壁面效应对剪切稀化流体内气泡上浮特性的影响

数值研究了壁面效应对剪切稀化流体内气泡上浮运动特性的影响,气液两相的界面捕捉采用流体体积(VOF)法,剪切稀化流体流变特性和气液相间表面张力的计算分别采用Carreau模型和连续表面张力模型.详细研究了不同流变指数下,壁面效应对气泡形状、液相流场和气泡终端速度的影响.结果表明,强的壁面效应或弱的剪切稀化程度会限制气泡的变形和尾涡的形成,使气泡的终端速度减小;气泡终端速度最易受壁面效应的影响;强的壁面效应和强的剪切稀化程度会导致高剪切速率区域出现在壁面附近,引起壁面附近液相表观黏度大幅度的下降.     

泥石流对速流结构的磨损作用研究

泥石流对砼防治结构的磨损是泥石流研究极其薄弱的环节,泥石流磨损大大缩短了防治结构的有效使用年限．作为大型特大型公路泥石流有效防治结构的速流结构,因泥石流的磨损使其有效使用寿命缩短了近三分之一．基于泥石流两相流流速计算理论,研究了泥石流对速流结构的磨损机理,包括均质浆体对速流槽的磨蚀机理和固相颗粒对速流槽的切削机理;基于牛顿运动原理建立了泥石流液相浆体及固相颗粒的磨损动力学方程;运用量纲分析法构建了速流槽磨损量计算式,计算结果与实际情况吻合．研究成果为速流结构的有效设计提供了理论依据．     

带激波的一维非定常两相流动的数值模拟

本文将处理带激波的单相气体非定常流动问题的两种高分辨数值方法(随机取样法和二阶GRP有限差分法)推广应用于气固悬浮体(亦称含灰气体)两相情况,计算了含灰气体激波管中两相激波特性、波后流场结构及气固两相流动参数随时间的变化.数值结果表明:这两种方法均能给出带有尖锐间断阵面的两相激波松弛结构.二阶GRP方法在计算精度和机时耗用等方面优于随机取样法.     

自由来流湍流与三维壁面局部粗糙诱导平板边界层不稳定T-S波的数值研究

采用直接数值模拟（DNS）方法,研究了在自由来流湍流与三维壁面局部粗糙作用下平板边界层内诱导产生不稳定T-S波的物理问题.数值结果可知,在平板边界层内发现了二维和三维T-S波组成的波包空间序列以及求得了波包向前传播的群速度大小,从而证明了自由来流湍流与三维壁面局部粗糙作用是激励平板边界层内诱导产生不稳定T-S波的一种机制.随后,建立了平板边界层内被激发的二维和三维T S波的初始幅值与自由来流湍流度,三维壁面局部粗糙的流向长度、展向宽度及法向高度之间的关系.这一问题的深入研究,进一步完善了流动稳定性与湍流理论.     

计入气穴的水下爆炸作用下结构流固耦合三维数值模拟

水下爆炸在结构物面附近产生的气穴现象,严重影响水下爆炸作用下的流固耦合动响应,是舰船水下爆炸领域的难点,传统的边界元方法、有限元方法(FEM)难以解决水下爆炸气穴现象这类强非线性问题．针对此问题,计及流体中的气穴现象,考虑流体的可压缩型,忽略流体粘性,建立水下爆炸瞬态强非线性流固耦合三维数值模型,采用流体谱单元方法(SEM)和结构有限元方法求解该模型．计算结果表明:相对有限元法,谱单元法具有更高的计算精度,且谱单元解与解析解、试验值吻合良好．在此基础上,结合ABAQUS软件,分别探讨三维球壳、船体板架在水下爆炸作用下的瞬态流固耦合机理,给出气穴区域及其对水中结构物动响应的影响特征,旨在为舰船水下爆炸瞬态流固耦合问题的相关研究提供参考．     

两相流中柱状固粒对流体湍动特性影响的研究

对含柱状固粒的两相流场,建立了包含柱状固粒对流场影响的流体脉动速度方程,在求解脉动速度方程的基础上,经平均得到流体的湍流强度和雷诺应力.将该方法用于槽流湍流场的求解,并与单相流实验结果进行了比较.计算中变化柱状固粒的参数,给出了固粒的体积分数、长径比、松驰时间对流场湍动特性的影响,说明粒子对流场的湍动特性起着抑制作用,其抑制的程度与粒子的体积分数、长径比成正比,与粒子的松弛时间成反比.     

供应链纵向结构对EPR政策激励效果的影响研究

为了揭示供应链纵向结构对EPR政策激励效果的影响,本文通过构建EPR政策约束下由上游制造商和下游客户所组成的供应链决策模型,分别在纵向一体化和纵向分离两种典型的供应链纵向市场结构下,考察了EPR政策对制造商环保性能和可循环性设计决策的激励影响。结果表明:在不同的供应链纵向结构下,由于制造商与客户之间的利益协调机制存在着差异,使得EPR政策对制造商环境设计选择的激励效果将发生变化。在纵向一体化结构下EPR政策对制造商可循环性的激励效果更强;而EPR政策对环保性能的激励在哪种供应链纵向结构下更强是不确定的,最终还取决于行业本身在生产成本和环境成本等方面的特征。最后,基于本文的研究结论给出了EPR政策与产业政策相配套的政策建议。     

双向流固耦合作用下狭窄左冠状动脉内两相血流分析

基于血流与血管壁间双向流固耦合作用,将血液设为两相流体,运用计算流体力学方法对左冠状动脉内血流进行瞬态数值模拟.研究了一个心动周期内典型时刻下左冠状动脉内血流分布特性,并与Newton(牛顿)血液和两相血液模型对比,分析了两相血液和流固耦合作用对血流特性的影响.结果表明,左冠状动脉左回旋支远段和钝缘支近心端外侧分布了低速涡流区,该区域内壁面切应力和红细胞体积分数均较小,为动脉粥样硬化的形成与发展提供了合适的生理环境.左冠状动脉分叉处管壁形变量较大,引起管壁内膜功能发生紊乱,促进了粥样硬化斑块的形成.3种血液模型对比可知,红细胞的流动特性对血流速度及壁面切应力等血流动力学特性影响较大,双向流固耦合模型更符合真实的血液流动情况.     

运动壁面槽道流动的直接数值模拟

采用谱方法,在曲线坐标系下对不可压缩Newton流体的N-S方程进行求解,采用定义在物理空间中的流动物理量以避免使用协变、逆变形式的控制方程．在计算空间采用Fourier-Chebyshev谱方法进行空间离散,时间推进采用高精度时间分裂法．为了减小时间分裂带来的误差,采用了高精度的压力边界条件．与其他求解协变、逆变形式控制方程的谱方法相比,该方法在保持谱精度的同时减小了计算量．首先通过静止波形壁面和行波壁面槽道湍流的直接数值模拟,对该数值方法进行了验证;其次,作为初步应用,利用该方法研究了槽道湍流中周期振动凹坑所产生的流动结构．     

介质与结构三维动力相互作用分析的半解析边界元—半解析有限元结合法

本文将半解析边界元一半解析有限无结合法用于介质与结构的动力相互作用研究:用半解析边界元法分析具有复杂地表面的半无限介质,用半解析有限元法分析具有任意截面形状的柱体结构,利用介质与结构交界面上的位移相容条件和力平衡条件,将介质与结构联系起来。联立京解上述半解析边界元方程和半解析有限元方程,对应每一时间步进,可同时求出介质与结构交界面上的位移、速度、加速度和相互作用力以及地表面的运动情况.与目前广泛研究的边界元—有限元结合法相比,本方法在介质与结构二个个区域各降低了一维空间,因而离散单元数和计算工作量大幅度减少,人工输入数据非常简单.文中还考虑了地下结构的长跨比效应、厚度效应和介质效应.     

FENE-P流体混合层中拟序结构的研究

采用FENE-P模型对高雷诺数下二维粘弹性混合过程中拟序结构的演变进行了数值研究.由于对聚合物应力场采用了适当的滤波措施,得到了较AH更宽参数范围内FENE-P流体混合层流场中拟序结构的运动特性,计算结果表明:在流场中加入聚合物,基波和次谐波的发展受到抑制,涡量扩散加强,减慢了配对时两涡核的旋转运动,这种影响随Weissenberg数的增大而减小,但却随参数b的增大而加强.另外,与相同溶液粘度下的牛顿流体相比,配对过程中涡量完全合并的时刻延迟了.     

Pin c and Lipschitz Structures on Products of Manifolds

The topological condition for the existence of a pin ^c structure on the product of two Riemannian manifoldsis derived and applied to construct examples of manifolds havingthe weaker Lipschitz structure, but no pin ^c structure.An example of a five-dimensional manifold with this property is given;it is pointed out that there are no manifolds of lower dimension withthis property.     

On the design of an upwind scheme for compressible flow on general triangulations

We discuss the design features and mathematical background of an explicit upwind finite-volume method to simulate non-stationary flow of a compressible, inviscid fluid. One of the design goals was the rigorous mathematical justification of each ingredient of the method. The method itself contains elements from finite-difference methods as well as finite-element methods and is formulated in a finite volume framework. The use of well-known algorithmic ingredients in a new framework results in a robust time-accurate scheme. To be able to easily handle complex geometries as well as adaption algorithms a tringale-based formulation was chosen. Numerical tests for two-dimensional flow are presented.     

Analysis of the evolution of an eddy system based on the Boltzmann equation

The Boltzmann equation is used to analyze the evolution of a two-dimensional eddy system in a viscous compressible gas with periodic boundary conditions and Taylor-Green initial conditions.     

基于剪切效应纤维梁单元的结构非线性有限元数值模拟

基于Euler-Bernoulli梁理论的经典纤维模型忽略了剪切变形给截面带来的影响,为了得到更加精确的梁单元模型,该文基于考虑剪切效应的纤维梁单元,根据Timoshenko梁理论,推导了该纤维梁单元的刚度矩阵,并结合弹塑性增量理论,同时考虑了几何非线性和材料非线性的双重影响,建立了压弯剪复杂应力状态下结构非线性有限元...     

固壁近旁Stokes流中粘性液滴的运动和变形

发展了一种模拟固壁近旁轴对称Stokes流中粘性液滴的运动和变形及直接计算固壁上应力的边界积分方法．用此方法对不同的液滴-固壁初始相对间距、粘度比、表面张力和浮力联合参数以及环境流动参数情况进行了数值实验．数值结果显示,由于环境流动和浮力的作用,随着时间的推进,液滴在轴向压缩,在径向拉伸．当环境流动的作用弱于浮力作用时,随着时间的推移,液滴上升并向上弯,固壁上由液滴运动所引起的应力不断减小．当环境流动的作用强于浮力作用时,随着时间的推移,液滴变得越来越扁．在这种情形,当大初始间距时,壁面上的应力随液滴的演变而增大;当小初始间距时,由环境流动、浮力及壁面对流动的较强作用的联合影响,此应力随液滴的演变而减小．由于液滴运动所引起的壁面应力的有效作用仅限于对称轴附近的一个小范围内,且此范围随液滴与固壁的初始间距增大而增大．应力的大小随初始间距增大而大为减小．表面张力对液滴变形有阻止作用．液滴粘性会减小液滴的变形和位置迁移．