二维空腔黏性流的格子Boltzmann方法模拟

用13速六方格子BhatnagarGrossKrook(缩写为BGK)模型模拟二维空腔黏性流.给出了上边界流体作匀速运动时,具有不同雷诺数的空腔黏性流的流场速度分布情况,模拟了在雷诺数Re=3000时,流场中的涡旋形成过程及流场稳定后,腔内密度、压力和温度的分布情况 关键词：     

自由涡尾迹方法中涡核尺寸对风力机气动计算的影响

涡核模型中的涡核尺寸对自由涡尾迹(free vortex wake,FVW)方法准确预估风力机气动特性至关重要,涡核尺寸包括初始涡核半径和由于耗散效应涡核半径在尾迹中的增长.FVW方法中涡线控制方程离散采用三步三阶预估校正格式,涡核模型采用经典Lamb-Oseen模型,并考虑了涡耗散效应和拉伸效应.首先,通过气动载荷和叶尖涡涡量平均值的分析得到初始涡核半径的取值范围;然后,根据叶尖涡耗散特性的分析,确定体现涡黏性耗散效应涡核半径增长的经验常数的取值;最后,分析了涡核尺寸对叶尖涡结构的影响,进一步验证初始涡核半径和涡黏性耗散经验常数的取值对风力机气动计算的影响.结果表明:当初始涡核半径大于50%弦长时,FVW方法收敛稳定且能准确预估风轮气动载荷;综合风轮气动载荷和叶尖涡耗散特性,初始涡核半径取60%到70%弦长为宜,且对应的涡黏性耗散经验常数取值也不同;风轮气动载荷和叶尖涡结构的准确预估主要受初始涡核半径影响,经验常数对其影响不大,而经验常数主要影响风轮下游尾流场叶尖涡的耗散特性.      

黏性土宏细观参数相关性研究

运用颗粒流程序中的bond原理结合Mohr-Coulomb破坏准则对黏性土双轴试验进行了数值模拟,探讨了黏性土宏观强度指标与其对应的细观参数之间的关系.分析结果表明,黏性土内摩擦角与颗粒摩擦角呈线性关系,黏性土黏聚力-颗粒接触强度两者拟合曲线的斜率与颗粒间摩擦系数呈幂函数关系,且两者的相关性都很好.通过该宏细观关系,得出上海第②层褐黄色粉质黏土细观参数,对其进行了双轴试验的颗粒流模拟,计算得到的应力应变曲线与实测结果一致.研究成果对于黏性土细观参数的取值及颗粒流模拟具有指导意义.     

液体黏性调速起动瞬态过程数值模拟研究

为揭示油膜挤压效应对液体黏性调速起动过程的影响,本文采用有限元素法联立求解修正瞬态雷诺方程、能量方程、润滑油黏温方程等对调速起动过程进行数值模拟研究.结果表明由于油膜在调速起动过程中逐渐减薄,挤压效应对油膜承载力产生较大的影响,但在起动过程的不同阶段其影响不同.在起动过程开始阶段,油膜挤压效应的影响较小,随着油膜的减薄,挤压效应对油膜承载力的影响越来越显著.调速起动试验验证了这一结果的正确性.     

含磺酸甜菜碱两性离子共聚物P(AM-co-VPPS)的合成及盐溶液性质

4-乙烯基吡啶(4-VP)与1,3-丙烷磺内酯在80℃下反应20h,合成了4-乙烯基-1-(3-磺丙基)吡啶内嗡盐(4-VPPS);并在水溶液中与丙烯酰胺(AM)单体进行自由基共聚合,获得了同时含正负离子基团的磺酸甜菜碱两性离子共聚物P((AM-co-VPPS));采用红外光谱和1H-NMR对共聚物结构和组成进行了表征;进而考察了单体组成、引发剂用量、单体总浓度及反应温度对两性离子共聚物特性黏数的影响.通过考察单体投料比与共聚物组成的关系,利用Finemann-Ross和Kelen-Tudos方法,获得AM和4-VPPS单体对的竞聚率分别为2.01、8.71和1.99、8.44.共聚物溶液性质研究结果表明,P(AM-co-VPPS)在含NaCl和CaCl2的水溶液中的特性黏数都比纯水中的大,表现出明显的反聚电解质行为.特性黏数增加的程度随共聚物中4-VPPS单元的含量和水中盐浓度增加而增大;当共聚物中4-VPPS摩尔含量为10.2%时,其在1mol/LNaCl、2mol/LNaCl和2mol/LCaCl2水溶液中特性黏数与在纯水中相比,分别增加47.3%、56.7%和56.8%.     

基于修正偶应力理论和微分变换法的输流微管自由振动

考虑黏性流体在微管道内作层流运动,给出了黏性流体在微圆管中的速度分布方程。利用修正偶应力理论和Euler梁模型建立细长微管模型,根据虚功原理推导输流微管流-固耦合振动方程,应用微分变换法计算微管道系统的固有频率。通过与有限差分法求解结果对比,证明微分变换法具有较高的精度。随后,研究了流体黏性、微管材料内禀特征尺寸和预应力对固有频率的影响。最后,分析了流体临界流速与预应力的关系。数值结果表明：在流体平均速度相同的条件下,考虑流体黏性时微管各阶固有频率偏低,并且平均速度越大,这一趋势越明显。     

水平圆管内黏性流动的能量损耗

本文分析了黏性流体在水平圆管道中做层流流动时,能量损耗和热量的来源与分布,纠正了对黏性流体伯努利方程中能量损耗项的一种错误认识.     

风力机致动体模型研究

在风力机流场及其气动性能分析中,计算流体动力学(CFD)方法已受到越来越广泛的关注。近年来出现的致动模型,以在流场中添加体积力源项的形式模拟风力机与三维流场之间的相互作用,极大简化了CFD计算的网格前处理过程、降低了三维CFD计算的网格数量,为大尺度风场的工程计算提供了有效途径。本文研究了致动模型中体积力源项的分布形式,以前期建立的黏性无黏耦合模型为基础构建了新型致动体模型。该模型基于黏性无黏耦合模型提供的压力分布,在叶片真实的三维几何表面布置体积力源项,从而在源头上降低了致动模型所引入的体积力源项分布误差,提高了现有致动模型对叶片三维几何形状的计算精度。     

Diffusive Regularization Inverse PINN Solutions to Discontinuous Problems北大核心CSCD

双曲守恒律方程间断问题的求解是该类方程数值求解问题研究的重点之一.采用PINN (physics-informed neural networks)求解双曲守恒律方程正问题时需要添加扩散项,但扩散项的系数很难确定,需要通过试算方法来得到,造成很大的计算浪费.为了捕捉间断并节约计算成本,对方程进行了扩散正则化处理,将正则化方程纳入损失函数中,使用守恒律方程的精确解或参考解作为训练集,学习出扩散系数,进而预测出不同时刻的解.该算法与PINN求解正问题方法相比,间断解的分辨率得到了提高,且避免了多次试算系数的麻烦.最后,通过一维和二维数值试验验证了算法的可行性,数值结果表明新算法捕捉间断能力更强、无伪振荡和抹平现象的产生,且所学习出的扩散系数为传统数值求解格式构造提供了依据.     

低雷诺数流理论

最近,严宗毅教授编著的《低雷诺数流理论》已由北京大学出版社出版（2002年）.本书是适合于从事缓慢或小尺度黏性流动研究和有关工程技术人员参考的一本不可多得的专著,也是供高等院校有关专业研究生和高年级学生学习的一本优秀教材. 近30年来,为适应环境、生物、化学工程广泛应用