槽流稳定性的影响

应用3种不同的纤维方向张量封闭模型,数值模拟了纤维悬浮槽流的流动稳定性问题,从而研究封闭模型和纤维的三维取向分布对稳定性分析的影响．结果发现,采用3种不同封闭模型所得到的流动稳定特性与纤维参数之间的关系是相同的,但采用三维混合封闭模型时,由于纤维的取向与流向的偏差程度较大,所以纤维对流动的不稳定性具有最强的抑制作用．而采用二维混合封闭模型时,由于纤维在平面取向条件下,其轴线整体上趋于呈流向排列,使得对流体的作用削弱,导致纤维对流动不稳定性抑制的作用最弱．     

化学反应对竖直平板边界磁流体动力学微极流体滑流的影响

对半无限竖直平板为边界的多孔介质，研究了传热、传质对微极流体不稳定滑流的影响，其化学反应是一级均匀的。均匀磁场垂直作用于可以吸收微极流体的多孔表面，吸引速度随着时间而变化。自由流动的速度随着微小扰动而呈指数增大或减小。采用近似方法获得了微极流体的速度、微转动、温度、浓度的表达式，还得到了在不同流体特征和流动条件下，壁面的摩擦系数、耦合应力系数、传热率和传质率。     

拟流函数法——叶轮机械内三维流动分析问题和设计问题的一种求解方法

本文从动量方程的特点出发并满足连续方程,引入了两个拟流函数.每个拟流函数的主方程均只包含其自身的二阶偏导数,而不包含另一个拟流函数的二阶偏导数.这样,完全的三维解便可通过两个拟流函数主方程的分别单独求解和它们之间的相互迭代来获得.文中给出了在任意非正交坐标系中拟流函数的主方程和相应的边界条件.对叶轮机械内部三维气动分析问题和设计问题的求解进行了讨论和计算,并与解析解、其他数值解法做了比较.结果表明:这种拟流函数方法计算准确而简便,易于得到收敛结果,是求解三维无粘流动的好方法.     

偏斜来流对圆柱跨声速绕流的影响

采用大涡模拟方法数值研究了偏斜角为60°的偏斜圆柱跨声速绕流.基于非偏斜圆柱跨声速绕流的实验和数值研究工作,来流Mach数取为0.75,Reynolds数取为2×105.通过与相同参数的非偏斜圆柱跨声速绕流对比,分析了偏斜来流对柱体受力和流动特性的影响.由于偏斜来流的流动控制,偏斜圆柱的阻力比非偏斜圆柱的阻力减小高达45%,而振荡力仅受到较小的抑制.偏斜圆柱流场的可压缩性被弱化,激波和小激波消失,而整体流动的模态未改变.偏斜来流使得偏斜圆柱后的剪切层变得更为稳定,进而提升柱体背压.在剪切层的初始发展阶段,剪切层的扰动涡斜脱泻模态和快速动能衰减是偏斜圆柱剪切层更为稳定的两个主要原因.     

可移动半无限垂直圆柱体温度交变振荡时对MHD自由对流的影响

不可压缩粘性流体,流过可移动、温度交变振荡的半无限垂直圆柱体时,对MHD自由对流影响的数值解进行了研究.应用Crank-Nicolson型的隐式有限差分方法,求解无量纲、不稳定、非线性、耦合的偏微分控制方程.在不同参数下研究速度、温度和浓度分布的变化,还分析了局部及平均的表面摩擦力、Nusselt数和Sherwood数,并以图形形式给出.所得结果与其他文献的结果比较,有着很好的一致性.     

恒磁场对刚性圆直管中脉动流的影响*

本文研究了恒磁场对于刚性圆直管中脉动流的影响,并根据现有的实验资料考虑了磁场对于血液粘度的影响,给出了恒磁场作用下刚性圆直管脉动流的分析解以及恒磁场对刚性圆直管中的流速分布、流量以及阻抗的影响的计算结果.这些结果对于深入研究磁场对于血液动力学的影响具有一定参考价值.     

化学反应时混合对流传热传质磁流体流经多孔楔形体粘度变化及热分层影响的数值研究

在磁流体力学中,当粘滞不可压缩传热传质混合对流的导电流体,流经多孔楔形体且伴有化学反应时,对其粘度变化及热分层影响进行了分析.将楔形体壁面埋入均匀的非Darcy多孔介质中,壁面具有吸入或抽出流体的功能.通过相似变换,将边界层的控制方程写为无量纲形式.使用有限差分法,对变换后耦合的非线性常微分方程进行数值解.对无量纲参数的不同值进行数值计算时,略去三阶以上的高阶差分.图形形式给出的结果表明,这些参数对流场及其它物理量都有重要影响.与已知文献的结果比较表明,它们高度地一致.     

计及Hall和离子滑移电流的旋转流体在与时间相关初值条件下的MHDCouette流动

考虑Hall和离子滑移电流的影响,在旋转系统中研究导电流体非稳定的MHD Couette流动．在小数值磁场Reynolds数假定下,推导出基本的控制方程,使用著名的Laplace变换技术,数值地求解该基本方程．分两种情况:磁场相对于流体或者移动平板固定时,得到速度和表面摩擦力统一的闭式表达式．用图形讨论了问题的不同参数,对速度和表面摩擦力的影响．所得结果显示,主流速度u和次生速度v随着Hall电流而增大．离子滑移电流的增大,也会导致主流速度u的增大,但会使次生速度v减小．还给出了旋转、Hall和离子滑移参数的综合影响,确定了次生运动对流体流动的贡献．     

流经有热辐射的无限垂直多孔平板时非稳定MHD流动的Soret和Dufour效应

不可压缩粘性导电流体,流经无限垂直多孔平板,平板存在振荡吸入速度和热辐射时,研究流动参数对自由对流和传质的非稳定磁流体动力学流动的Dufour(扩散热)和Soret(热扩散)效应.应用有限单元法,数值求解该问题的速度、温度和浓度场,还得到了表面摩擦、传热传质率的表达式.数值结果以图表方式给出,对外表致冷的平板(Gr0)和外表加热的平板(Gr0),给出了该方程中所遇参数的影响.     

基于Roe格式的可压与不可压流的统一计算方法

摘要：以Navier-Stokes方程为基础，基于有限体积的时间推进的预处理技术．提出了一个可以用来求解可压与不可压流场的统一的计算方法，原始变量选用压力、速度与温度，通过矩阵变换与重构，使得对流项系数矩阵在可压与小可压条件下都不会奇异．将可压与不可压流场的计算方法统一起来。采用Roe格式计算对流通量，采用中心差分格式计算扩散通量．算例表明，该方法可以进行高Mach数、中等Mach数、低Mach数及不可压流场的计算。由于采用了Roe格式，该方法还可以捕获不连续流场的间断面。     

曲线网格下基于粘声分离方法的流噪声计算

在曲线网格下基于粘声分离方法对流场中的静止圆柱同声波和涡波的相互作用进行研究.首先推导了曲线坐标系下、适用于水流噪声的粘声分离方法(viscous acoustic splitting method,VASM)控制方程,并采用7点色散关系保持(dispersion-relation preserving,DRP)格式和四阶时间差分格式进行计算.然后将静止流场中圆柱壁面对声波反射的计算结果同理论值进行比较,验证了计算方法模拟水中物体对声波散射的准确性.进而模拟了旋涡行走发声的特性,并分析了流速等对声场特性的影响.     

放/吸热流体在两个充满多孔材料的竖直平行板之间作不稳定的自然对流

在一个由两块无限竖直平行板组成的管道中,充满着多孔的介质材料,使用Darcy模型(Brinkman模型的推广)的动量方程,连同能量方程,计算不可压缩、粘性、放/吸热流体在该管道中的不稳定自然对流,即Couette流动.流动是由于边界平板有不对称的加热,以及作加速运动所引起.选用合理的无量纲参数,对控制方程进行简化,通过Laplace变换进行解析求解,得到闭式的速度和温度分布曲线解,随后导出表面摩擦力和传热率.发现在竖直管道中的不同剖面,流体的流动及温度分布曲线随着时间而增加,且在运动平板附近更高.特别是,流体的速度和温度随着平板间距的增加而增加,但是,表面摩擦力和热传导率随着平板间距的增加而减小.     

速度-涡量法数值求解具有表面吹吸圆柱的绕流问题

用速度-涡量法数值求解了具有表面吹吸圆柱的绕流问题.所得高阶隐式差分方程,采用以修正的不完全LU分解作预处理器的共轭梯度法(MILU-CG),高效解出.研究了雷诺数Re=100时,各种吹吸位置、吹吸强度对圆柱尾流涡旋结构和阻力、升力系数的影响规律.指出,在圆柱肩部的吸气和在圆柱尾部的吹气,可有效地抑制尾流涡旋结构在垂直来流方向上的非对称性,达到减小升力的目的.对在圆柱肩部吸气的情形,合适选择吸气强度,还可有效减小圆柱在来流方向上所受的阻力.     

第二梯度流体的蠕变流和热传导相似解

给出了在笛卡儿坐标系中,忽略惯性的缓慢流动的二维运动方程和二阶梯度流体的传热方程．当Re1时,若从运动方程中简单地省略惯性项,则结果方程的解仍然近似有效．事实上,从无量纲的动量和能量方程也可导出这一结论．利用李群分析,知道求得的方程是对称的．李代数包括4个有限参数和一个无限参数组成的李群变换,其中一个是比例对称变换,另一个是平移变换．利用对称性求得两种不同形式的解．利用x和y坐标的平移,给出了指数形式的精确解．对于比例对称变换,更多地涉及到常微分方程,只能给出级数形式的近似解,最后讨论了某些边值问题．     

热交换多孔圆盘间三阶流体的MHD轴对称流动

在两个具有热交换可渗透的多孔圆盘之间,研究三阶流体的磁流体动力学(MHD)流动.通过适当变换,将偏微分的控制方程转换为常微分方程.采用同伦分析法(HAM)求解转换后的方程.定义了均方残余误差的表达式,并选择了最佳的、收敛的控制参数值.检测了无量纲参数变化时的无量纲速度和温度场.列表显示表面摩擦因数和Nusselt数,并分析了无量纲参数的影响.