超音速平板边界层湍流的直接数值模拟及分析

用时间模式对来流Mach数为4.5的平板边界层湍流进行了直接数值模拟. 发现当湍流充分发展后, 其平均流剖面、湍流Mach数、各种量的脉动均方根值和Reynolds应力等沿平板法向的分布都具有相似性. 但压缩性效应已较强而必需考虑, 强Reynolds比拟不再有效, Morkovin假说不再成立. 从转捩完成至湍流充分发展之间有一过渡过程, 其间上述相似性不成立.     

边界层转捩过程中环状涡和尖峰结构的演化

采用高精度直接数值模拟方法, 研究在边界层转捩过程后阶段中的环状涡和尖峰结构的非线性演化及其对流动的影响. 以平板可压缩流边界层转捩为例, 精细的数值模拟清楚地展示了环状涡等典型的涡结构及其上喷和下扫的流动现象, 证实了边界层转捩过程中尖峰结构的形成与环状涡紧密相关, 特别是, 对于最近在实验中观测到的正尖峰结构, 文中的数值结果也发现同样的结构, 并进行了相应的机理分析.     

Mach8的平板可压缩湍流边界层直接数值模拟及分析

对来流马赫数等于8,壁温等于10.03倍来流参考温度的平板可压缩湍流边界层做了直接数值模拟,计算涵盖了从层流到转捩以及最终充分发展湍流的全空间演化过程.对湍流的统计特征做了详细的分析,结果表明,在当前的计算工况下,湍流边界层核心区平均速度剖面仍然满足对数率,且卡门常数基本不变;可压缩效应明显增强,由于采用近似恢复温度的等温壁条件,使得近壁区温度较高,导致当地声速增大,使得湍流马赫数绝对值较低,造成内在压缩性效应不强,与经典强雷诺比拟相比,除在数量上产生一些偏差外,强雷诺比拟关系近似成立,且Morkovin假设依然有效;对扩展自相似性和标度率分析表明,对于平板可压缩湍流边界层而言,高马赫数流动使得其适用范围减小;压缩性效应对近壁湍动能,条带结构,涡等值面分布的影响得到分析.     

超音速平板边界层转捩中层流突变为湍流的机理——时间模式

采用时间模式对来流Mach数为4.5的平板边界层转捩过程做了直接数值模拟, 然后对结果进行分析. 发现在层流-湍流转捩的breakdown过程中, 层流剖面得以快速转变为湍流剖面的机理在于扰动增长后, 对平均剖面进行的修正导致了其稳定性特征的显著变化. 虽然在层流下第二模态T-S波更不稳定, 但在层流突变为湍流的过程中, 第一模态不稳定波却占主导作用.     

基于方、矩形环管直接数值模拟结果的各向异性RANS湍流模型构建

传统RANS湍流模型大多基于Boussinesq湍流涡粘本构模型,该本构模型是在研究半无限大平板流构型中得到的.然而该模型在向复杂几何构型湍流模拟的推广应用时遇到了极大的挑战,其中一般湍流各向异性运动的普遍性是问题的关键所在.在分析方、矩形环管充分发展湍流直接数值模拟结果的基础上,试图运用张量涡粘系数模型重构出可描述各向异性运动的RANS湍流模型.进而利用重构出的RANS模型对方、矩形环管内充分发展湍流进行计算,通过比较基于张量涡粘RANS模型计算结果与直接数值模拟结果和SSTk-ω模型结果,分别说明了所构建张量涡粘RANS模型的有效性和优越性.     

湍流边界层的空间模式DNS的入口条件

湍流边界层的空间模式直接数值模拟(SDNS)的入口边界条件, 应能反映上游湍流的特性, 这是一个难题. 建议将由时间模式直接数值模拟(TDNS)得到的充分发展湍流流场(只需要一个时刻的流场)以适当方式转换成SDNS的入口流场. 计算证实该方法可行且有效. 还发现在适当的时空转换关系下, 由时间模式和空间模式所得的充分发展湍流的各种统计量, 不仅在定性上, 而且在定量上均符合得很好. SDNS得到的充分发展湍流的平均流剖面、湍流Mach数、各种量的脉动均方根值和Reynolds应力等沿平板法向的分布也都具有相似性.     

基于DNS数据库的超音速湍流边界层近壁区相干结构的研究

通过时间模式的直接数值模拟得到来流Mach数为4.5, Reynolds数Re_θ = 1094的充分发展平板湍流边界层的流场数据库. 采用实验研究中常用的检测方法对此流场进行相干结构检测, 发现超音速湍流边界层近壁区同样存在相干结构. 分析了Mu-level法、第二象限法和VITA法三种条件采样的检测结果, 发现Mu-level法检测到的是低速条纹, 第二象限法检测到的是低速条纹的上升部分, VITA法检测到的则是从低速条纹区到高速区的交界区. 尽管三种方法检测到的是不同的区域, 但它们都伴有准流向涡结构.     

可压缩钝楔边界层转捩到湍流的直接数值模拟

直接数值模拟了来流Mach数为6的钝楔边界层在特定扰动(音速点附近壁面吹吸)下的转捩到湍流的整个过程. 分析了平均速度剖面, 脉动速度均方根及剪切应力等统计量, 并与不可压理论及实验结果进行了比较. 展示了转捩过程中的涡结构并分析了压力梯度对转捩的影响.     

Gao-Yong湍流模型对边界层转捩的适用性研究

准确预测边界层转捩对深入理解湍流边界层发展和飞行器翼型优化工业应用等具有重要意义。为提升Gao-Yong(G-Y)湍流模型对平板边界层发展及转捩特性预测的准确性与适用性，该文提出了采用G-Y漂移位矢Reynolds数(Re_T)表征当地湍流脉动强度的方法，建立实度系数(Cs)与Re_T间的函数关系，解决G-Y湍流模型中Cs取值间断、分布离散的问题。基于开源OpenFOAM软件开发了改进G-Y湍流模型的求解器，对经典平板边界层和转捩实验开展计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)数值模拟并验证。研究结果表明，相比k-ω等传统雷诺平均(Reynolds averaged Naviers-Stokes,RANS)模型，改进后的G-Y湍流模型不仅能准确模拟边界层流动特征，还能合理预测边界层发展过程及转捩位置，准确性较高。结果表明，经过改进的G-Y湍流模型可进一步用于对边界层转捩特性的研究。     

壁面局部扰动激发湍流边界层近壁区相干结构的一种理论模式探讨

在壁面局部扰动作用下,应用直接数值模拟的方法,研究探讨了湍流边界层近壁区相干结构形成的一种理论模式．数值结果表明,固壁表面某个局部位置存在的某种局部扰动能激发出湍流边界层近壁区的相干结构,其形成机理的许多方面与直接数值模拟和实验结果相符,且演化规律和特性与壁面局部扰动的强度、结构分布及加入到近壁区域内的局部扰动的能量多少等因素密切相关,这些关键性参数在湍流边界层近壁区相干结构成因的过程中起着重要的作用．因此,壁面局部扰动不仅给出了激发湍流边界层近壁区相干结构形成机制的一种理论方法,而且也完善了湍流边界层相干结构产生的物理模型．     

第1类反调和平均和对数平均的最优凸组合界

经典平均在物理学和力学中有广泛的应用,它们之间的估计式是近年来的热门研究对象.本文考虑第1类反调和平均、对数平均和幂平均之间的估计式,建立了第1类反调和平均和对数平均关于幂平均的最优凸组合界.这些结果是经典结论的推广和发展.     

Retinal light adaptation--evidence for a feedback mechanism

Light adaptation is the adjustment of retinal response properties to variations in ambient illumination. It enables the encoding of visual information over a millionfold intensity range, from moonlight to broad daylight, despite the relatively small dynamic range of response of visual neurones. We have studied the effects of light adaptation on the dynamics and sensitivity of visual responses of neurones in the turtle retina, by measuring the responses of horizontal cells in the retina to light which was modulated with a sinusoidal time course around various mean levels. As a quantitative measure of the transduction from light to neural signals, we calculated the gain of response at each frequency. Gain is defined as the amplitude of the modulated response component divided by the amplitude of light modulation. We report here that the gain (mV photon-1) at low temporal frequencies decreased as the mean light level increased. Over a 2 log-unit range of mean light levels, low-frequency gain was inversely proportional to the mean light level, as in Weber's law. However, at high temporal frequencies, the gain was almost independent of mean light level. Our results are reminiscent of Kelly's results on human temporal-frequency sensitivity in various states of light adaptation. We found that a family of horizontal-cell temporal frequency responses, measured at various mean light levels, could be accounted for by a negative feedback model in which the feedback strength is proportional to mean light level.     

Gausian分布表面超声背向散射的研究

本文给出了Ｇａｕｓｓｉａｎ分布表面的平均背向散射声强与物体表面粗糙度,超声频率和掠射角之间的闭形解析表达式．并与Ｂｏｙｄ等报道的实验结果进行了比较,在大掠射角时二者符合较好     

非灰气体吸收系数与平均射线行程的耦合求解

根据贝尔定律、指数宽带模型和平均射线行程反演的方法得出了气体辐射特性参数与平均射线行程的三种关系,并通过耦合计算的方式求得封闭体系下非灰气体的发射率、吸收系数和对部分边界的平均射线行程,从而解除了以吸收系数作为平均射线行程反演的必要条件的限制.将本文的计算结果分别与Hottel线算图的拟合公式和平均射线行程的几何求解公式结果相比较,结果表明,本文提出的方法满足工程辐射计算的精度要求,可直接应用于辐射特性参数的求解.以三元模型模拟的连续加热炉典型模型段为对象,计算了炉气对钢坯表面和炉墙内表面的发射率及对应的平均射线行程,为炉膛的辐射传热求解提供了必要条件.     

Gaussian分布表面的散射声场

本文假设随机粗糙表面符合Ｇａｕｓｉａｎ分布,建立了来自粗糙表面的平均散射声强与物体表面粗糙度,超声频率和接收掠射角之间的闭形解析表达式．本文理论结果与文献［１］报道的实验结果符合较好．     

日平均气温的两种计算方法比较

日平均气温是反映气候特征的重要指标之一,通常有2种计算方法:日最高和最低气温平均,4个定时气温平均.为了比较2种方法计算的日平均气温是否有显著差异,说明何种方法更接近实际日平均气温,选择我国8个气象站冷年、正常年、暖年的日气温资料和北京密云1991年中28d每日整点气温资料进行分析,结果表明:2种方法得到的日均温差异显著,但极值平均温与实际日平均气温(24h整点气温的平均)、四时平均温与实际日平均气温均无显著差异,其中四时平均温接近实际日平均气温的程度略好.另外,2种方法的差异基本无年际间的差别,但在各个季节和地区是不同的.     

一种基于透射比的纳米流体颗粒团聚定量分析方法

为了得到简单易行的定量反映纳米流体颗粒团聚的方法,在分析纳米颗粒团聚与纳米流体透射比之间关系的基础上,提出团聚体平均颗粒数这一可以定量反映纳米流体内颗粒团聚状况的参数,并推导出基于纳米透射比的团聚体平均颗粒数的计算式.所提出公式的计算结果与利用反映实验数据的三维DLCA模型得到的团聚体平均颗粒数吻合较好,反映了该计算式的有效性.     

Distributed modeling of the beginning and ending dates and durations of limited temperatures over the rugged terrain of Chongqing

A physically based empirical model was established for the beginning and ending dates (BED) of limited temperatures.Data used were daily mean temperatures from 34 conventional stations in the Chongqing region,measured from 1961 to 2000.Using this model in combination with the distributed modeling results of monthly mean temperatures,we developed a method for creating a distributed simulation of the BED and durations of limited temperatures in the rugged terrain of Chongqing.Spatial distribution maps were generated at a resolution of 100×100 m for the BED and durations of the limited temperatures of 0,10,15 and 20.Simulations suggest that the distributed model is able to successfully reveal the macroscopic trends and local distributions.For the modeled BED,the mean absolute bias error is 0.6-2.4 d.Cross-validation and case-year tests show mean absolute bias errors of 1.3-2.8 d and 0.7-2.5 d,respectively.Comparison shows that the simulation results are consistent with the field investigations.This implies that the simulations are as good as observations,thus providing a viable technique for simulating mountainous heat resources using conventional meteorological data.     

关于定积分的两个中值定理

对于定积分的第一中值定理和第二中值定理分别考虑了中值点的变化趋势，在一定的条件下得到了具有某种对称性的结果，发展了前人所做的工作．     

串列方形钝体构筑物绕流的数值分析

采用二阶CBS有限元法对雷诺数Re=100时不同间距的串列方形钝体构筑物的绕流进行数值研究,分析了间距比s（构筑物中心距离与构筑物宽度d之比）对流场的影响,以及平均阻力系数、阻力系数均方根、升力系数均方根、斯特劳哈尔数和压力系数随间距比变化的情况. 结果表明：间距比对串列方形钝体构筑物的流场影响显著;当2个方形构筑物为串列情形时,可有效降低流体阻力;当临界间距比在4.50~4.75时,其各项力学性能指标将发生跳跃;由于上游构筑物尾流的影响,下游构筑物的升力系数均方根总大于上游构筑物而表现出更强的脉动性,且2个构筑物表面压力分布的差异显著.