恒定均匀紊流脉动切应力的假设及应用举例

采用作者对脉动切应力的假设可将恒定均匀紊流基本方程转化为Poisson方程,于是对园管、椭园管、等边三角形管、矩形管和矩形断面明渠及直角三角形断面明槽中的恒定均匀紊流可以求得精确解,其它断面形状可得数值解,作者假设中的参数k、m可用实验方法确定.     

刚性管内脉动流的温度和速度的径向分布

运用布西内斯库近似,以刚性轴对称直圆管作为血管模型,导出了脉动流所满足的基本扰动方程,并解出脉动流轴向速度和温度的径向分布。结果表明,随脉动频率ω的增加,速度和温度的梯度剧烈变化部分将局限在接近管壁的薄层中,轴心部分则逐渐平坦。     

用新紊流模式研究圆孔自由紊流射流

采用笔者建议的紊汉模式研究了圆孔自由紊流射流，指出脉动粘性系数Ｖｒ、基本脉动长度ｌｍ的均方差Ｌｒ和脉动能Ｋ是描述紊乱统计特征的三个基本量，首次证明了Ｖｒ与主流速Ｕｘ在断面上的变化趋势同步，提出计算Ｖｒ的新公式，用来求解流速分布和脉动切应力分布，均符合实际，文中还研究了Ｌｒ的取值问题，建议了脉动分布的公式和它在三向的分配公式，也符合实测资料，说明了模式的适用性。     

二维孔口自由紊流射流探讨

二维孔口自由紊流射流探讨张长高（环境工程系）１基本方程与脉动粘性系数ｖＴ，二维孔口自由紊流射流的基本方程是采用Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ，Ｊ．假设，脉动切应力式（１）（２）（３）中ｘ，ｙ—直角坐标，ｘ轴落在射流中心线上；Ｕｉ—统计平均流速；ｕｉ—脉动流速；...     

用数值解法求解汽车后视镜脉动压力场

通过对常规的Ｎ－Ｓ方程进行变形处理，化为涡量方程的形式，导出了适合于工程应用的求解由于汽车运行而产生的脉动压力场的理论计算公式，最后利用数值地计算了汽车后视镜产生的脉动压力场，并与风洞试验结果进行了比较，取得了良好的效果。     

用数值解法求解汽车后视镜脉动压力场

通过对常规的N-S方程进行变形处理，化为涡量方程的形式，导出了适合于工程应用的求解由于汽车运行而产生的脉动压力场的理论计算公式．最后利用数值解法计算了汽车后视镜产生的脉动压力场，并与风洞试验结果进行了比较，取得了良好的效果．     

液压泵脉动机理的研究

本文通过对柱塞泵的流量/压力脉动机理的研究,导出了回冲脉动理论计算公式,并指出,回冲脉动是柱塞泵的主要脉动因素。回冲脉动的控制是柱塞泵脉动控制的关键。     

用K—ε模式理论确定湍流压力脉动的均方值

应用K－ε模式理论导出了一般剪切湍流中压力脉动的均方值与湍流动能K，湍流耗散ε及雷诺应力uiuj的关系，利用谱分析方法所确定的关系式中的街定系数，计算了湍流边层的压力脉动，并同已有数据进行了比较。分析了计算结果表明，该方法是可行的，从而为湍流压力脉动的预测提供了一种计算手段。     

脉动流诱发复合材料层合板动力响应

导出在脉动流顺流向作用力下的复合材料层合板的运动方程 .提出用加权残值法中的时域样条配点法对反对称角铺设层合板进行动力响应计算 .由于样条函数有良好的逼近性及紧凑性 ,使得层合板在脉动流这种复杂荷载作用下的动力分析也相对简单 .计算结果表明 ,零均值流量脉动流顺流向作用力诱发反对称角铺设层合板的时域响应近似于具有一定带宽的谐波运动 ,而这一带宽又是由一定周期运动形成的     

用奇怪吸引子理论研究紊流脉动压力特性

通过奇怪吸引子理论研究,提出在“重构相空间”中计算紊流脉动压力时间序列的关联维数,得出该关联维数取值随嵌入空间维数的变化规律,证明了高速速紊流脉动压力系统中存在奇怪吸引子,并经计算得出了奇怪吸引子的分数维,该维数即为描述吸引子结构所必须的状态变量的最小数目。     

明渠渠底糙率突变对紊流边界层影响的试验研究

利用激光测速仪,对壁面糙率突变时的明渠紊流进行了试验研究,测量了糙率突变不同水深情况下明渠紊流的纵向时均流速和脉动流速。通过实测资料分析水深和糙率改变后内边界层发展变化规律、粗糙度和水深对内边界层的厚度的影响以及糙率突变后从一种均匀流到形成新的充分发展的紊流所需要的纵向长度。     

Theoretical model of particle orientation distribution function in a cylindrical particle suspension subject to turbulent shear flow

The equation for the orientation probability function of slender cylindrical particles suspended in planar turbulent flows was investigated. After ensemble averaging, the equations for the mean and fluctuating probability function were derived. The equation for the fluctuating probability function appearing in the equation of mean probability function was solved by using the method of characteristics analysis. The orientational dispersion terms due to the random motion of cylindrical particles in the equation of mean probability function are related to the mean probability function and the Lagrangian fluid velocity correlations. The evolution of the mean probability function was described by a modified orientation?space?convection equation, where the dispersion terms account for the randomizing effect of the turbulence.     

浮升力在竖直通道湍流中的作用

采用直接数值模拟方法研究了在不同湍流引发机制作用下竖直槽道湍流中统计量的变化以及湍流结构的变化,分别给出了强迫对流、混合对流和自然对流湍流时平均速度、平均温度、湍流脉动强度、雷诺切应力的统计结果以及湍流结构.结果表明:与强迫对流时相比,混合对流时浮升力作用使高温侧的平均速度升高,速度脉动强度降低,而低温侧的平均速度降低,速度脉动强度升高;浮升力使温度脉动强度在壁面附近区域显著增强,而在通道中心区域变弱.与强迫对流和混合对流的情况相比,自然对流的平均速度分布关于通道中心线反对称,通道中间区域的速度脉动强度最大,温度脉动强度则最小;雷诺应力最大值出现在通道中心区域,而负的雷诺应力产生在壁面附近.     

新疆达坂城风区顺风向脉动风功率谱

为研究新疆乌鲁木齐所处达坂城风区的复杂脉动风环境，基于实测风场风速数据分析并拟合了该风区的顺风向脉动风功率谱。结果表明：以反比例函数拟合山区峡谷地形平均风速与湍流强度的关系误差较小；山区峡谷地形湍流积分尺度分布较离散，但整体随平均风速的增大而增大；考虑地形系数的Kaimal修正谱在含能区和惯性子区间能较好地表征实测谱，在耗能区选用三参数拟合描述实测谱效果良好；选用过渡函数来描述惯性子区间与耗能区接触区域的功率谱，拟合效果较为理想。可见达坂城风区具有特殊顺风向脉动风特性，以修正谱和拟合谱分段构成的函数模型可用于表征该风区顺风向脉动风功率谱。     

复合随机介质中波束的传播

从辐射传输方程出发讨论了波束在复合随机介质中的传播问题。将波束强度分解成相干强度，前向小角度非相干强度、漫射非相干强度三部分，分别导出它们所满足的方程，在忽略复合随机介质中粒子之间、湍流之间、湍流与粒子之间的相关对散射的影响的情况下，分别用Fourier变换法和漫射近似法导出相应方程的解的表达式，对波束强度的三部分进行数值计算。     

Thorpe分析法、垂直上升速度扰动法计算湍流参数的比较

 基于1998 年中国南海季风实验期间(5 月5-25 日,6 月5-25 日)科学#1 号考察船上的高分辨率气球探空数据,分别采用Thorpe 分析方法和利用气球垂直上升速度的扰动计算湍流参数的方法,计算对流层和低平流层湍动能耗散率ε和湍流扩散系数K。Thorpe 分析法是从温度的角度考虑,根据Thorpe 尺度L_T与湍流参数之间的关系计算湍流参数,而利用垂直上升速度的扰动计算湍流参数的方法是从速度的角度考虑,利用垂直上升速度的扰动σ_W与湍动能耗散率ε之间的关系计算湍流参数。通过对两种方法及其计算结果进行比较发现:在垂直结构方面,不论是月平均结果还是日平均结果,两种方法计算出的ε和湍流扩散系数K 均是在10 km 以上而在对流层顶以下较大,在对流层顶以上较小;两种方法计算出的K 的峰值高度均在15 km 左右;在数值范围方面,ε的取值均在10-6 ~10-2 m²·s^-3,K 的取值均在0~10 m²·s^-1,但是采用垂直上升速度的扰动计算湍流参数的方法求得的湍流参数小于Thorpe 分析方法得到的湍流参数;峰值高度方面,采用Thorpe 分析方法所得ε的峰值高度在15 km 左右,而采用垂直上升速度扰动方法所得ε的峰值高度在17 km 左右。     

基于小波及Hilbert-Huang变换提取壁湍流相干结构

为了研究壁湍流中的相干结构,在直流抽吸式低（变）湍流度风洞的实验段中,应用恒温热线风速仪IFA-300精确测量平板湍流边界层不同法向位置的流向速度信号.分析壁湍流脉动速度的概率密度分布,并与高斯分布比较,验证了壁湍流中相干结构引起的猝发现象的统计规律.提出了一种利用小波变换和Hilbert-Huang（HHT）变换相结合来提取相干结构的方法.对壁湍流脉动速度进行HHT变换,通过变换后各模态的能量分析,分离出主要含能模态对应的相干结构.利用小波重构法继续提取未分离的小尺度相干结构.对剩余湍流信号进行概率统计,并比较提取的全部相干结构与原始湍流信号的波形和HHT边际谱,验证了湍流信号既包含非随机的相干结构信号也包含随机的非相干信号.     

使用PAFV湍流模型对叶栅流动的数值研究

为进一步发展更有效的湍流模型,提高对高负荷跨声速压气机流动的数值计算精度,以侧偏平均脉动速度和应变率张量为基础构造了新的侧偏平均脉动速度(partial average fluctuation velocity, PAFV)湍流模型。在使用Python计算机语言进行编程计算过程中,将流动控制方程在一般曲线坐标系下变换后,采用有限差分方法进行空间离散。方程对流项采用Steger-Warming通量向量分裂法,扩散项采用中心差分格式离散,时间导数项采用具有TVD(total variation diminishing)性质的二阶Runge-Kutta法离散。使用该湍流模型对德国航空航天研究试验院的L030-4叶栅亚声速和超声速流动进行了计算,在进行网格无关性研究基础上,获得了流场压力等值线云图、马赫数等值线云图,压力系数分布等结果。计算显示侧偏平均脉动速度在激波附近区域受到明显抑制,避免了激波附近区域出现过大的湍流黏性。数值计算结果与实验符合比较好,初步验证了PAFV湍流模型可以有效地模拟该类型的叶栅流动。     

致密气藏边界流晚期定流压产量递减模型研究

开展定容性致密气藏边界流晚期产量递减模型研究，为致密气藏动态分析及指标预测提供理论依据。依托致密气藏渗流机理实验，在致密气藏渗流微分方程描述的基础上，以定容致密气藏边界流晚期拟稳态由定产的生产方式转为定流压生产方式为研究对象，结合物质平衡方程，建立定容致密气藏边界流晚期产量递减微分方程，并推导求解产量递减模型。研究结果表明：（1）与常规气藏相比，致密气藏非达西流压力损耗由3部分组成，为流体内摩擦力、启动压力和紊流效应的消耗，其中，启动压力也是造成二项式产能方程异常的重要原因；（2）因为紊流效应及启动压力的存在，定容致密气藏边界流晚期，时间—产量关系不再遵循Arps递减模型，启动压力梯度和紊流效应对气井产量递减具有减缓作用，当紊流系数和启动压力梯度趋于0时，再以拟平衡时间为时间轴的产量—时间递减曲线遵循指数递减模型；（3）实例分析表明，引入启动压力项可有效消除二项式产能方程异常现象，新模型可以实现气井动态储量、启动压力梯度等地层参数的计算。基于渗流机理的新模型的建立，为致密气藏二项式产能方程异常处理、产量递减主控因素特征提取、地层参数反演以及动态指标求取奠定了理论支撑，具有较强的实用性和前瞻性。