水中上浮气泡动态特性研究

针对水中的上浮气泡,计入表面张力的作用,然后将气泡边界层内黏性效应分为法向和切向两部分,其中附加法向黏性应力通过Young-Laplace关系考虑;附加切向黏性力是基于黏性耗散能量等效原理,引入黏性修正压力代替.首先建立了轴对称和三维上浮气泡边界元模型,将数值结果与理论值和实验值进行对比分析,有良好的符合度,验证了数值模型的有效性;然后针对毫米量级上浮气泡的平衡速度与形态,讨论了气泡初始条件、表面张力和黏性对气泡上浮过程中动力学行为的影响;最后,提出了一种处理三维上浮气泡融合的数值方法,计算结果与实验现象符合良好,并且能够反映气泡融合后的复杂现象细节.     

热采耦合数学模型定量化研究及数值模拟

针对稠油油藏开发过程的薄弱环节,提出了油藏热质传递过程的黑箱分析法和白箱分析法,建立了包含蒸汽相的稠油热采耦合黑箱模型和白箱模型,使得储层温度场模型得以完整化和系统化。应用CMG软件进行数值模拟,验证了所建数学模型的合理性,并得到了孔隙度对油藏温度的影响关系。最后,对油藏热流体的指进现象进行了机理分析,并总结了热流体指进现象的产生范围。     

低温下液氦、液氖热物性的分子动力学模拟

本文基于平衡分子动力学模拟方法,采用了含量子修正项的QFH势函数和WK势函数对低温下液氦和液氖进行计算,并通过Green-Kubo公式统计得到热导率和黏性系数。结果表明:液氦和液氖的热导率、黏性系数随温度升高呈线性增大;采用QFH势函数和WK势函数比采用LJ势函数计算得到的热导率更接近实验值,且WK势函数计算结果比采用QFH势获得的结果更准确;WK势函数计算的液氦和液氖的黏性系数也与实验值非常接近。     

多管脉冲爆轰发动机外三维流场的数值计算

为研究多管脉冲爆轰发动机黏性外流场变化特点,推导了三维黏性CE/SE方法,并对7管脉冲爆轰发动机的内、外流场进行了数值计算. 7个爆轰管的排列方式是1个居中、另外6个绕其形成环状排列. 管内流场采用一维模型进行处理; 管外流场采用三维模型进行计算, 得到多管脉冲爆轰发动机黏性外流场的变化规律. 计算结果表明,此多管脉冲爆轰发动机黏性外流场中存在旋涡及多道相互作用的激波与膨胀波, 该结果对多管脉冲爆轰发动机外流场特性研究具有一定的参考价值.      

壁湍流多尺度相干结构复涡黏模型的实验研究

在湍流相干结构动力学方程中,非相干结构成分对相干结构贡献的雷诺应力的模型为涡黏性模型,即涡黏性系数乘以相干结构平均速度变形率的形式.基于非相干结构成分对相干结构贡献的雷诺应力与相干结构速度变形率之间存在相位差的事实,在理论上提出了非相干结构成分对相干结构贡献的雷诺应力复涡黏性模型的假设.应用热线测速技术,在低速风洞中对湍流边界层非相干结构成分对相干结构贡献的雷诺应力与相干结构法向速度变形率之间的相位关系进行了实验测量.通过分析湍流相干结构猝发过程中非相干结构成分对相干结构贡献的雷诺应力与相干结构速度变形率之间的相位关系,研究了相干结构雷诺应力分量与流向速度法向梯度之间的相位差沿湍流边界层法向的变化规律,肯定了湍流相干结构复涡黏性系数模型的合理性.     

Gemini表面活性剂对疏水缔合聚丙烯酰胺界面吸附膜扩张流变性质的影响

采用小幅低频振荡和界面张力弛豫技术, 考察了疏水缔合水溶性聚丙烯酰胺(HMPAM)在正癸烷-水界面上的扩张黏弹性质, 研究了不对称Gemini表面活性剂C₁₂COONa-p-C₉SO₃Na对其界面扩张性质的影响. 研究发现, 疏水链段的存在, 使HMPAM在界面层中具有较快的弛豫过程, 扩张弹性显示出明显的频率依赖性. 表面活性剂分子可以通过疏水相互作用与聚合物的疏水嵌段在界面上形成类似于混合胶束的特殊聚集体. 表面活性剂分子与界面聚集体之间存在快速交换过程, 可以大大降低聚合物的扩张弹性. 同时, 聚合物分子链能够削弱表面活性剂分子长烷基链之间的强相互作用, 导致混合吸附膜的扩张弹性远低于单独表面活性剂吸附膜.     

高雷诺数流动理论、算法和应用的若干研究进展

在黏性流体力学的历史发展中,Navier-Stokes (NS)方程组的 简化理论、相应算法和应用构成了不同历史时期的学科前沿、核心内 容的应用热点。以此为线索,简要评述经典边界层、多层(三层)边界 层、干扰边界层、扩散抛物化(DP) NS方程诸理论、相应算法和应用的 若干研究进展;诸理论之间以及他们与实验的关系;简化湍流计算的 一点注释以及物理分析和数值模拟相结合的一些问题。     

黏弹性结构振动阻尼等效化方法的讨论

基于能量等效的原则将黏弹性结构振动阻尼等效简化成黏性阻尼模型来处理是工程上常用的方法.本文首先介绍了能量等效法,并提出了一种基于系统特征值相等原则的等效方法;详细讨论并比较了这两种黏性阻尼等效方法所得到的等效系统,指出基于能量、特征值等效的原则实质上分别等价于系统的频率响应函数、频率响应函数幅值的等效性.     

环形截面螺旋管道内二次流动特性的研究

从曲线柱坐标系下的N-S方程出发,以曲率和挠率为小参数,采用摄动法求解了环形截面螺旋管道内的黏性流动,给出了完全二阶摄动解,结果表明：当挠率为零时,二次流表现为上下对称的四个涡;当挠率不为零,涡的对称性遭到破坏,二次涡的强度和个数受De数和环形截面内外径之比δ的影响,轴向速度最大值在De数较小时靠近管道的内侧,随着De数的增加,其最大值向外侧移动。     

高黏性流动有限元模拟的迭代稳定分步算法

分步算法已被广泛应用于数值求解不可压缩N-S方程. Guermond等认为时间步长必须大于 某个临界值方能使算法稳定. 然而在高黏性流动模拟中,已有的显式和半隐式分步算法由于 其显式本质,必须采用小时间步长计算,不但降低了计算效率,同时也常与为使分步算法稳 分步算法已被广泛应用于数值求解不可压缩N-S方程. Guermond等认为时间步长必须大于 某个临界值方能使算法稳定. 然而在高黏性流动模拟中,已有的显式和半隐式分步算法由于 其显式本质,必须采用小时间步长计算,不但降低了计算效率,同时也常与为使分步算法稳 定必须满足的最小时间步长要求冲突. 本文目的是构造一种含迭代格式的分步算法,它能在 保证精度的前提下大幅度地增大时间步长. 方腔流和平面Poisseuille流数值计算结果证实 了此特点,该方法被有效应用于充填流动过程的数值模拟.