湍流边界层等动量区演化机理的实验研究

等动量区是瞬时流场中流体动量接近的局部区域,其生成和分布与相干结构密切相关.对等动量区的研究有助于更深入认识湍流边界层相干结构,但目前对其演化过程还缺乏实验支持和机理分析.设计并使用移动式高时间分辨率粒子图像测速技术(TRPIV)系统对光滑平板湍流边界层进行了跟踪测量,用滤波方式对数据进行降噪,结合对直接数值模拟数据的...     

超声速湍流边界层密度脉动小波分析

以基于纳米示踪平面激光散射技术的密度场测量方法获得的Ma=3.0平板湍流边界层密度场实验数据为基础,采用小波方法对湍流边界层密度脉动进行了多尺度与动态特性分析.研究表明,近壁区密度脉动概率密度呈偏离高斯分布,大尺度分量对湍流边界层密度脉动起主导作用,小尺度分量使概率密度呈"M"型分布;采用希尔伯特变换对幅度调制效应进行分析,结果表明超声速湍流边界层近壁处外层大尺度密度偏移会导致内层小尺度密度脉动的局部增强或减弱;采用基于小波变换的时变谱密度估计对边界层不同高度的密度脉动进行分析,结果表明脉动主要分布在1 MHz以内,主导频段的密度脉动间歇性明显;随着时间的发展,大部分脉动存在频率从高频过渡到低频,幅值先增加后减少的规律;随着高度的增加,对数区脉动主要分布在105 Hz以下,尾迹区则集中在105 Hz以上,边界层与主流交界处的脉动主要分布在两者相互作用形成的大尺度结构附近,脉动能量从近壁面到主流区呈现先升高后降低的变化规律.     

戈壁地区近地面折射率结构常数统计特性分析

利用温度脉动仪对大气折射率结构常数进行测量,通过在铁塔上不同测量高度架设温度脉动仪,对戈壁地区近地面层开展长期连续测量。从各测量高度折射率结构常数的累积概率、偏度与峰度、季节变化、高度经验关系等四个方面对大量实验数据统计分析,结果表明：测量地区大气折射率结构常数白天和夜间的累积概率以18 m为区别界限,表现出明显的不同;所有测量高度折射率结构常数的概率分布均表现出右偏、平峰特性;季节变化对低层折射率结构常数的影响更为明显;测量地区折射率结构常数随高度变化的经验公式表明,白天折射率结构常数随高度递减接近-2/3指数,夜间折射率结构常数的高度变化则是表现出层次性,低层折射率结构常数随高度递减接近-0.16指数,而高层变化则接近-1.05指数。     

POD与MSM原理和应用的对比分析

为揭示本征正交分解(proper orthogonal decomposition, POD) 与模态叠加法(mode superposi-tion method, MSM) 在基本原理和工程应用中的异同,对POD 和MSM 的数理基础进行了对比性分析;通过风洞试验及动力响应时程分析获得了一座冷却塔的表面脉动风载荷及其脉动响应,以此两个时空随机场为例对POD 和MSM 两种方法的应用进行了对比性阐述. POD 和MSM 均通过引入空间模态和相应的时间坐标,经线性叠加来实现对时空随机场的分解与重建,但两者的应用对象并不一致:前者多用于已知随机载荷场的分析而后者多用于未知结构响应的计算. 两者空间模态和时间坐标的提取方法和数理意义以及各模态对原随机场的贡献等亦不相同. 尽管POD 和MSM 两种方法所得空间模态均有正交性,但时间坐标的正交性仅存在于POD 方法,故POD 各阶模态的本征值之和可以完全反应对原随机场的贡献,而MSM 的模态贡献则存在一定的耦合性.     

空间环境之地磁(电)探测

地球磁场是随着地球的演化而形成的。     

超声脉动环颈动脉局域脉搏波速检测性能评估

基于超声同时检测血流速度(U)和管腔直径(D)脉动变化的血流量-横截面积(QA)和直径-速度(ln (D) U)法是当前局域脉搏波速(PWV)检测的研究热点。通过仿真和临床实验系统比较了QA与ln (D) U方法的检测精度。对临床实测的颈动脉管腔半径和中心血流速度脉动变化,利用FIELDⅡ建立估计PWV的理论模型。30例仿真结果表明,QA法和ln (D) U法检测PWV与理论预设值的归一化均方根误差分别为0.30±0.08和0.45±0.13;两个年龄组20例临床结果表明,QA法和ln (D) U法对同一受试者连续两次颈动脉PWV检测的相关系数为0.94,变异系数分别为12.08V和13.17V。仿真和临床实验结果均表明QA法局域PWV的检测性能更好。     

高温空气燃烧炉内湍流混合特性的数值研究

应用自行研发的三维流动、燃烧、传热和污染物NO_x湍流生成的数值模拟程序,对高温空气燃烧实验模型炉进行了湍流扩散燃烧混合特性的数值模拟.数值预报了燃烧室内气体燃料和空气的混合物分数及其湍流脉动的三维分布.数值研究结果表明:在一定的几何条件和气体动力学条件下,高温空气燃烧的湍流混合在更广泛的区域内以较小梯度的进行;混合物分数的脉动主要分布在燃烧区,这表明高温空气燃烧的火焰厚度更大,具有燃烧释热更趋均匀的特性.数值模拟结果与相关的实验结果有相同的规律.     

非压缩性流体的湍流理论

本文是作者50年的湍流研究工作的一个总结. 整个研究工作分成4个阶段. 第一阶段是在上一世纪的40年代,提出研究湍流必须研究脉动速度场,给出了湍流模式理论的基础. 第二阶段是上一世纪的50年代到60年代,提出了先求解后平均的旋涡结构的湍流统计理论. 第三阶段是上一世纪的70年代,他和黄永念提出了准相似性假设,完成了均匀各向同性湍流统计理论的工作. 第四阶段是上一世纪的80年代到90年代初,提出了广义准相似性假设,给出了处理一般具有剪应力的湍流流动的奇阶截断法和逐级逼近法.     

水中爆炸气泡脉动流场的数值计算

由一维不可压流体力学理论,考虑到爆轰产物的等熵膨胀,建立了水中爆炸气泡脉动流场的基本方程。采用龙格－库塔数值方法计算了气泡脉动半径、周期及水中压力,计算结果与实测数据吻合较好。