磁场和热辐射对可变表面热通量作用下的竖直圆锥体自然对流的影响

就圆锥体表面受到可变表面热通量作用,计及磁场和热辐射的综合影响,数值研究了流经竖直圆锥体的自然对流及其热交换特点.认为流体是灰色的、吸收-发射的辐射介质,而非散射介质,通过近似变换,将自由对流区中流动的边界层控制方程,简化为无量纲方程.利用Crank-Nicol-son形式的隐式有限差分法(具有收敛快、精度高、无条件稳定的特点),求解了无量纲的控制方程.得到了数值结果,以及空气和水中的速度、温度、局部和平均的壁面剪应力、局部和平均的Nusselt数.将所得到的结果与先前文献报道的结果进行比较,发现两者有着很好的一致性.     

不确定非自治混沌陀螺仪在非线性输入下的有限时间稳定性

陀螺仪是一个非常有趣,又是永恒的非线性非自治动力系统课题,它可以显示出非常复杂的动力学行为,如混沌现象.在一个给定的有限时间内,研究非线性非自治陀螺仪鲁棒稳定性问题.假设陀螺仪系统受到模型不确定的外部扰动而摄动,系统参数并不知道,同时考虑了非线性输入的影响.为未知参数提出了适当的自适应律.以自适应律和有限时间控制理论为基础,提出非连续有限时间控制理论,来研究系统的有限时间稳定性.解析证明了闭循环系统的有限时间稳定性及其收敛性.若干数值仿真结果表明,该文的有限时间控制法是有效的,同时验证了该文的理论结果.     

二阶流体在旋转坐标系中的三维管道流动

就两个水平板构成的旋转系统,在磁场作用下分析二阶磁流体在其间的流动.下表面是一块可伸展的平面,上面是一块多孔的固体平板.选用合适的变换,将质量和动量的守恒方程,简化为耦合的非线性常微分方程组.应用最强大的分析技术,即同伦分析法(HAM),得到该非线性耦合方程组的级数解.结果用图形给出,并详细地讨论了无量纲参数Re,λ,Ha2,α和K2对速度场的影响.     

微极流体薄膜层通过以滑移速度移动的可渗透无限平板时流体特性变化和热辐射对流动和热传导的影响

微极流体薄膜层通过按滑移速度移动的可渗透无限竖直平板时,研究热辐射对混合对流薄膜层流动和热传导的影响.假定流体粘度和热传导率变化是温度的一个函数.对一些典型的可变参数值,应用Chebyshev谱方法,数值求解流动的控制方程.将所得结果与已发表文献的结果进行比较,结果是一致的.绘出并讨论了可变参数对速度、微旋转速度、温度分布曲线、表面摩擦因数和Nusselt数的影响.     

作旋转流动时非线性流体的改进模型

在圆环结构中研究拟塑性流体作圆形的Couette流动.流体的粘度依赖于对守恒方程有直接影响的剪切率,守恒方程采用谱方法求解.可以证明所采用的拟塑性模型,可以被适当地表示为典型的非线性流动.在早期研究中,为了方便数值计算,粘度表达式中只考虑了剪切率的二次项,与此不同,这里考虑了二次幂项.圆形Couette流动中弯曲的流线,造成离心的不稳定性,引起环形的漩涡,称之为Taylor漩涡.进而发现,随着拟塑性影响的增加,临界Taylor数下降.与已有圆形Couette流动的实验相比较,两者有着良好的一致性.     

粘度与温度相关时对铁磁流体作有热交换轴对称旋转流动的影响

就粘度与温度相关时,研究粘度对铁磁流体作轴对称旋转层流边界层流动的影响.铁磁流体是不可压缩非导电的,在一块固定平板上作轴对称的旋转流动,固定平板受到磁场的作用并保持恒定的温度.为了达到上述目的,首先利用众所周知的相似变换法,将耦合的非线性偏微分方程组转化为常微分方程组;然后,运用常用的有限差分法,将耦合的非线性微分方程离散化;采用MATLAB软件中的Newton法求解上述离散化方程;借助Flex PDE求解器得到最初的猜测值.在求得速度分布的同时,还就粘度与温度相关时求得了表面摩擦力、热交换率和边界层位移厚度.所得的结果用图表表示出来.     

双向分布水翼周围有势流动时的耗散自由表面解

为浸没于自由表面下部的2维水翼,建立水翼周围作耗散有势流动时的二次积分方程.假设自由表面具有能量的耗散,也就是阻尼的来源.根据耗散Green函数的无旋性近似和水翼表面的双向分布,提出了双向的面元法( doublet panel method).数值计算后得到的结果,与分析解和已有实验数据均吻合得很好.     

Maxwell流体在震荡的矩形输送管道中的流动

分析了不可压缩Maxwell流体在震荡矩形截面管道中的非稳定流动问题.利用Fourier变换和Laplace变换作为数学工具,提出了问题的解,该解可以看成稳态解和暂态解之和.大倍数时,暂态消失,解可以表示为稳态解.在极限情况的案例中给出了Newton流体的解.当震荡频率不存在时,得到了Maxwell流体在震荡矩形截面管道中流动问题的解.最后,以图形形式给出不同参数时,矩形管道正弦震荡达到稳态所需要的时间.同时,分别描绘了x和y变化时的速度曲线.     

热泳和Brown运动对太阳能辐射下热分层纳米流体边界层流动的影响

在太阳辐射下的纳米流体中,数值地研究竖向延伸壁面具有可变流条件时的层流运动.使用的纳米流体模型为,在热分层中综合考虑了Brown运动和热泳的影响.应用一个特殊形式的Lie群变换,即缩放群变换,得到相应边值问题的对称群.对平移对称群得到一个精确解,对缩放对称群得到数值解.数值解依赖于Lewis数、Brown运动参数、热分层参数和热泳参数.得到结论:上述参数明显地影响着流场、温度和纳米粒子体积率的分布.显示出纳米流体提高了基流体热传导率和对流的热交换性能,基流体中的纳米粒子还具有改善液体辐射性能的作用,直接提高了太阳能集热器的吸热效率.     

求解非线性方程组的SPH迭代方法

运用光滑粒子流体动力学方法的理论探讨求解非线性方程(组)的SPH迭代方法并通过数值试验来验证该方法的有效性。