热带太平洋ENSO期间的海气相互作用分析 --大气环流无旋和无辐散分量的年际变化

利用NCEP/NCAR再分析资料,将风场分解为无辐散分量和无旋分量两部分,通过求解球面Poisson方程得到大气的扰动流函数和扰动速度势.利用850,200 hPa扰动流函数和速度势分别与Nino-3指数做相关分析,研究了Walker环流、Hadley环流水平分量的变化和上升/下沉分支的相应位置变化,从而得到了ENSO期间大气环流变化的完整图像.     

用上限元法确定钢管张减过程的速度场

根据钢管塑性变形原理及张减变形理论,运用上限元法来构造动可容速度场, 把单元的塑性变形功(率)、速度间断功(率)及摩擦功(率)等表达成单元边界几何位置参数和法向速度参数的函数,并进行速度场的优化,求出钢管张减变形区的速度场,从而为进一步分析钢管张减过程的力能参数打下基础.     

用流函数分析平面轧制问题

给出了一种用流函数求解理想刚塑性材料的平面应变轧制的方法。速度场被分解为基础速度场和附加速度场。基础速度场满足边界上给定的速度条件,附加速度场满足齐次边界条件。与这两部分速度场相对应,有基础流函数和附加流函数。基础流函数可以确定地写出,附加流函数则借助于Weierstrass定理写成完备空间的向量族,即多项式。通过使全功率极小化,可以将多项式系数确定。用这一方法求得了速度场、应力场、塑性区前后边界,接触弧上中性点的位置和轧制单位压力,并与工程方法的计算结果作了比较。     

汽化器式内燃机燃烧室内工质的运动

本文研究了汽化器式内燃机燃烧室内气流的速度分布。由于活塞的往复运动、气流流动状况是曲轴转角的函数,本文在具体的边界条件下运用有限积分变换解气流运动的偏微分方程,获得以特殊函数为基础的解析解。以苏联轿车“莫斯科人”为例上机求得气流速度场分布。     

基于Helmholtz速度分解的黏势流耦合方法

针对Navier-Stokes(N-S)方程,根据Helmholtz速度分解,将流场速度分解为势流部分和非势流部分,剥离势流部分后得到黏势流耦合的变形N-S方程.变形N-S方程求解的是非势流部分速度分量,其在远场的影响较弱,故较传统计算流体动力学(CFD)方法求解N-S方程计算区域小,计算效率较高.以圆柱绕流为例,势流部分速度分量采用解析解,并在OpenFOAM平台内实现了变形N-S方程的黏势流耦合计算.对不同雷诺数下圆柱绕流进行了计算模拟,并将耦合方法计算获得的流场中的速度、压力,与文献中的试验及传统CFD等计算的结果进行仔细比较和分析,相关结果吻合良好.研究表明,该方法适用于层流和湍流模型的计算模拟,为改善黏流计算效率提供了新的途径.     

非定常Stokes方程混合有限元方法

本文给出二维非定常Stokes方程的流函数-涡度表达式, 采用混合有限元方法分别讨论流函数方程和涡度方程,得到流函数、涡度及流速场的最优阶L2误差估计。     

低浓度固液两相流颗粒相本构关系的动理学分析

固液两相流的动理学理论认为固体颗粒相可用Boltzmann方程描述。从流场中的颗粒受力分析出发 ,应用动理学的 Chapman- Enskog法 ,探讨了低浓度固液两相流下的 Boltzmann方程的二阶近似解和颗粒相本构关系。结果表明 ,尽管颗粒所受相间力与两相脉动速度有关 ,但在两相脉动速度近乎无关的极限条件下 ,颗粒速度分布函数和颗粒相本构关系与快速颗粒流的相同。这样的极限条件在含粗重颗粒的两相流中可以近似实现     

角平分屈服准则解析热轧厚板展宽轧制力

根据厚板轧制变形特点,提出了适用于展宽轧制阶段的二维流函数速度场。利用角平分屈服准则对提出的速度场进行解析求得了内部变形功率表达式。采用共线矢量内积法与积分中值定理分别求得了摩擦功率与剪切功率表达式。经总功率泛函最小化获得了轧制力矩与轧制力的解析解。与国内某厂320 mm板坯的实际轧制数据比较表明,该解析解具有较高的预测精度,最大误差不超过10.45%。轧制工艺参数分析表明,随着压下率的增加或几何因子的减小,轧制力矩与轧制力增加;摩擦系数对轧制力矩和轧制力的影响较小。     

基于Workbench的除尘管道流固耦合数值分析

以大型消音除尘进气管道为研究对象,对其内部流场及结构场进行流固耦合数值分析。根据流体力学基本方程和流固耦合基本方程,应用CFX对管道内部流场进行模拟仿真,得出管道内压力、速度云图。将流场计算结果导入Workbench,利用流固耦合理论,得出耦合后管壁的压力分布和等效变形云图。仿真结果表明,空气流经管道时,从进风口处到出风口处,管道中压力水头转化成速度水头,压力减小,流速增大,出风口处产生负压;耦合后管壁存在微小变形,管壁四个角的变形明显大于壁面变形。     

粉末注射成形二维充模流动的数学分析

注射成形二维充模流动属于具有自由流动移动世界、非牛顿、非等温的流动问题.将扁平型腔内流动视为Hele Shaw流,由于模腔的复杂性及控制方程的非线性,采用数值计算得到腔内流体的压力场、温度场、速度场,得到压力和速度2个控制方程;引入2个相应的变换,将压力控制方程及速度控制方程化为拉普拉斯方程,并得到压力流函数可由拉普拉斯解表示的一个解析式,简化了计算过程,提高了计算精度,在此基础上进行计算机模拟,可检验Hele Shaw近似的精确程度.     

旋转式能量回收设备孔道内部流动特性的研究

在海水淡化领域中,旋转式能量回收设备是一种高效的能量回收装置可以有效降低系统能耗。针对旋转式能量回收设备建立了二维非稳态数值模型,分析了设备孔道内部的流场拓扑结构,考察了配流盘转速和进流流速两种操作参数对旋涡演化过程和掺混率的影响。研究结果表明,旋涡的形成和演化过程会对孔道内的质量传递过程产生重要影响;旋涡的结构尺寸和涡旋强度会随着配流盘转速或进流流速的改变而发生变化。存在最佳的操作工况使得旋涡的结构尺寸最小和设备的掺混率最低。研究结果对于理解旋转式能量回收设备的孔道内部流场具有一定帮助。     

匀动螺旋状集中涡的流函数解析表达及其证明

旨在推导在圆柱直管中作均匀运动的右旋单螺旋状集中涡管诱导无粘流场流函数的解析表达式,并将结果回代到涡与流函数的微分方程中,证明这一解析解的正确性．结果显示：涡管流函数是时间的周期函数,并被表征为一系列在涡核内均匀分布螺旋涡丝流函数的叠加．当螺旋涡管沿自身轴线移动一个节距,同时绕自身轴线旋转一圈时,螺旋涡管诱导的流场退化为定常场．若令圆柱直管半径趋于无穷大,则获得在无穷大域中作均匀运动的三维螺旋状圆柱集中涡管的流函数．     

超声速旋流天然气分离器的旋流特性数值模拟

与传统的低温分离工艺相比，超声速旋流天然气分离器是天然气处理工艺技术的一大创新。在超声速旋流天然气分离器中，气流经过拉伐尔喷管绝热膨胀形成带液滴的超声速低温混合气流，在超声速翼的作用下混合气流由轴流转换成旋流，实现超声速旋流分离。超声速翼是实现气液分离的关键部件。设计了三角薄板型超声速翼，并利用CFD软件对超声速翼段内气流温度、压力、马赫数等特性参数的变化规律和翼段沿主流方向切向速度的变化情况进行了分析。结果表明，在所设计的超声速翼段内，气流能始终保持超声速，翼段出口马赫数为1．4，翼前无激波产生；分离器的旋流加速度最高在572000g，可实现良好的超声速气液旋流分离。     

一种紧致差分格式及其在新型纺纱研究上的应用

本文导出了一种与涡传输方程的ADI格式相协调的流函数方程的四阶精度五点紧致差分格式,并导出了与此相容的速度差分方程及三阶精度的壁涡公式,以及在非网格边界点上的壁涡公式与相邻内点的涡传输差分方程和流函数差分方程。本文成功地用此方法对某新型纺纱器罩壳内的流动作了数值计算。其结果与流场显示法的实验结果(照片)基本符合,对新型纺纱的理论研究以及罩壳的合理改型提供了可靠的依据。     

双条型磁极作用下结晶器内液态金属流动的数学模型

通过涡量－流函数有限元法建立了双条型磁极作用下结晶器内液态金属流动的数学模型,并研究分析了双条型磁极对结晶器内液态金属流动的影响。结果表明：在实验条件下,结晶器内水口出口上下明显形成４个涡流区。     

用Galerkin法解二维不可压无旋流问题

本文对于二维不可压无旋流问题,采用了Galerkin法求数值解。文中分别选速度势和流函数作为试函数。本文同时给出了用直接配点法和最小二乘配点法的计算结果,并将这些结果与T.J.Chung《Finite Element in Fluid Dynamics》一文中C=∞时的半解析解进行了比较。计算中采用Simpson积分子程序和Gauss消元法。     

群速度机理的研究

把能量速度的概念推广到包括静电磁场在内的一般情况，在此基础上对相速和群速之间的关系及群速度的传播机理进行了探讨。     

紊动射流对叶栅内气相流场的影响

从空气动力学的角度提出了“气垫防磨”理论，并以气垫叶栅作为研究对象，在不同的主流与射流速度比、不同的缝隙数和缝隙宽度等条件下，利用IFA300型热膜风速仪系统对叶片表面附近的流场进行了测量，得出了各工况下的气垫厚度，结果表明，增加射流速度、缝隙宽度和缝隙数量，气垫厚度也相应增加，并且气垫的厚度主要由叶片前半部分的射流决定，在理论上论证了垫防磨的可行性。