放电频率对DBD气动激励影响的数值分析

基于数值方法分析了DBD等离子体对翼型失速特征的改善效果,研究了不同放电频率对等离子体气动激励的影响.通过计算发现,采用DBD等离子体流动控制技术能够有效地抑制低雷诺数大攻角下翼型的动态失速特征.静止空气中,等离子体诱导速度随放电频率的增大先增大后减小,振荡频率的变化规律不明显,但在放电频率为无控制时翼型表面涡脱落频率的倍频和不是涡脱落倍频两种情况下,振荡频率分布随放电频率的增大而增大.采用等离子体抑制气动分离后,翼型升阻比随放电频率的增大先增大后趋于平缓,但不同放电频率下翼型气动力大小的变化很小;翼型气动力振荡频率随放电频率的变化较大,变化规律与静止空气中等离子体诱导速度的振荡频率相同.     

流动撕裂模不稳定性的非线性饱和

飞船观测资料表明在地球磁尾和等离子体彗尾中经常存在高速等离子体流动。ISEE 3飞船资料指出,在远磁尾(|x|=100-200R_E,R_E是地球半径)等离子体片中尾向等离子体流动是超Alfvén速的,速度在200-1200km·s~(-1)范围,平均速率为500km·s~(-1)。ICE飞船资料表明在Giacobini-Zinner彗星尾瓣中等离子体流动速度约为200km·s~(-1)。电流片     

流体流动场协同原理及其在减阻中的应用

为了分析流体流动过程, 降低流动阻力, 提出了流动速度与速度梯度在整个流动区域内协同的概念, 认为流体在流动过程中所受的阻力不仅受流动速度和速度梯度的影响, 同时也取决于它们之间的协同程度. 在此基础上, 提出了流体流动过程中的最小机械能耗散原理, 认为在整个流动区域内, 流动速度与速度梯度的协同程度越低, 流体流动过程中的黏性耗散越小, 流体阻力也越小. 同时, 根据最小机械能耗散原理, 在一定约束条件下对黏性耗散函数求极值, 获得了流体流动场协同方程, 求解场协同方程获得了最佳流场, 使流体在流动过程中的黏性耗散取最小值, 流动阻力最低. 最后, 以并联管路的流量分配为例, 根据最小机械能耗散原理对速度分配器进行了优化设计, 降低流体在并联管路中的流动阻力.     

环向等离子体转动对离子能量输运的影响

托克马克等离子体的能量反常输运是等离子体物理及受控热核聚变研究中多年未解决的难题.通常认为,等离子体湍动导致了反常输运.但是,目前依然不清楚:湍动是反常输运的唯一机制或仅为机制之一?因此,其它途径的探索依然是必要的.本文从经典途径分析了等离子体环向流动(或转动)对离子能量输运的影响.这里的基本思想是这样的:托克马克等离子体的转动可使等离子体等压强面(或等内能面)与磁面分离、等T_i面与磁面分离(T_i为离     

一类Beltrami流动和Lagrange湍流

Beltrami流动是指涡旋矢量和速度矢量处处平行的一种流动。在很多情形下,它的流体质点的轨迹是混沌的,此时这种流动可以具有很大的输运能力,被称为“Lagrange湍流”。本文绘出一类新的Beltrami流动,它们沿直角坐标x、y、z方向的速度分量v_1、v_2、     

切向流动作用下定向凝固界面形貌周期性振荡研究

实时观察研究了切向流动作用下, 丁二腈(SCN)-2%(质量分数)H2O合金熔体固液界面形貌随抽拉速度的变化规律. 当抽拉速度较低时, 切向流动作用能够提高平界面的稳定性. 在中等抽拉速度区域内, 液固界面形态并非稳态, 而是随着抽拉速度的提高, 分别经历了“平界面-胞状界面”和“胞状界面-枝晶界面”两种周期性振荡过程. 分析表明, 振荡生长模式的形成主要有以下两个原因: (ⅰ) 流场对于界面的稳定作用与抽拉速度对界面的不稳定作用之间存在相互竞争, 这是振荡界面产生的驱动力; (ⅱ) 稳态溶质扩散场的建立需要一定的弛豫时间, 这促使界面形态总是以平衡位置为中心振荡生长, 而不能保持稳态生长. 随着抽拉速度的提高, 其对界面形貌的控制逐渐趋于主导地位, 界面发展成为稳态的枝晶生长.     

磁约束等离子体中的射频波电流驱动和流驱动

射频波可以进入聚变等离子体,通过无碰撞机制将能量和动量沉积于其中,在加热等离子体的同时,还可以驱动等离子体电流和等离子体流.等离子体电流的非感应维持是托卡马克类型聚变装置稳态运行的关键,而电流剖面的控制及等离子体流的存在对于抑制磁流体不稳定性、建立和维持高性能的约束模式至关重要,因此射频波电流驱动和流驱动在磁约束聚变等离子体物理研究中有重要意义.本文从等离子体中波与粒子相互作用的基本物理出发,对磁约束等离子体中射频波电流驱动和流驱动的研究现状、面临的挑战、以及可能的研究趋势进行了简要评述.几个关键问题被特别指出,包括:共振吸收机制与高密度下射频波电流驱动效率衰减的内在联系;非共振驱动机制的可行性探讨;从动量获取和动量弛豫的平衡关系出发探索共振机制下提高驱动效率的可能性;流驱动中射频波的直接驱动和间接驱动效应,尤其是射频波有质动力效应;射频波耦合和传播过程中复杂的非线性过程对电流驱动和流驱动的影响等.     

流动聚焦研究进展及其应用

流动聚焦(flow focusing)是一种毛细流动现象, 1998 年被正式提出. 其原理为从毛细管流出 的流体由另一种高速运动的流体驱动, 经小孔聚焦后形成稳定的锥形, 在锥的顶端产生一股微射 流穿过小孔, 射流因不稳定性破碎成单分散性的微滴. 该技术稳定、易操作、没有苛刻的环境条 件, 可以制备微米量级甚至数百纳米量级的液滴、气泡、颗粒和胶囊等微粒子, 在科技领域和工 程实际中都有重要的应用价值. 本文回顾了流动聚焦技术的研究进展, 包括实验、理论和数值模 拟, 并对其应用进行了简要评述, 最后对流动聚焦的发展趋势做出展望.     

毛细管内流动的近似分析模型

通过积分方法建立了毛细管内流动的近似分析模型,模型覆盖了毛细管内流动可能的过冷,两相和过热３种流动区域,给出了不同流动区域的近似积分解,用此模型预测了制冷剂Ｒ１２,Ｒ１３４ａ和Ｒ６００ａ通过毛细管的质流率,并与分布参数模型的结果比较,平均偏差小于１％,最大偏差２．２％,计算速度提高了１个数量级以上。     

2DMD应用于微通道内气体流动研究

为了将2DMD(二维分子动力学)方法应用于微通道内气体流动的研究, 以平衡状态气体分子速度的分布函数为基础, 得到了分子平均速率、平均碰撞频率、平均自由程和动力黏度的理论形式, 以及二维体系气体流动的滑移边界条件. 在此基础上, 应用2DMD方法模拟了气体在亚微米通道内的滑移流动, 并与3D模拟的计算结果和计算量进行了对比分析.     

非均质泥石流固液两相运动特征探讨

非均质泥石流是一种固体颗粒级配宽、容重变化大、流速分布不均匀的典型的固液两相流, 广泛分布于我国的西部山区, 表现出独特的固液两相运动特征. 基于非均质泥石流固液两相分界粒径的概念, 以Darcy公式和质量守恒定律为理论基础, 分别推求非均质泥石流固液两相平均流速表达式. 在此基础上, 根据云南省小江流域蒋家沟泥石流模拟实验数据及实测资料, 揭示了非均质泥石流固液两相运动特征. 蒋家沟泥石流实验与实测资料计算分析结果表明, 蒋家沟泥石流以临界容重2.234 t/m³为界限, 当泥石流容重低于、等于和高于该临界值时, 分别出现液相流速大于、等于和小于固相流速的3种情况, 由此可以分别揭示稀性泥石流、均质泥石流和稠性泥石流3种不同类型泥石流的运动特征. 研究结果为构建非均质泥石流动力学奠定了基础, 并对泥石流防治工程规划设计和预测预报泥石流灾害具有重要的现实意义.     

基于惯性微流原理的微流控芯片用于血浆分离

血浆是临床生化检验中一类广泛使用的样品, 从全血中分离血浆是生命医学研究领域中一项非常重要的技术. 惯性微流(inertial microfluidics)原理的主要特点是无需施加任何外力如电磁力等, 仅依靠液体流动就可以在微通道内实现一定尺寸的微粒或细胞的聚焦流动. 本研究基于惯性微流原理, 设计并制备了具有不对称弯管结构通道的微流控芯片. 采用制备的荧光微球作为模型样品考察了装置的性能, 发现尺寸越大的微球保持惯性聚集流动的流速范围也越大. 在此基础上, 利用发展的芯片平台成功实现从稀释的血液样品中将血浆分离. 使用芯片对样品进行两次分离, 即二级分离后, 血液中血红细胞的分离效率超过90%. 该装置具有结构简单、体积小巧、操作方便等特点, 不仅可以快速分离血浆, 而且对血细胞基本无损, 易于作为功能模块与现有的一些芯片实验室(lab on a chip, LOC)系统集成结合.     

基于PDA手机终端的野外流动地震监测网巡航系统的开发与应用

野外流动地震监测测量是地震监测预报的重要手段之一,如何高效顺利的完成每测期的工作量,笔者认为地震工作者非常有必要有一套自己的巡航系统来提高工作效率和缓解工作强度,在参加多年的地震野外测量工作中,经过实践与研究,通过利用带有GPS模块的PDA手机终端配合OZI for PPC地图应用软件,形成了一套包括室内配准地图、室内展布全网测点,结合GPS模块野外巡航的工作流程。     

交通流局部单向传输对复杂网络拥塞的影响

实施网络局部交通流的单向传输能否有效地提高网络的吞吐量及缓解网络拥塞情况, 对于许多现实复杂系统而言具有重要意义. 通过研究节点的度和介数与节点拥塞情况的关系, 提出了两种用于交通流单向传输控制的流向约束模型. 为检验不同模型下流向约束对网络传输能力的影响, 通过引入一个状态参数H, 利用由稳态到拥塞状态的指标流量相变值来度量网络的吞吐量, 并分别针对3种网络在不同约束模型下进行了仿真. 通过数值模拟得到如下结论: 采用基于度的流向约束模型对ER随机网络和WS小世界网络的数据传输能力几乎没有影响, 网络吞吐量和拥塞情况均没有得到改善, 但该模型在一定程度上缓解了BA无标度网络的拥塞程度; 采用基于介数的流向约束模型有效地提高了ER随机网络和WS小世界网络的吞吐量并在一定程度上缓解了网络拥塞情况, 且较基于度的约束模型进一步改善了BA无标度网络的拥塞程度, 但无论采用哪种约束模型, 均不能有效提高BA无标度网络的吞吐量. 同时可以看出, 对于3种网络, 有意识地对介数较大(拥塞较严重)节点实施流向约束均可以有效地缓解网络的拥塞程度.     

人脑连接组研究:脑结构网络和脑功能网络

人脑是自然界中最复杂的系统之一,在这个系统中,多个神经元、神经元集群或者多个脑区相互连接成庞杂的结构网络,并通过相互作用完成脑的各种功能.近年来,结合基于图论的复杂网络理论,研究者们发现利用结构和扩散磁共振成像数据构建的脑结构网络以及利用脑电图/脑磁图数据和功能磁共振成像数据构建的脑功能网络具有很多重要的拓扑性质,如"小世界"属性、模块化的组织结构以及主要分布在联合皮层上的核心脑区(如楔前叶、额上回、额中回).另一方面,研究者发现许多神经精神疾病(如阿尔兹海默病和精神分裂症等)与脑结构和脑功能网络的异常的拓扑变化有关,这些研究不仅为理解神经精神疾病的病理机制提供了新视角,也可能为疾病的早期诊断和治疗评价提供脑网络影像学标记.本文以人脑结构和功能连接网络的研究为重点,介绍了人脑连接组和复杂网络理论的基本概念,并且回顾了近年来人脑结构和功能连接组的研究成果,并指出了该领域中存在的问题及未来的研究方向.     

低浓度颗粒流Boltzmann方程的同伦分析方法解

同伦分析方法(homotopy analysis method, HAM)是求解强非线性问题的有力手段. 针对颗粒流的动理学理论中的非线性微分积分方程——?Boltzmann方程, 采用 HAM方法选取局域Maxwell速度分布函数作为初始猜测解, 得到了低浓度颗粒流的Boltzmann方程的一阶近似解, 与传统的Chapman-Enskog方法得到的一阶近似解表达式的结构一致, 初步显示了HAM方法求解Boltzmann方程的有效性, 为一般Boltzmann方程的HAM方法求解奠定了基础.     

CsCl添加剂对激光诱导土壤等离子体辐射强度的影响

为了提高激光诱导击穿光谱技术对低含量物质成分的检测能力,实验研究了CsCl添加剂对土壤样品发射光谱的增强效应.利用高能量钕玻璃脉冲激光烧蚀样品,由组合式多功能光栅光谱仪和CCD光谱采集处理系统记录等离子体光谱,并通过测量光谱线的强度和Stark展宽分别计算了等离子体的电子温度和电子密度.实验结果证明,随着CsCl加入量的增加,激光诱导等离子体的光谱强度、信背比、电子温度和电子密度均呈现出先增大而后减小的变化规律.当CsCl加入量为15%时,等离子体辐射最强,元素Mn,K,Fe和Ti的谱线强度分别比无添加剂时提高了383%,348%,303%和267%,信背比分别提高了204%,149%,150%和142%;而等离子体的温度和电子密度比无添加剂时分别提高了10%和13%.     

CsCl 添加剂对激光诱导土壤等离子体辐射强度的影响

为了提高激光诱导击穿光谱技术对低含量物质成分的检测能力, 实验研究了CsCl添加剂对土壤样品发射光谱的增强效应. 利用高能量钕玻璃脉冲激光烧蚀样品, 由组合式多功能光栅光谱仪和CCD光谱采集处理系统记录等离子体光谱, 并通过测量光谱线的强度和Stark 展宽分别计算了等离子体的电子温度和电子密度. 实验结果证明, 随着CsCl加入量的增加, 激光诱导等离子体的光谱强度、信背比、电子温度和电子密度均呈现出先增大而后减小的变化规律. 当CsCl 加入量为15%时, 等离子体辐射最强, 元素Mn, K,Fe 和Ti 的谱线强度分别比无添加剂时提高了383%, 348%, 303%和267%, 信背比分别提高了204%, 149%, 150%和142%; 而等离子体的温度和电子密度比无添加剂时分别提高了10%和13%.     

MHD模拟磁尾横断面结构与太阳风粒子注入机制

基于全球三维磁层MHD（Magnetohydrodynamics）模拟模型, 研究了行星际磁场（Interplanetary Magnetic Field, IMF）北向与南向时磁尾横断面（X=?18 R_E）的结构及等离子片的粒子注入机制. 模拟结果很好地符合一些已知的观测数据和经验模型. 从向阳面磁层顶IMF及重联后磁力线尾向运动过程的角度, 对磁尾横断面粒子热压力分布、磁力线投影、等离子片或电流片旋转、粒子流场分布等结构进行了合理的解释. 根据模拟得到的磁尾横断面结构, 及IMF北向与南向时磁力线投影显著不同的位形, 可以通过E×B漂移很好地说明不同IMF条件下, 太阳风粒子对磁尾等离子片的不同注入特性. 另外, 还通过磁尾横断面磁场梯度的计算, 说明了太阳风向等离子片粒子注入的晨-昏不对称性.