局部粗糙边界层流中二维T-S波的非线性演化

采用局部喷、吸、喷与吸组合的结构来模拟局部粗糙壁面,通过数值计算获得了稳定的三维边界层基本流的数值解.在此基础上,研究了最不稳定的和稳定的二维扰动T-S波在时、空间演化过程中非线性问题;探讨了局部粗糙的形式、强度大小及分布结构对二维T-S波的非线性演化的影响及其对增长速率贡献的大小.数值结果表明,三维局部粗糙壁面诱导产生的基本流是扰动波得以增长的关键因素;最不稳定的二维扰动T-S波在非线性演化过程中,由于非线性相互作用的不断增强,逐渐诱导激发出三维扰动波及高次谐波,其三维扰动波的流向波数和频率与二维扰动波的流向波数和频率大致相同.此外,展向速度的大小激励着二维扰动波的快速增长,随后发生初次失稳、流向涡形成、正负相间剪切层逐渐增强、诱导产生三维不稳定扰动波及高阶失稳等机制.上述结论与实验结果相吻合.     

边界层中TS波及其高阶谐波的演化

基于抛物化稳定性方程，研究了边界层中TS波及其高阶谐波的线性和非线性演化问题。由局部法和Landau展开式导出初始条件，并计算了扰动幅值和速度型等的演化过程和特征，特别是非线性的重要作用。探讨了初始幅值、压力梯度、扰动频率对扰动演化的影响及其规律，这与边界层的稳定性和转捩研究紧密相关。算例结果与全Navier—Stokes方程的直接数值模拟结果一致。     

边界层局部粗糙壁面对大涡结构的非线性作用

在构建大涡结构理论模型的基础上，设计了局部喷入和吸出的结构来模拟局部粗糙壁面。采用直接数值模拟的方法，研究了在边界层流中局部粗糙壁面对大涡结构非线性作用的问题。数值结果表明，局部粗糙的性质、分布形式以及强度等因素均对边界层流动中大涡结构的非线性演化起到重要的作用。     

高速流非平行边界层稳定性研究

导出了可压缩流的抛物化稳定性方程（PSE）。针对高速流动,特别是超声速和高超声速流动的非平行边界层稳定性问题进行了研究。引入高效的边界层变换、全流场高精度的差分格式及预估校正迭代和推进求解法来求解PSE方程,使得PSE方法中至关重要的正规化条件得到了满足,确保了数值计算的稳定。采用高马赫数下对稳定性起支配作用的第二模式,研究了高速流边界层稳定性的演变和特征,分析了流动的非平行性、压缩性,以及壁面冷却等因素对流动稳定性的影响．所得结果与相关实验数据吻合较好。     

热岛效应造成的城市边界层热力稳定度变化及其对降水的影响

[目的]研究热岛效应造成的城市边界层热力稳定度变化特征及其对降水的影响。[方法]从热流量方程出发,探讨了因城市加热扰动、热岛效应平均态所引起的城市边界层热力稳定度的变化特征,分析了城市边界层热力稳定度变化对降水的影响,并结合西安地区降水个例进行了验证。[结果]在扰动温度与扰动气流相互作用下,边界层热力扰动稳定度(θ′/z)有利于城区及城市上下游边界层的层结趋于稳定,但中心城区的稳定性弱于郊区,有利于短历时对流降水天气的发生与发展。平均气流(盛行风)、平均水平扰动温度相互作用对热力不稳定分布的影响:当边界层环境气流为上升运动时,边界层平均热力扰动稳定度(θ′/z)表现为上游不稳定、下游稳定的特征,强降水易发生在上游或城市上风方;当边界层环境气流为弱下沉运动时,下游不稳定趋于发展、上游趋于稳定,局地强降水易发生在下游或城市下风方。[结论]该研究在制作城市精细化预报中有一定的参考价值。     

传热过程中的场协同作用应用分析

简要介绍了传热过程中场协同作用的基本思想.分别从能量方程,图线,边界层理论和场协同原理的角度分析了流体流过恒温半无限大平板时壁面有喷吹或抽吸的现象和流体垂直流过两不等温的平行多孔平板的现象,讨论了冷却和加热壁面时流体速度的变化对壁面热流密度的影响,从不同角度分析所得结论是一致的,从而表明了场协同原理从一个新的角度揭示了对流传热的物理机制,其可以作为一种新的分析对流传热和各种传递现象的方法.     

发电机参数对电力系统稳定性的影响及其工程校验

运用频域和时域仿真分析方法,通过小扰动和大扰动计算,分析了发电机参数对电力系统暂态稳定性及动态稳定性的影响.通过得到的数据列表和数据曲线,总结出直观实用的结论和规律:发电机的电抗和时间常数间存在固有的大小关系,暂态稳定性对次暂态电抗与暂态电抗的比值较敏感,各时间常数对动态稳定性有不同的效果.这些结论和规律可直接用于发电机参数合理性的工程校验,可快速发现发电机参数的错误或失配,避免得出危害电力系统安全稳定运行的分析结论.校验过程简单、高效,可提高生产一线工程技术人员的工作效率和工作质量.     

粒子图像测速仪沟槽减阻特性的试验

利用粒子图像测速仪(PIV)技术,研究了光滑平板中顺流向嵌入V形和梯形沟槽板对湍流边界层的平均速度、壁面切应力分布及阻力特性等的影响.对零压力梯度下的V形、梯形沟槽和光滑平板湍流边界层进行了对比测量.考察了在相同的来流速度下同一位置的平均速度、壁面切应力,并分别利用动量损失法和Ludwieg & Tillman经验公式法计算了沟槽板和光滑平板局部阻力系数.试验结果表明,沟槽能增加粘性底层的厚度,减小壁面切应力,减阻效果明显.     

浓缩风能型风力发电机流场仿真与实验研究

以浓缩风能型风力发电浓缩装置为研究对象,进行了CFD计算和实验验证,结果表明仿真与实验很好的吻合.仿真与实验结果是浓缩装置内流速与来流的风速增加等级基本相近;浓缩装置内的流场以中心轴为轴对称的环形分布流场;工作段(中央圆筒)处呈现以轴为圆心随半径加大风速逐渐增加,近壁面形成一层薄薄的边界层,边界层内速度急剧下降,直到壁面的速度为零.     

三维复式晶格的热容研究

采用一种类似于简单晶格德拜模型的方法,研究了三维复式晶格的声频支和光频支桔波对晶格热容的影响,得到了三维复式晶格的热容表达式.在高温极限情况下,声频支和光频支格波对晶格热容都有贡献,计算结果与杜隆-珀替定律一致;在低温极限情况下,声频支格波对晶格热容有贡献,光频支格波可以忽略.     

气吸式免耕播种机的振动测试与振动理论分析

为研究气吸式免耕播种机的振动特性,对2BM-5型气吸式免耕播种机进行振动测试与振动理论分析。根据振动测试结果,以免耕播种机的前进速度与振动信号正弦基波为基本参数构建简谐激励,建立气吸式免耕播种机的振动幅频特性与振动固有频率的频率响应数学模型,并进行气吸式免耕播种机振动幅频特性信号的验证。结果表明:气吸式免耕播种机垂直振动的主要影响因素有播种机结构、质量、作业前进速度、入土装置与不同类型土壤作用的阻尼情况和地表不平度;其垂直振动存在2个固有频率的振型。     

考虑衰减波特性的透射边界及其实现

针对几何衰减外行波,推导了几何衰减平面波多次透射边界、几何衰减球面波多次透射边界以及2种边界的频域反射系数,与无衰波多次透射边界相比,基于几何衰减波特性的多次透射边界在透射几何衰减外行波时,反射系数最小.通过对有限元分析软件ANSYS进行二次开发,成功地将几何衰减波多次透射边界、无衰波多次透射边界以及粘弹性人工边界嵌入到有限元软件中,由3种人工边界下散射问题的有限元数值算例结果可知:考虑衰减波特性的二阶透射边界计算精度最高.     

平面COUETTE流动的湍流斑研究

湍流斑是近壁剪切流动中的重要现象,它们的生成和发展与流动转捩和湍流的形成密切相关.采用Navier-Stokes方程直接数值模拟和壁面脉冲模型研究平面Cou-ette流动中湍流斑的生成和演化.高精度高分辨率的三维耦合紧致差分格式被用于数值计算.探讨了平面Couette流动中湍流斑的重要特征,包括高频脉动的形成、雷诺应力的产生、扰动的急剧增长和湍流斑形状的变化,特别是流向涡的复杂演化过程.结果表明层流流动中的湍流斑具有湍流流动中一些基本特征.     

高粘牛顿流体输送的表观滑移流动研究

在高粘度流体输送过程中,用低粘度的流体局部置换高粘度的流体,可以降低附壁边界层的粘性从而实现管道内流体流动减阻。对管道内两种粘度流体环状流动进行了理论和计算研究,推导了滑移层厚度及流体粘度与流动流量、减阻、滑移速度等的关系式,结果表明,随着滑移层变厚,其流速的增量会减小;当滑移层较薄时,流量增否取决于两层流体粘度之比;只有控制滑移层厚度不超过一定范围输送效率才会最大;滑移速度与压差成线性关系。     

Mercury's magnetosphere after MESSENGER's first flyby

Observations by MESSENGER show that Mercury's magnetosphere is immersed in a comet-like cloud of planetary ions. The most abundant, Na+, is broadly distributed but exhibits flux maxima in the magnetosheath, where the local plasma flow speed is high, and near the spacecraft's closest approach, where atmospheric density should peak. The magnetic field showed reconnection signatures in the form of flux transfer events, azimuthal rotations consistent with Kelvin-Helmholtz waves along the magnetopause, and extensive ultralow-frequency wave activity. Two outbound current sheet boundaries were observed, across which the magnetic field decreased in a manner suggestive of a double magnetopause. The separation of these current layers, comparable to the gyro-radius of a Na+ pickup ion entering the magnetosphere after being accelerated in the magnetosheath, may indicate a planetary ion boundary layer.     

基于边界层分离控制的翼型优化设计方法

提出了不可压缩翼栅流动中最佳翼型的设计方法。将叶片间无黏流动和黏性流动的二维边界层设计统一到一般的最优化技术中，通过对翼型中线角度、厚度分布及叶片安装角的控制来避免边界层的分离。而在大负荷时促进边界层分离点向翼型后缘推进。另外，在控制边界层分离点的同时，极小化边界层形式参数。以NACA65－（08）10和NAC65－（12）10翼型作为原始翼型对该方法进行了应用和讨论，得到了满意的结果。     

MacCormack算法在长输管道瞬变流动仿真中的应用

为了提高长输管道仿真精度和速率,基于MacCormack格式基本原理和流动方程建立了长输液体管道水力瞬变流动仿真模型。以某管道为例,分别采用该仿真算法和特征线法模拟了阀门关闭和流量增加引起的瞬变流动,并探讨了MacCormack格式中不同边界条件处理方法及Courant常数值对模拟结果的影响。结果表明:MacCormack格式可用于精确仿真长输管道瞬变流动过程,采用特征线法求解预估层边界参数后,其振荡幅度、收敛速度均优于特征线仿真方法;同时,采用特征线法处理MacCormack格式边界条件较线性外插法更易收敛。研究成果可为长输管道瞬变流动仿真提供参考。     

不同灌木覆盖状态下防风机理研究

.通过野外观测,定量研究毛乌素沙地西南缘不同灌木覆盖状态下的防风机理。以沙蒿灌木林地和沙柳灌木 林地为研究对象,裸沙地作为对照,用多剖面自计式遥测风速仪连续观测、记录距离地面0.1、0.5、1.0、2.0、3.0、 4.0、5.0 和6.0 m 8 个不同垂直高度位置的风速变化。通过对风速测定结果的统计分析,绘制3 种状态下的风速廓 线图,并计算风速廓线方程、边界层位移厚度、边界层动量损失厚度和空气动力学粗糙度。结果表明:沙蒿灌木林 和沙柳灌木林在近地层较裸露沙地有明显的降低风速作用,随着风速增大这种作用逐渐减弱。不同地表覆盖的空 气动力学粗糙度随着风速的增大而呈对数减小。当风速较大时,边界层位移厚度比空气动力学粗糙度能更实际地 反映整体观测高度范围内风速降低的状况。从空气动量的角度分析,有植被覆盖的地表空气动量损失比较稳定, 裸沙地的空气动量损失则随风速增大而减小。