波流环境下多孔射流运动和稀释特性试验

采用PIV和PLIF技术对波流环境下多孔垂向射流近区的速度场和浓度场进行测量,对比分析不同波浪条件下射流运动轨迹、速度场、浓度场及涡量场特性,重点探讨波流和纯流环境下射流运动特性的差异以及波浪作用对多孔射流发展的影响。结果表明:波流流场中射流时均轨迹发生扭曲,产生"污染物云团"现象,与纯流环境下射流差异明显;波浪对波流环境下的多孔射流运动影响显著,具体表现在波浪强度的增大能够增加射流与环境水体的接触面积、加快射流垂向动量衰减、增强前方射流对后方射流的遮掩作用、降低多孔射流汇合点高度等方面。当前组次下,波浪的存在使得各断面污染物浓度峰值减小,因此对波流环境下多孔射流的稀释有积极的作用。     

福建海坛湾波流双向耦合下水动力特征

采用MIKE 21软件中SW(spectral wave)波浪模块和FM(flow model)潮流模块,将潮流模块计算得到的水位与流速输入波浪模型,将波浪模块计算得到的辐射应力输入潮流模型,建立海坛湾波流双向耦合的水动力数学模型.分别计算纯潮流和纯波浪作用下的潮流场和波浪场,计算结果与实测数据吻合良好,再分别对波流双向耦合作用下的潮流场和波浪场进行了模拟.比较结果表明:波流耦合作用对流速和波高都有一定的影响;在波流异向特性明显的区域,波高增大显著;涨落急时刻波高在近岸区域的衰减速率和纯波浪作用下的较一致;落急时刻波高开始显著衰减的位置明显早于涨急时刻;波浪辐射应力在破碎带附近对流速的影响最大.     

波流环境中多孔射流三维数值模拟

建立了波流环境中多孔射流的三维大涡数学模型,探讨了波流共同作用下多孔射流的扩散和稀释机制,分析了孔间距对双孔射流、射流与环境水体相互作用的影响,并给出了最优相对孔间距。模拟结果表明：在波谷相位时刻,由于横流与波浪相互作用强烈,流场内的三维涡旋结构丰富、尺度较大、数目众多,有利于射流与环境水体、射流与射流之间的掺混,这是波流环境比单一横流环境中多孔射流运动扩散效果更佳的主要原因;随着孔间距的增大,双孔射流之间的相互作用慢慢削弱,而射流与环境水体之间的相互作用却在不断增强;双孔射流在孔间距为7.0倍管口直径时扩散效果最好。     

高温气流平面射流扩散过程分析

在工业生产中经常会出现高温烟尘气的排放与扩散现象,研究高温烟尘气的射流扩散过程对于烟尘治理和集尘通风系统设计有重要意义。通过数值模型分析与试验分析结合的方法,对高温气流扩散过程进行分析与研究。结果表明：在高温气流水平浮力射流扩散过程中,射流温度显著改变了射流扩散轨迹和速度分布,随着气流温度的升高,气流密度降低,使射流在水平方向速度衰减加速,而低密度气流的热浮力效应增强,在垂直方向速度值增加加剧,形成了更靠近射流壁面的上浮扩散轨迹;在高温气流射流扩散分析中,在理想气体的浮力模型中添加了密度随温度的变化,因此它比布辛涅斯克近似的浮力模型获得的射流轴线速度与射流扩散轨迹结果更准确,可知改模型适合分析高温气体的浮力扩散特征;两种模型获得的射流速度分布的结果误差相反,使两种模型能够适用于不同类型的工程需求     

密度分层流中的浮射流模拟

以垂向密度变化的环境流体为背景,采用k ε紊流模型,建立了垂向二维浮射流的数值模型.模型的求解采用有限体积法和SIMPLE算法.针对密度分层流中的浮射流实验,对垂向密度呈线性变化的垂直浮力射流进行了数值模拟,得到射流的密度场、射流轨迹、稀释度和射流宽度等的分布规律.通过数值模拟和实验结果的对比分析表明,两者吻合较好,所建立的垂向二维浮射流紊流模型能够比较精确的模拟分层环境中浮射流的水流状况和射流进入环境流体的混合状况.     

伞衣织物微孔射流透气特性

为研究伞衣微孔透气结构的射流特性，该文基于TexGen建立了2种织物的微观模型，采用计算流体动力学(computational fluid dynamics, CFD)技术开展了不同压差下的孔隙射流流场研究，探究了沿孔隙中心轴线速度和压力的变化规律。结果表明：不同孔隙结构织物均有相似的流场分布规律，孔隙射流存在速度增幅区、速度衰减区、尾流衰减区和尾流过渡区4个区域；沿轴向的速度、压力梯度主要出现在速度增幅区和速度衰减区；中心轴线的最大速度点和最小压强点均位于孔隙喉部后方约0.145t(t为织物厚度)处；尾流衰减区的流动特性不受内外压差的影响，当压差大于200 Pa时，织物孔隙内和尾流场的流动特征参数变化仅由织物结构决定。结合射流区长度与织物透气量间的指数衰减关系提出了普适的射流影响域模型。该文研究方法对探究透气降落伞的精细尾流结构，提高透流伞衣流场模型的准确性具有重要意义。     

近岸波浪破碎区污染物运动的数值模拟

波浪斜向近岸传播中由波浪破碎作用所引起的近岸波流体系是近岸非常重要的环境水动力因素,对该区域污染物的运动分布起着重要的影响作用。结合近岸波浪传播的抛物型缓坡方程、近岸波流场数学模型及污染物在近岸波流作用下运动的数学模型,对近岸斜向入射波浪破碎所产生的沿岸波流场中污染物的分布运动过程进行了数值模拟,并结合实验结果对数值模拟结果进行了分析验证。     

波流共同作用下水平轴潮流能水轮机水动力特性

通过开展物理模型试验,探究波流共同作用下水平轴潮流能水轮机尾流场的流速变化和紊动特性。结果表明:相比于纯流工况,波浪的存在有利于支撑结构后方水流的速度恢复,但会使水轮机叶片旋转水域后方近尾流的速度损失更大,远尾流的速度恢复更慢;水轮机下游流速会随波高和周期的增加而增大;波流共同作用工况下的湍流强度整体高于纯流工况;湍流强度随波浪周期的增大而减小,随波高的增大而变大。     

自推进喷嘴井筒内流场数值模拟

以深穿透水平钻孔自推进喷嘴为模拟对象,根据模型和实测井眼建立流场模型,采用标准k-ε双方程模型,对不同后喷孔布置下的自推进喷嘴井筒内流场进行数值模拟。研究结果表明:井筒内,由于后喷孔射流的抽吸作用,2个相邻射流之间会形成一个漩涡区,该漩涡由其发生位置的不同,可对井底返流形成阻碍或卷吸加速作用;后喷孔射流本身对井底返流有加速携带作用;沿井筒径向,漩涡区速度由井壁向喷嘴处逐渐增大,这将加剧喷嘴和高压软管的冲蚀;将后喷孔由3个均布改为6个均布,改进后喷嘴射流形成的漩涡区面积只为改进前的25%,且漩涡区速度降低最多达6 m/s,充分发挥了射流本身和漩涡区的特点,可有效提高自推进喷嘴流场的携岩效率,延长其使用寿命。     

潮流底部多孔垂向排放污染物影响区的计算

根据射流受力平衡关系建立了非恒定横流中垂向射流轴线的积分方程,在前人对恒定横流中射流研究成果的基础上求得了该方程的解析解。由平面激光诱发荧光（ＰＬＩＦ）和数字图像技术测得的多孔射流浓度分布实验资料,获得了射流宽度、横向扩展角度与射流和横流速度比及射流相对高度的关系,为潮流底部多孔排放污染物影响区的计算提出了一套较完整的方法。计算结果得到实验结果的良好验证。     

各向异性湍浮力模型在潮流底部排放计算中的应用

为预测湍浮力射流的流速及浓度分布,确认湍浮力流动的应力由应变和浮力作用引起,从而将非线性应力模型和由平衡近似得到的浮力模型组合,建立了非线性各向异性湍浮力模型。该模型避免了数值奇异。应用于潮流底部排放的湍浮力射流模拟,其数值结果合理,并表明该模型能预测浮力在潮流底部排污中的重要影响。     

烟囱效应形成机理的实验

依据相似原理建立小尺寸竖井实验台，研究了竖井底部温度和前室补气口流速随火源与竖井中心线距离的变化规律，建立了稳态条件下的竖井内温度、速度分布模型．研究结果表明，烟囱效应的产生主要是由于竖井内外压差与烟气自身浮力的联合作用，但是在不同范围内所发挥的作用不同：在火源距离竖井中心线较近区域（l／L〈0.825），竖井内外压差起主要作用；在火源距离竖井中心线较远区域（l／L〉0.825），烟气的自身浮力起主要作用．     

北太平洋海浪特征分析

利用最新的欧洲中尺度天气预报中心(ECMWF)提供的1979—2014年逐6 h的ERA-Interim有效波高和风速数据,分析近36a北太平洋海浪场的变化特征。结果表明:有效波高经验正交函数分解(EOF)的第1模态呈同相位分布,该模态与太平洋10 a涛动指数(PDO)和厄尔尼诺事件(ENSO)呈显著的遥相关,可以通过这些气候因子的变化来预测有效波高的年代际变化;第2模态表明北太平洋西部海域的有效波高有显著的递增趋势,而东部海域则逐渐减小;第3模态以45°N为界,西风带呈现高低纬反相的双涡型分布,并有显著的2.5 a左右年际变化周期。北太平洋海域有效波高和风速重现期极值的大值区位于西风带,重现期越长,日本群岛南部海域风速加强越显著,加强的极值区延伸到中国的东海甚至是菲律宾群岛的东部海岸。     

多射流的流动特性分析

为获得多射流的流体动力学特性和了解多射流降噪优势 ,采用总压测量、流动显示、声学测量等手段 ,通过对多射流进行了不同压比下、沿射流中心线不同位置处的总压测量研究 ,指出多射流相对单射流而言具有降噪的优势 ,其原因是多射流的汇聚耦合消弱了与激波结构相关的宽频噪声 ,平缓了湍流的混合噪声 ,多射流的内环低压区的形成可以抑制射流的扩散     

静止环境中水平圆形浮力射流流动特性研究

采用基于重整化群（RNG）方法的k～ε模型结合混合有限分析法（HFAM）对静止环境中有限水深水平圆形热浮力射流进行了数值模拟,计算所得对称面上的温度等值线图与前人所做实验符合较好.进一步地分析表明,在相同的淹没深度下,对称面上温度（速度）衰减速度随密度弗劳德数的增加而减慢;在相同的密度弗劳德数条件下,对称面上的温度（速度）衰减随淹没深度的增加而加快;对射流近区的流动区域划分的初步分析,有助于对流动结构的认识;证明了该数学模型能够有效地对此种流动进行数值研究.     

扭曲椭圆管内超临界CO2冷却换热的数值模拟

为了提高CO₂热泵的传热性能,基于Fluent的数值模拟方法研究了不同质量流量下,扭距为100 mm及无扭曲状态下的水平椭圆管管内超临界CO₂冷却换热特性及二次流的变化规律,并针对竖直椭圆管引入局部换热系数和压降,研究了长短轴比b/a及扭距对扭曲管换热性能的影响。结果表明,低质量流量下扭曲椭圆管内浮升力明显大于椭圆管扭曲结构所产生的浮升力,对于低质量流量G<200 kg/(m²·s²)下的超临界CO₂流体,椭圆管具有更大强度的浮升力所造成的二次流,强化传热更明显;对于高质量流量G>200 kg/(m²·s²)下的超临界CO₂流体时,扭曲椭圆管具有更大强度自身结构所产生的周期性二次流来强化传热;管内的传热系数及压降随着扭曲程度及压扁程度的增大而增大。为扭曲椭圆管在CO₂热泵中的应用提供了重要的理论与数据支持。     

A note on Jacobi-Eisenstein series

The so_called Jacobi_Eisenstein series is defined by E k, S (z, w)=∑y∈J ∞\J (1, j) Z 1|k, Sy(z, w) . The Fourier coefficients of E k, S is determined completely. The theorem extends the results of Eichler and Zagier to the case of general index matrices.     

Formation and causes of NO<Subscript><Emphasis Type="Italic">x</Emphasis></Subscript> pollution on the east side of the Taihang Mountains in China

Tropospheric column amounts of NO 2 from OMI/Aura products were applied to investigate the seasonal variation of NO x on the east side of the Taihang Mountains (ESTM) in China. The NO 2 concentration varied seasonally, with winter maxima and summer minima. To explore the causes of the heavy NO 2 pollution in this region, wind field simulations were conducted by using the Fifth-Generation NCAR/Penn State Mesoscale Model (MM5). MM5 simulations showed that wind directions in the ESTM region were dominated by northeasterly and northwesterly winds throughout the year and to a lesser degree by southwesterlies. Elevated NO 2 concentrations (higher than 50×10 15 molec/cm 2 ) occurred in three meteorological situations: convergent wind fields (5 days), northeasterly winds (2 days), and calm days (1 day) in January. Although the local anthropogenic NO x emission strength was not so high as that in other developed areas, the calms and frequent occurrence of convergent wind fields, as well as unfavorable terrains for diffusion, resulted in the accumulation of atmospheric pollutants and hence heavy NO x pollution. Furthermore, long-distance NO x transportation from the Beijing-Tianjin-Tangshan region to the ESTM area could be seen when the wind was from a northeasterly direction, especially under high wind speeds.     

应用FPM方法模拟封闭方腔自然对流

为验证有限粒子方法（FPM）能否很好地模拟自然对流问题,采用FPM方法对封闭方腔自然对流问题进行了数值模拟. 对FPM方法进行详细描述,并利用FPM方法对拉格朗日型的N-S方程进行离散,基于离散后的方程对瑞利数Ra分别为104,105,106的封闭方腔自然对流问题进行数值模拟,给出了不同瑞利数条件下的速度和温度云图以及中心线上量纲一的速度和温度分布曲线. 结果表明,FPM方法能够获得较准确的温度分布规律,当瑞利数较低时也能获得较准确的速度分布规律,但随着瑞利数的增大,速度场的模拟结果精度和稳定性变差,因此为了获得更准确和光滑的速度分布场,需要对FPM方法做进一步的改进.      

High-pressure sound velocity of perovskite-enstatite and the possible composition of the Earth’s lower mantle

The compressional sound velocity V_p for enstatite of polycrystalline specimens were measured at pressures from 40 to 140 GPa using the optical analytical techniques under shock loading. The dependence of V_P, (in km/s) on Hugoniot pressure (P, in GPa) can be described by InV_p= 3.079-0.691 In(P) + 0.094(lnP)². V_p satisfies Birch’s law:V _p = 4.068 + 1.677_ρ, where ρ is corresponding density, which indicated that enstatite is stable throughout the conditions of the lower mantle. The wave velocityP is 0.5% lower and the wave velocity S is 2% higher than that of PREM respectively. We concluded that the lower mantle is mainly composed of perovskite-(Mg_1-x, Fe_x) SiO₃ and only a small amount of (Mg_1-x, Fe_x) O is allowed in it.