钝体尾流控制机理及方法研究进展

首先从涡脱落生成理论出发对钝体尾流控制方法进行了分类,并简单介绍了国内尾流控制研究情况. 之后介绍了我们用窄条或小方柱取代小圆柱后,对Strykowsky和Sreenivasan 控制方法的改进及其在高雷诺数下对圆柱和方柱尾流涡脱落的有效抑制情况, 并探讨了控制件钝度对抑制效果的影响.第3部分用实验数据对各个涡脱落生成模型做了分析与检验, 指出控制件方法的机理与改变钝体分离位置、减小钝体背压吸力、改变流动的展向相关性、 防止钝体两侧剪切层相互作用等无关,而与钝体近尾流速度剖面的局部修正及其稳定性的改变有关. 最后简单介绍了控制件方法今后研究工作展望及其工程应用前景.     

模型昆虫翼作非定常i运动时的气动力特性

基于Navier-Stokes方程的数值解,研究了一模型昆虫翼在小雷诺数(Re=100)下作非定常运动时的气动力特性.这些运动包括翼启动后的常速转动,快速加、减速转动,常速转动中快速上仰(模拟昆虫翼的上挥或下拍、翻转等运动).有如下结果在小雷诺数下,模型昆虫翼以大攻角(α=35°)作常速转动运动时,由于失速涡不脱落,可产生较大的升力系数.其机理是翼转动时,翼尖附近(该处线速度大)上翼面压强比翼根附近(该处线速度小)的小得多,因而存在展向压强梯度,同时存在着沿展向的离心力,此展向压强梯度和离心力导致的展向流动在失速涡的轴向方向,其可避免失速涡脱落.模型昆虫翼在快速加、减速转动和快速上仰运动中,虽然雷诺数小,但由于在短时间内产生了大涡量,也可产生十分大的气动力,例如在快速上仰运动中,升力系数可大于10.     

三维斯托克斯流动在扁球坐标系中的基本解及其应用

通过把Lamb基本解中的调和函数转换为扁球坐标系下的表达式,这项研究成功地得到了一个新的Stokes流动三维基本解.此基本解可用于解决任意多个扁椭球处于任意位置和方向时的流动问题.应用最小二乘法,三维流动问题中常遇到的收敛性差的困难在此得以完全克服.结果表明该方法具有准确度高,收敛性好和计算量小的特点.由于扁球可用于模拟从圆盘到圆球的多种物体形状,此基本解被用于系统地分析了各种几何因素对两个扁球所受力和力矩的影响.为了显示此方法的通用性,该基本解还用于研究了两例三个扁球的问题.     

Squeeze flow of a second-order fluid between two parallel disks or two spheres

The normal viscous force of squeeze flow between two arbitrary rigid spheres with an interstitial second-order fluid was studied for modeling wet granular materials using the discrete element method. Based on the Reynolds‘ lubrication theory, the small parameter method was introduced to approximately analyze velocity field and stress distribution between the two disks. Then a similar procedure was carried out for analyzing the normal interaction between two nearly touching, arbitrary rigid spheres to obtain the pressure distribution and the resulting squeeze force. It has been proved that the solutions can be reduced to the case of a Newtonian fluid when the non-Newtonian terms are neelected.     

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世界的复杂与物理基本定律的简单形成鲜明的对比.近年来,大量的研究致力于存在复杂输出的系统,这些研究并没有建立任何新的物理定律,但提供了接近复杂系统的适当的途径[1].从经典力学的牛顿三定律到量子力学的薛定谔方程,我们学习的物理定律是如此清晰而简洁,而在物理教室之外望去的世界是如此的复杂.探寻自然现象所遵循的基本规律,研究由此而产生的复杂现象,是基础研究的两大重要任务.流体由于它的易流动性,常常产生包括涡流和湍流在收到2009-05-14.     

桨-舵间距和雷诺数对潜艇尾部伴流场均匀性的影响研究

采用Realized k-ε湍流模型求解Reynolds平均Navier-Stokes方程,对SUBOFF全附体模型在低雷诺数和高雷诺数条件下的三维粘性流场分别进行了数值模拟,研究了桨-舵间距以及雷诺数对螺旋桨盘面伴流场的影响.计算结果表明:适当的加大桨-舵间距对提高潜艇尾流场的均匀性有显著的效果;桨-舵间距对潜艇桨盘面伴流场均匀性的影响在潜艇的低雷诺数状态和高雷诺数状态具有同样的规律.     

壁面约束对柱状粒子在牛顿流体中沉降影响的研究

格子Boltzmann方法(LBM)直接数值模拟了在有壁面约束的流场中柱状粒子的沉降。结果说明粒子在壁面的影响下，会离开管壁向管中心移动，移动速度先是增大，然后随着与管壁距离的增加，逐渐减小，粒子中心最后并不一定停留在管中心。随着粒子与壁面距离的增加，粒子的沉降速度将增大，可见壁面对粒子沉降有阻碍作用，平行于粒子轴线的壁面对粒子沉降的影响比垂直于粒子轴线壁面的影响大。     

大湍流度高雷诺数时并列双圆柱的平均和脉动压力分布

本文通过风洞实验研究了来流湍流度,Iu=10％雷诺数分别为Re=1.95×10~9和Re=6.5×10~5时单个圆柱和不同间距比下并列双圆柱的平均和脉动压力分布。结果表明:在Re=1.95×10~5时单个圆柱的平均压力分布类似于低湍流度高超临界雷诺数时的压力分布;当雷诺数增大至6.5×10~5时,绕圆柱表面流动的分离点前移和背压绝对值提高,总的阻力系数随之增加。并列双圆柱的间距比变化对圆柱表面压力分布影响很大,在极小间距比(N/d=1.05)时,双圆柱间的缝隙流使附近柱面产生高达-5的压力系数峰值(Re=6.5×10~5),同时脉动压力也大为增加;在较小间距比时(1.5     

局部狭窄血管中流动分离和临界雷诺数的判定

采用Karman-Pohlhausen方法,对过去轴对称局部狭窄血管内流动分离的理论计算进行修正,导出了确定流动分离位置轴向坐标的方程。对该方程数值求解的结果表明:(1)随着雷诺数或狭窄度的增加,在狭窄的舒张区(x>0)会出现分离和再附着现象,并且分离和再附着之间的区域会逐渐扩展;(2)分离和再附着点的坐标随雷诺数变化的理论曲线与以前的实验结果基本一致。