同心环隙有压科特(Couette)流总论

本文利用恒定流动量矩定律以及科特流与槽道流的动力相似性,对外环固定,内环以恒速旋转且压力梯度 p/ θ为正的同心环隙科特流导出了两环面切应力、流速极坏面或流速拐环面及其坐标的方程。这些方程是由2个无因次参变量c_(f1)/c_(f2)·1/η~2,Pr= p/ θ·(η~2-1)/2c_(f1)ρV_0~2所构成的显函数方程组。本文明确地提出了科特数Pr作为环隙科特流的判据与准则的概念,根据它的值,可以把这种流动划分为以下4类: Pr=0 无压( p/ θ=0)环隙科特流。 Pr=1 类似半槽道流的有压环隙科特流,此时静环面切应力为零,流速分布曲线垂直于静环面。 Pr≥1 第1类有压环隙科特流,流扬中存在零切应力环与流速极环面。 0≤Pr≤1 第2类有压环隙科特流,流场中一般地存在流速拐环面。上述分类也把无压平面科特流,有压平面科特流以及槽道流作为特例包括在它的范畴之中。     

前言

这本专辑共刊载了12篇论文,其中有7篇讨论平面环隙科特(Couette)流,有5篇讨论旋转面环隙Couette流,这些论文反映了由我们承担的国家自然科学基金资助的《科特(Couette)流及其应用》课题的主要成果.在平面环隙科特(Couette)流的论文中引用了1986年Polderman公布的试验数据,我们用它来证实已建立起来的理论,并用这个理论讨     

同心环隙有压科特流层流解析解及实验验证

本文对同心环隙有压科特流层流提出了一维流动的动量矩微分方程,并根据广义牛顿内摩擦力定律,求得了圆周切应力τ与圆周切线速度 u 的解析解.对流场中的零切应力环面,流速极环面和流速拐环面的存在条件进行了讨论.证明了流速极环面并不与零切应力环面重合.对所提出的上述理论进行了实验印证.实验表明用一维理论来描述这种运动是简单可行的.本文把层流的无压环隙科特流与有压槽道流作为两个特例概括在所提出的理论之中.     

科特流的通用公式

我们对平面科特流、环隙平面科特流以及环隙旋转面科特流研究的结果,可以总结出统一的通用公式如下: 1. p/ x或 p/ θ为正的第1类科特流——流场中存在流速极点和场应力零点,此时有     

滤除泰勒涡的同心环隙科特流临界雷诺数的实验确定

通过模拟实验对同心环隙科特流进行了研究.实验表明:滤除掉泰勒涡的影响后,在同心环隙科特流中,层流与紊流的相互过渡是在同一临界雷诺数上发生的,没有过渡区.临界雷诺数与泰勒涡没有直接联系.同时还表明,不同的压力梯度下有不同的临界雷诺数.     

环形槽道有压科特(Couette)流层流

本文给出了环形槽道有压科特流层流的解析解,还提出了形状参数P,强调形状参数P可用作研究环形槽道有压科特流层流流动状态的判据,并讨论了当P值不同时,所研究流场中的速度极环面和速度拐环面存在的条件和它们的坐标。这对环形槽道有压科特流紊流的研究极有帮助。     

科特(Couette)数Pr≥1的环隙科特紊流

本文在实验的基础上提出了同心环隙逆压梯度作用下的紊流科特流的分析方法,其科特数范围为Pr≥1。对极点速度和极点坐标、壁面切应力和速度分布进行了深入的讨论。在雷诺数Re≤5.8×10~4、半径比η=1.022的条件下,理论计算与实验结果符合得很好。     

科特(Couette)数0≤Pr≤1的环隙科特紊流

本文在实验的基础上提出了同心环隙逆压梯度作用下的紊流科特流的分析方法。并就如何确定拐点处速度和拐点坐标以及壁面切应力和速度分布进行了深入的讨论。同时还证实了在雷诺数Re≤5.8×10~4、半径比η=1.022的条件下,理论计算与实验结果符合得很好。     

环隙科特层流润滑理论

根据环隙科特流理论导出了滑动轴承偏心环隙的单位宽循环流量公式 .在以空气为介质的实验中 ,证实了Sommerfeld边界条件 ,即在最大间隙和最小间隙处的压强等于环境压强 .并分别对无限长轴承与有限长轴承建立了断面流量与坐标之间的关系 ,揭示出了这种偏心轴承可能产生的极限承载能力和最小承载能力 .并第一次提出了在最大压强、最小压强处的坐标和通过该断面的流量与相对偏心量有函数关系的观点 ,以及有限长轴承中界面上的压强分布与无限长轴承压强分布成比例 .     

环形槽道科特(Couette)紊流的壁面阻力比方程与科特数

本文对环形槽道中的平行科特紊流提出了一种新的普遍的计算方法,这种方法应用了科特流与槽道流的动力相似性,推导出了关于壁面阻力比的4个方程式和提出了一个新的准则数——科特数P。     

具有零切应力平面的平面科特流实验研究

以隧道中运行的地铁列车为载体,在动壁面上进行了平面科特流的实验.实验结果表明实验点与理论计算值吻合良好.证明具有零切应力平面的平面Couette流理论是正确的.为计算列车通过隧道时的空气摩擦阻力与压力波的传播,提供了一种简单可行的计算理论和实验根据.     

基于Boltzmann模型方程的平板Couette流计算

将基于Boltzmann模型方程的气体运动论统一算法推广应用于Couette槽道流计算,发展可用于槽道流问题的气体运动论边界条件数学模型及数值处理方法,研究建立模拟不同Knudsen数二维低速槽道流动问题的气体运动论数值算法,通过将近连续流到高稀薄区Couette剪切流计算结果与基于微观分子统计模拟的类DSMC值、基于宏观流体力学滑移Navier-Stokes解和线化Boltzmann近似解比较分析,显示出该文发展的介观Boltzmann简化速度分布函数方程数值算法对不同尺度槽道流问题具有很强的模拟能力。     

环形槽道科特(Couette)紊流的第2类科特流

本文提出了一种新的理论及计算方法,它适用于科特数|P|相似文献   

Three-Dimensional Modes of Fiber Suspensions in the Taylor-Couette Flow

The linear stability analysis of the fiber suspension Taylor-Couette flow against axisymmetric and non-axisymmetric disturbances is investigated. A generalized complex eigenvalue problem generated from the linearized set of the three-dimensional governing system equations around the basic Couette azimuthal solution are solved numerically with the Chebyshev spectral method. In a wide range of radius ratios and the magnitudes of counter rotating, critical bifurcation thresholds from the axisymmetric Couette flow to the flow with different azimuthal wave numbers are obtained. The complex dispersion relations of the linearized stability equation system for vortex patterns with different azimuthal wave number are calculated for real axial wave numbers for axially extended vortex structures.     

Novel flow behaviors induced by a solid particle in nanochannels: Poiseuille and Couette

We conducted a molecular dynamics(MD)simulation to address the novel flow behaviors induced by a solid particle in nanochannels.Two basic flows,i.e.,Poiseuille and Couette,are involved in this study.For Poiseuille flow,the distribution of number density exhibits fluctuations in the center of channel and near the walls,which are caused by the strong interactions from the atoms of particle and walls.For stronger external driving forces,the fluid atoms move toward the center of channel and some cavities appear in the fluidic zone.Greater external driving forces and bigger particles make the fluid moving quickly in nanochannels.For Couette flow,the particle rotates under the velocity difference among particle atoms in the shear flows.The fluid atoms near the walls become infrequent and move to the center of channel.The velocities of the centrally-located fluid atoms decrease owing to the particle,resulting in an untypical non-linear Couette flow.In summary,the solid particle brings new fluid–solid interface and interactions,which induce several novel behaviors in nanochannel flows.     

应用滑移界面方法求解动/静相干叶排内非定常流动

基于滑移界面技术,发展了求解二维动／静相干叶排内非定常粘性流动的计算方法和软件,该方法克服了混合平面方法所引入的方法误差．压力与速度耦合采用非迭代ＰＩＳＯ算法;计算区域的离散采用非交错斜交网格．计算了二维不可压缩Ｃｏｕｅｔｅ流动及无限长相对运动动／静叶排内的非定常流动,验证了用该方法和软件计算动／静相干叶排内非定常流动的有效性     

离心式动/静相干叶排内部非定常流动的数值计算

首先采有作者发展的滑移界面技术及非定常流数值方法计算了两同心圆柱间库特（Couette)流动，在此基础上对叶轮及扩压器叶片数不等的二维离心式动，静相干叶排内部的非定常流动进行了数值模拟，详细分析了不同流量工况下动，静叶排内的非定常流动特性，数值分析表明，在一定的转速下，非等栅距离心式动，静相干叶排内部的非定常流动结构与流量工况密切相关，当流量较小或者较大时，在叶片扩压器内都会产生大尺度的分离涡，而在叶轮内的涡尺寸较小或不出现。研究结果可为优化叶轮与叶片扩压器的匹配提供有益参考。