超声速尾涡的稳定性分析

从Ｎ－Ｓ方程出发,通过正则模方法,研究了超声速尾涡的绝对／对流不稳定性性质．计算了流动的稳定性特征随马赫数Ｍ,周向波数ｎ．,轴向自由流速度Ｗ０和旋转度ｑ等流动参数的变化规律,找到了绝对／对流不稳定区域的边界．通过比较发现,马赫数的增加使流动由绝对不稳定向对流不稳定乃至稳定转化．在所计算的参数范围,周向波数的增加加速了这一转化过程,而且,轴向速度的增加,同样使流动向着稳定的方向转化．同时还分析了不同旋拧程度的流动受可压缩影响的不同．这些结果对于了解旋拧流动稳定性的物理机理以及进行流动控制都有着重要意义．     

Linear Rayleigh-Taylor instability analysis of double-shell Kidder's self-similar implosion solution

This paper generalizes the single-shell Kidder's self-similar solution to the double-shell one with a discontinuity in density across the interface. An isentropic implosion model is constructed to study the Rayleigh-Taylor instability for the implosion compression, A Godunov-type method in the Lagrangian coordinates is used to compute the one-dimensional Euler equation with the initial and boundary conditions for the double-shell Kidder's self-similar solution in spherical geometry. Numerical results are ob...     

电场作用下导电射流稳定性的理论与实验研究

建立导电射流在径向电场作用下的线性稳定性粘性模型,通过正则模方法,推导了轴对称和非轴对称模态下的色散关系,通过计算求得增长率随波数及电欧拉数的变化,并在理论上预测了最有可能波长.选用酒精和酒精甘油混合物作实验液体,观察了径向电场对射流不稳定性行为的影响规律,并测量射流表面波的波长.实验结果和理论结果在定性方面取得了较好的一致.但通过与实验比较,理论预测的最有可能波长在非轴对称模态出现较大偏差,普遍比实验结果小.而且,实验表明,最大增长率并不是判断主导模态的好标准,因为在非轴对称的最大增长率小于轴对称的最大增长率情况下,实验显示非轴对称模态要比轴对称模态明显了.因此,对于非轴对称的不稳定机理,需要进一步研究.对轴对称模态,理论给出了较好的预测.     

关于Orr—Sommerfeld方程的Chebyshev谱方法的讨论

本文讨论了Ｏｒｒ－Ｓｏｍｍｅｒｅｌｄ方程的各种Ｃｈｅｂｙｓｈｅｖ谱离散方法，数值证明了Ｃｈｅｂｙｓｈｅｖ配置法离散Ｏｒｒ－Ｓｏｍｍｅｒｆｅｌｄ方程没有伪谱，并以此构造了适于任意平面平行速度剖面情形，对时间和时空稳定性模式一致有效的无伪谱的离离散方法，其中，对时空稳定性问题本文给出了一种新的迭代法可以快速有效地求出复频率的鞍点，对平面Ｐｏｉｓｅｕｉｌｌｅ流，Ｂｌａｓｉｕｓ边界层流和Ｇａｕｓｓ模型尾迹     

双流体Poiseuille-Rayleigh-Bénard流动中脉冲扰动的时空演化

采用混合有限元方法考察了计及Soret效应的双流体Poiseuille-Rayleigh-Bénard流动在初始脉冲扰动下的时空演化过程.计算表明,在不同的参数下流动有着不同时空演化特征(稳定,对流不稳定或绝对不稳定),这些数值结果与由正则模方法的线性稳定性理论分析结果是完全一致的.     

微尺度后台阶流动的Monte Carlo直接模拟

对DSMC方法中压力边界条件的实现给出了一种改进的方法,并分区模拟了微尺度后台阶气体流动,得到了其流动的一般典型结构.计算结果表明经典后台阶流动中的回流区在一定参数范围内仍然存在,但上壁面的分离区消失.讨论了流动参数对流动结构的影响,并给出了再附长度与流动参数的关系.     

森林覆盖对大气边界层风速的影响

研究地-气相互作用时,地面森林覆盖的影响是个重要因素,研究森林内部及其上方湍流流动对研究地-气间的动量、热量和质量交换有着重要意义。本文利用湍流模式计算了森林对大气边界层内Ekman风速螺旋,特别是近地面风速剖面的影响。     

旋拧射流的线性稳定性研究

用Chebyshev谱配置法求解柱坐标下线化不可压缩Navier-Stokes方程,分析喷管出口附近粘性旋摈射流的线性稳定性,为了研究离心不稳定对线性增长率的影响,本研究中基本流的周向速度可以是离心稳定的,也可以是离心不稳定的,结果表明在一定参数下旋摈能增强扰动的线性增长率,且对于离心不稳定的剖面增长率升高更大,对于离心稳定的速度型,有旋拧时轴对和我模态的增长率轻微下降,而负周向波数扰动的增长率明显上升,对于离心不稳定的速度型,可以观察到优势模态由低波数量的Kelvin-Helmholtz(K-H)不稳定波转换到高波数时的离心不稳定。     

关于植被中湍流的研究

本文从实验和模式理论两个方面介绍了近年来在植被湍流研究方面的进展.实验研究表明,植被内湍流是高度间歇性的,大尺度涡在湍流输运中起主导作用.植物枝、干、叶打碎了大尺度涡,产生的迹湍流中的小尺度涡更容易耗散成热。因此,植被内能量不按一般的能量级串理论预示的方式进行,而要发生所谓“短路”现象,使得功率谱曲线的斜率在惯性区比-2/3律更负.现有的高阶封闭模式虽然取得了很大成功,但在模拟湍流强度上高估了其大小,还需根据实验加以改进.      

微尺度泊肃叶流的高阶连续模型分析

分别从分子运动论及连续流理论出发,对体积力驱动的微尺度平面泊肃叶(Poiseuille)流的横向分布特征进行了分析. 分子水平模拟采用直接模拟蒙特卡罗(direct simulation Monte Carlo, DSMC)方法;连续流理论则主要考察了伯内特(Burnett)及超伯内特(Super-Burnett)等高阶连续模型,在平行流假设下,获得一组高阶非线性常微分方程,补充完整的边界条件,并应用龙格-库塔(Runge-Kutta)方法求解. 结果表明,即使对于过渡领域流动,高阶连续模型可以给出与DSMC 结果完全相符的压力分布,而速度分布当努森(Knudsen)数约为0.2时即在壁面开始出现偏差;对于温度的横向分布,伯内特模型回复到纳维-斯托克斯(Navier-Stokes)水平,不能得到与DSMC一致的双峰结构,而超伯内特模型在滑移流动领域与DSMC定性相符,在过渡领域却仅能正确预测主流区温度分布,壁面附近差异明显;横向热流与纳维-斯托克斯模型预测接近,但机理上存在本质区别. 本文结果提示选用连续模型时,不仅要根据流动参数来判断,还可以根据所关注的物理量来进行调整,适度扩大连续模型的适用范围. 但即使采用高阶本构关系,连续模型仍然不能完全描述壁面附近区域的非平衡效应(如努森层效应),这是试图扩大连续模型适用范围时必然会遇到的困难.