存在滑移时两圆球间的幂律流体挤压流动

基于Reynolds润滑理论分析了壁面滑移对任意圆球颗粒间幂律流体的挤压流动的影响。研究表明有壁面滑移时挤压流动的粘性力可通过引进本文定义的滑移修正系数分离出无滑移解。推导出的挤压力滑移修正系数是一积分表达式，依赖于滑移参数、幂律指数、球间隙和积分上限。一般地壁面滑移导致粘性力减小，粘性力的减小量随幂律指数的增大而增大，表明壁面滑移对剪切增稠流变材料有更大的影响；粘性力的减小量还随着滑移参数的增大而增加，而这恰与假设相符合；粘性力的减小量又随球间隙减小或积分上限的增大（从液桥情况到完全浸渍）而减小直到趋于常数，这一特性在离散元模拟时可以有效地减少计算量。     

考虑壁面滑移的Z-W流变模型及其应用

总结了聚合物熔体在剪切溶场壁面滑移研究的成果，提出了Z－W模型的物理概念。该模型考虑了界面分子链和固体壁面间解吸－吸附而发生的滑移。界面分子链和内部分子链间解缠－重新缠结而发生的表观滑移以及变形摩擦滑移。在稳态简单剪切流运过程，模型可以化简为应力和应变的二次微分方程，说明了壁面滑移来源于Cohesive滑移和Adhesive滑移两部分，对于自激振荡相关的多重内振荡和多重外振荡进行了归纳，应用统一模型定性地解释了毛细管实验中剪切应力的非线性，瞬态自激振荡、滑－粘转换和鲨鱼皮等现象，在聚合物熔体振动剪切流动（LAOS）中，统一模型可以简化为杜芬方程，通过模拟发现，该模型可解释小应变振幅下振动剪切时的线性流变行为和在大振幅振动流动中的复杂非线性行为。非线性行为与熔体粘弹性以及近壁面界面层的性质有关，统一模型在特殊情况下还可以简化Joshi模型，结构网络模型，Hatzikiriakos或等效的Graham模型，可见，Z－W模型内内涵比较丰富，适用面较广，也从一个侧面说明该模型具有相当的合理性。     

无网格粒子法壁面边界特性研究

针对无网格粒子法下的离散壁面边界,通过基于粒子数密度的机理分析,证明了离散数值边界与真实边界之间存在差异。分别在二维和三维尺度下,通过计算并分析典型情况下近壁面零散流体粒子的运动轨迹,验证了该差异的存在并展示了壁面对流动产生影响的方式和相关现象。结果表明,数值壁面边界未能完全准确描述真实物理边界,壁面对流体的影响区域并非完全非光滑平顺,这对近壁面流动尤其是低速零散流体粒子会产生一定影响。     

近壁面柱体涡激振动的迟滞效应

柱体涡激振动是典型的流固耦合问题,其响应规律标识码在升速流动和远离壁面条件下获得的. 而自然环境流动通常不断经历升速和降速过程,近壁面柱体的涡激振动可呈现与远离标识码体不同的响应特征. 本研究结合大型波流水槽,设计了具有微结构阻尼的柱体涡激振动装置. 基于量纲分析,开展系列水槽标识码验,通过同步测量柱体涡激振动位移时程和绕流流场变化,研究了升降流速作用下柱体涡激振动触发和停振的临界速度(即上临标识码临界速度)变化规律,探究了近壁面柱体涡激振动迟滞效应. 采用自下向上激光扫射的 PIV 流场测量系统,对比分析了固定柱体标识码振动柱体的绕流特征. 实验观测表明,近壁面柱体涡激振动触发的临界速度呈现随壁面间距比减小而逐渐减小的变化趋势;但标识码速条件下的涡激振动停振所对应的下临界速度却明显小于升速时的涡激振动触发所对应的上临界速度. 采用上临界与下临界约标识码差值可定量表征涡激振动迟滞程度,研究发现该值随着柱体间距比减小呈线性增大趋势. 涡激振动迟滞现象通常伴随振幅阶跃标识码阶跃值则随着间距比减小而非线性减小.      

流体饱和多孔介质中热发展强迫对流的熵产分析

利用Darcy流动模型,同时考虑粘性耗散效应,分析研究了以两等温平板为边界的多孔介质中,热发展强迫对流的熵产.参数研究表明,组参数和Péclet数减小,而Brinkman数增大时,熵产增大.形象化的热线表示方法着重应用于Br＜0的情况,在这种情况下,在顺流的某些位置上,存在热传递方向的改变,即从原来的壁面向外传热变为向壁面传热.     

气粒混合物非灰辐射特性合并宽窄谱带K分布模型

气粒混合物辐射问题具有全场性、非灰性、耦合性等特点,准确预估高温燃气/粒子非灰辐射特性是非常重要的。本文将合并宽窄谱带K分布模础(CWNBCK)与离散坐标法(DOM)结合,开展了非灰气粒混合物辐射换热问题的模拟工作,分别验证了一维和三维情况下应用该模型的准确性,给出不同工况下的热流源项、壁面热流或辐射热流等。结果表明:该模型能够给出与SNB模型精度基本相同的结果,考虑其计算效率的提高,可以在工程实际中应用该模型计算非灰气粒混合物辐射换热。     

不同壁面结构与传热情形下低温壁面结霜特性

壁面结霜致使低温换热设备传热性能下降,甚而产生设备安全和生产安全问题。通过实验研究了涂覆疏水涂料壁面结构的结霜特性,不同倾斜角度壁面的水滴凝结与滑落特性,以及添置了太阳能吸热膜的表面传热特性。结果表明:涂有疏水材料的壁面较普通壁面初始结霜时间能延迟约10分钟;一定的壁面倾斜角度通过影响水滴的滚动角,促进凝结的水滴滑落,可阻碍霜层生长;当换热壁面利用太阳能吸热膜对低温壁面进行补热时,吸热量为5.27J/cm2,为普通壁面的1.44倍。这些改进措施可以减少冷壁面结霜量,有助于提升低温设备传热效果。     

液滴撞击圆柱壁面后液膜最大扩展长度的理论分析

液滴撞击圆柱壁面后,液膜的最大扩展长度是液滴动力学行为的重要方面之一.本文基于能量守恒原理,考虑液滴撞击圆柱壁面前后的动能、重力势能和表面自由能的变化以及液膜扩展过程中的黏性耗散能,建立理论分析模型,获得液膜在圆周方向和轴向上最大扩展长度之间的关系;结合相关文献由实验获得的液膜在轴向上最大扩展长度的经验关联式,进一步求解得出液膜在圆周方向上的最大扩展长度,最后将其计算值与实验测量值进行对比,发现其偏差在7％内,从而验证了模型的可靠性.     

动脉瘤内流场以及瘤体尺寸的影响的数值研究

采用计算流体动力学(CFD)数值模拟的方法,在周期性脉动速度入流条件下,建立刚性动脉瘤模型并研究了动脉瘤模型中流场的特征(速度、压力、壁面剪切应力)。得到了脉动入流一个周期内流场特征的变化规律,发现动脉瘤的后端有相当高的压力和壁面剪切应力,而且高压力和壁面剪切应力分布的位置几乎是固定的。探讨了不同动脉瘤尺寸对内部流场的影响,动脉瘤的直径与瘤体长度之比越大,瘤壁承受的剪切应力就越大,动脉瘤破裂的危险性就越高。     

主喷管叶片中热壁面对分流管道流场特性的影响

 连续波化学激光器运转时,位于主喷管叶片内的副气流的分流管道壁面将被主喷管叶片加热而形成热壁面。通过3维的数值模拟,分析了单端、双端不同供气方式下,热壁面对分流管道流场特性的影响。热壁面将使总管气流总温沿着气流的流动方向逐渐升高,由此引起的支管入口总温的升高会降低支管的流量。无论是单端供气,还是双端供气,热壁面引起的管道流量波动幅度都要远大于绝热壁面的情况,最大波动幅度达2.16%。对进入总管的气流预热,适当增加供气总温,或将冷却管道与供气管道分开设计,气流总温变化引起的流量波动将会得到一定地抑制。