航天发射火箭尾焰冲击流场三维数值研究

航天发射时火箭燃烧尾焰冲击干扰效应对发射稳定性和发射架、导流槽等地面设施有重要影响。采用压力隐式算子分裂算法,通过求解Navier-Stokes方程,对火箭外流场、发动机燃烧室内与尾焰流场进行了一体化三维数值计算。得到了火箭发射后尾焰与地面撞击产生的冲击流场。结果表明:尾焰流场计算模型、方法与结果合理;尾焰冲击干扰效应会大幅提高地面附近的压力和温度。火箭尾焰撞击地面后,高温区出现在离地面一定距离的高温层内,此时地面附近为低速区。尾焰对其正下面的地面区域产生冲击最大,主要干扰区域集中于半径为15 m的圆形区域。     

Natural Biodegradation of Phenolic Compounds in Groundwater

IntroductionThere is increasing interest in naturalattenuation (NA) as a remedial option in the risk-based management of groundwater resources.NAis the net effect of all the processes thatreduce theconcentration of a pollutant to an acceptable levelbefore the water reaches a receptor,such as adrinking- water supply or a river.These processesinclude dispersion and dilution,volatilisation,sorption and other chemical reactions,andbiodegradation. For many pollutants,biodegradation is the most im…     

隐式有限体积TVD格式在羽流场中的应用

火箭羽流会造成噪声、烟雾、热辐射、环境污染和信号衰减等多种效应,因此研究排气羽流问题至关重要。采用三维隐式有限体积TVD格式,通过求解定常可压缩Euler方程,数值模拟了来流马赫数为1．0、1．5、2．0和喷管出口压力比为1．0、2．0、3．0时的火箭羽流场,并对各流场参数和噪声进行了计算和比较。所采用的二阶格式具有分辨率高、收敛快速稳定、可较好模拟复杂计算区域和流场波系等优点。声压级在相交激波点附近出现剧烈变化,喷管出口处的激波和排气羽流造成强噪声。     

RPPM模式在核事故气载放射性污染物扩散数值模拟中的应用

阐述了随机游走粒子-烟团模式(RPPM)的基本原理,模拟核事故早期污染物烟羽在不同边界层大气条件和不同源项条件下弥散分布,并分析放射性污染物对近地面层环境可能造成的影响.结果表明,污染物在稳定性边界层大气条件下具有更强的污染能力;不稳定性大气条件下高架源释放形成的污染面积最大;RPPM模式能够较好的模拟核事故气载放射性污染扩散演化情况.     

某内陆核电厂冷却塔雾羽对环境要素变化的响应分析

 冷却塔雾羽扩散直接影响冷却塔周围区域居民生活环境,是内陆核电厂散热系统运行环境影响评价时首要考虑的重要问题。应用冷却塔环境影响评价模型（SACTI）,针对不同环境温度和风速变化情景下自然通风冷却塔雾羽特征参数进行模拟,以确定不同季节气象要素变化可能对冷却塔雾羽扩散产生的影响。研究表明,SACTI 模型预测的不同温度条件下雾羽长度发生频率随温度增高呈下降趋势;雾羽高度发生频率随温度下降呈增加趋势、随温度增高呈减少趋势;雾羽半径发生频率随温度变化呈减少趋势。不同风速条件下,雾羽长度发生频率随风速增加呈增加趋势,雾羽高度发生频率随风速增加呈减少趋势,雾羽半径发生频率随风速增加呈减少趋势。冷却塔雾羽受温度和风速影响显著,直接影响不同季节冷却塔雾羽扩散。     

侧壁对受限空间烟羽流准稳态结构的影响

本实验在１／２尺寸典型客房模拟实验间内进行实验结果表明，羽流轴线向靠近的壁面方向偏移，偏移距离δＴ和δｖ与热源相对靠近的壁面的距离ｙ和高度ｚ有关．沿近壁面方向羽流横截面的温度分布是近似高斯分布，垂直近壁面方向羽流横截面上的温度分布是截断高斯分布．然而，近壁面浮力羽流横截面上的速度分布偏离高斯分布，且分布曲线上出现双峰值，曲线中段比较平缓，表明受限空间浮力羽流不具有轴对称性，其结构与非受限空间浮力羽流不同．     

火山喷发柱物理机制的理论探讨

浮力射流现象（又称羽流），是自然界很普遍的一种物理现象．世界上中最壮观的羽流现象是由爆炸性火山喷发的各种火山气体、细粒的火山喷发碎屑物所组成的火山喷发柱，也就是我们俗称的火山蘑菇云．火山喷发柱的强弱和类型受火山喷发柱流体物理性质、动力状况力和周围环境条件的制约．本文重点讨论了火山喷发柱的地表部分的物理机制．在分析前人在此方面的实验数据和成果之后，初步得出了我们自己的一些观点和看法．     

Hawaii地幔柱近35 Ma的体积流量变化

建立了由海底热点隆起横截面地形估算地幔柱体积流量的简单模型,并在去除了海洋岩石圈冷却下沉、海山以及沉积层影响的情况下,运用该模型对Hawaii热点隆起的27个区域的横截面地形曲线进行了拟合分析,估算了Hawaii地幔柱体积流量在过去35Ma中的变化,并观测到距今3～4Ma和距今17～19Ma的两个峰值。     

基于卡尔曼滤波和模糊集的地下水污染羽识别

在场地信息不确定性的前提下基于卡尔曼滤波技术和模糊集合理论提出一种地下水污染羽识别的方法.利用卡尔曼滤波技术通过连续作用采样点更新综合污染羽与误差协方差矩阵,并结合误差协方差矩阵和不确定度的关系进行新采样点的选取;引入模糊集理论进行污染羽的模糊对比,以确定污染源的权重.算例研究表明,该方法是一种有效的污染羽识别算法,能够以尽可能少的采样点确定污染源的位置,并较为准确地达到识别污染羽的目的.     

月面环境发动机羽流冲击力效应模拟计算

用计算流体力学/直接模拟蒙特卡洛（CFD/DSMC）的混合方法建立了火箭发动机羽流与固面之间相互作用的流场计算模型,通过与实验和模拟数据的比较,验证了该模型的正确性.将CFD/DSMC混合方法运用到月球探测器着陆过程中,发动机羽流对缓冲机构、月面的冲击力效应作用进行计算.结果表明,在着陆过程中,缓冲机构支架表面受到的最大压强为110 Pa;月面最大压力为2 kPa左右.计算结果为探测器的设计提供参考,并为分析月尘运动及月尘污染打下基础.     

外加电压参数对大气压等离子体射流形貌的影响

大气压等离子体射流可以在开放的空气环境中产生富含多种活性粒子的低温等离子体羽,在材料合成、表面改性、生物医疗、环境保护等多种领域具有广泛的应用前景. 等离子体羽的形貌与活性粒子的时空分布有关,研究其形貌对等离子体射流的应用具有重要意义.针对目前等离子体形貌还不够丰富的问题,本文利用氩气等离子体射流,通过改变外加电压参数(电压峰值、驱动频率和偏置值)产生了几种形貌的等离子体羽(弥散圆锥状、丝加晕形、念珠串状和空心锥状),从而进一步丰富了等离子体羽的形貌.通过对比放电的电压和发光信号波形,发现除丝加晕形等离子体羽外,其他3种等离子体羽在每个外加电压周期均放电1次.不同的是,弥散圆锥状和念珠串状等离子体羽的放电出现在电压负半周期,为负放电.而空心锥状等离子体羽的放电出现在外加电压正半周期,为正放电.丝加晕形等离子体羽每个电压周期存在1个负放电和1个正放电.此外,还利用高速成像设备对这几种形貌等离子体羽的时空演化进行了研究.相关结果表明,负放电对应负流光的传播过程,而正放电对应正流光的过程.视觉上不同形貌的等离子体羽是正流光、负流光及其组合时间叠加的结果.本文的结果对大气压等离子体射流中等离子体羽形貌的深入研究及流光动力学的进一步发展均具有重要价值.     

氧化铝颗粒含量及粒径对固体火箭发动机喷焰流场参数分布的影响

建立了固体火箭发动机喷焰的气固两相流计算模型,对不同Al2O3颗粒含量及粒径喷焰流场的两相流进行了数值模拟。研究了固相颗粒Al2O3对发动机喷焰流场参数分布的影响。结果表明:Al2O3颗粒含量的增大会使喷焰流场的温度升高、速度降低,特别在轴线处表现的尤为明显。Al2O3颗粒粒径越小,其随流性越好,在喷焰中更加分散,喷焰轴线处的温度随着Al2O3颗粒粒径的增大而升高;当平均粒径相同时,喷焰流场参数分布还受Al2O3颗粒粒度分布规律的影响。     

小型热浮力烟流的铅直扩散特征

本文用立体摄影方法研究了小型热浮力烟流的铅直扩散特征,结果表明:热浮力烟流的铅直扩散能力受自生湍流的影响较大:自生湍流的作用随距离的增加而减小;在近源处,自生湍流的作用随大气稳定程度的增加而增大.因此进行近源处污染浓度预测时,必须考虑热浮力烟流自生湍流的作用.     

海底热液羽流发展过程的数值模拟

 海底热液羽流系统对海洋底部热量与物质输运等科学问题的研究具有重要意义。本文采用数值模拟的方法研究在温度层结环境中二维轴对称热液羽流的发展过程,讨论热液羽流不同喷口条件对羽流发展过程的影响。计算结果表明,热液羽流的喷发过程分为2个阶段：上升过程中温度逐渐降低浮力减小,在背景层结的作用下达到稳定的上升高度;其后羽流顶部转向横向输运。喷口温度、喷口半径对热液羽流的上升高度和横向输运能力的影响正相关。     

氩气等离子体羽从实心到空心的放电特性

对大气压环境中偏置正弦电压激励的氩气等离子体射流进行了研究. 结果表明,随着偏置电压从负值增加到正值,所产生的羽从实心过渡到空心. 利用电学和光学手段对实心羽和空心羽的放电特性进行了研究,发现对于这2种羽,每个电压周期都只有单个放电脉冲. 利用快速摄影,看到“胖”定向子弹在实心羽中传播,其中涉及负流光机制. 而空心羽中涉及正流光机制,它表现为从棒电极端开始的定向流光,随后逐渐演变成在气流周边传播的分叉流光. 利用光谱学手段,研究了距离管口不同位置处的电子温度. 基于潘宁电离和残留负离子的作用,对这2种羽的产生机制进行了解释.     

论地幔柱构造与板块构造的矛盾性和相容性

为了揭示地幔柱构造与板块构造的内在关系,针对地幔柱独特的地球物理和地球化学特征,通过与板块构造的对比：阐明了两者虽然在许多方面存在着矛盾,但在诠释岩石圈的解体和俯冲带的演化过程中都发挥着重要的作用;拆沉的冷板片聚集产生了超级冷地幔柱,由此导致了超级热地幔柱,冷热两个超级地幔柱的活动又控制了板块的运动和发展,由此可见,地幔柱构造理论对板块构造理论起着重要的补充和拓展作用。     

Rapid shifts of the river plume pathway off the Huanghe （Yellow） River mouth in response to water-sediment regulation scheme in 2005

The Huanghe River (Yellow River), historically being considered as the second largest world river in terms of sediment load to the sea (approximately 10.8×108 t/a)[1], has experienced drastic declines in its water and sediment fluxes to the coastal ocean over the past 50 years[2,3]1). A series of consequences of decreasing water and sediment discharge emerged including frequent flow cutoff, lifting of riverbed elevation and lower capability of flood con- trolling. In July 2002 the Yellow Ri…     

喷流对航空器荷电影响的研究

为了研究喷流中带电粒子对航空器荷电的影响,通过建立喷流中的荷电数学模型和某型导弹的喷流几何模型,采用仿真的方法对喷流对航空器荷电的影响进行了分析.仿真结果表明,喷流对航空器的荷电影响主要集中在航空器的尾翼和喷嘴处,喷流中碳黑粒子的粒径及其荷电量对航空器的荷电量和极性均有一定影响.     

船舶排气热特征求解器开发及结果影响因素分析

为了分析船舶中排气羽流热和气体组分的流动特性,更好地揭示其热分布及红外辐射特征,以某现代常规动力船舶为例,基于开源软件OpenFOAM开发了recRhoSimpleFoam可压缩羽流热特征求解器,该求解器能够计算船舶羽流温度的热分布及各气体组分的分布特性,在此基础上分析不同网格数量、离散格式和边界条件对排气羽流温度和气体组分流动的影响。结果表明,网格划分精细度能够影响其数值模拟的求解结果,精细网格对于热特征的分析更为有利,离散格式和边界条件的改变对于其羽流温度的影响较小。该研究可为下一步流场的优化以及红外仿真工作提供参考依据。