基于PIV技术的温度敏感型磁流体无泵流回路的实验研究

建立了温度敏感型磁流体无泵流冷却回路实验系统，采用粒子示踪测速技术（PIV）对整个回路中的流场进行了测量，实验研究了不同加热、冷却功率下回路的流动传热性能，分析了磁场及温度场的协同作用对回路性能的影响．结果显示：温度敏感型磁流体在外加适当磁场及温差时可以持续流动，将热量从热端传递到冷端并循环工作；系统冷却性能受到磁场及温度场的协同作用影响．     

高速可压缩流动壁函数边界条件的改进与应用

为发展适用于高速流动的壁函数边界条件以降低摩阻和热流模拟时的网格相关性，针对Nichols等人提出的可压缩壁函数边界条件开展了改进研究．首先，通过数值试验修正了可压缩速度壁面律的参数取值·9其次，基于数值试验和理论分析，对温度壁面律的表达式进行了修正；最后，推导了近壁区的热传导项表达式，更准确地实现了壁函数边界条件与CFD程序的耦合．之后，对修正的可压缩壁函数边界条件开展了应用研究．对超声速平板湍流边界层的模拟结果表明：壁函数在壁面法向第1层网格y＋〈400时均能给出准确的壁面热流密度和摩擦系数值，且在稀网格下也可得到合理的边界层速度型、温度型以及湍流涡黏性系数分布；数值实验表明对原始壁函数的修正显著提高了热流密度和摩擦系数的模拟精度．对包含分离流动的超声速凹槽和高超声速轴对称压缩拐角算例的数值模拟发现：基于充分发展的附着湍流边界层理论建立的可压缩速度壁面律对分离区内部近壁区仍然近似适用，可保证分离区内部给出可靠的摩擦系数和热流密度；而对于分离／再附点附近，壁函数的模拟精度相对较差，其原因在于分离／再附点附近的真实速度型与壁函数中速度壁面律形式出现明显差别．     

层流下潜热型功能流体在内嵌圆柱圆管中的传热特性数值模拟分析

采用等效比热法对功能流体在光滑直圆管和三种内嵌同轴圆柱的圆管内的流动和传热特性进行了数值模拟，并利用场协同理论对流场进行了分析．结果表明，在内嵌同轴圆柱的圆管中，功能流体的传热效果随着Ste数的减小而增大，这与功能流体在光滑直圆管中流动的情况类似，但是与光滑直圆管相比，功能流体在内嵌同轴圆柱的圆管内流动可以明显的提高换热能力，且换热强化随着内嵌圆柱的直径增加而增加，但功耗也明显增加．     

叶轮内部流动分析及结构优化

借助计算流体流动和传热问题的三维流体计算软件FLUENT，对单级离心压缩机模型的叶轮内部流场进行了数值模拟，揭示了其内部流动规律；并找出计算模型结构设计中存在的问题，有针对性的进行结构优化。     

介质阻挡放电等离子体流动控制的研究

在等离子体激励因素诱导流场变化实验和数值模拟分析的基础上，探索了介质阻挡放电等离子体流动控制的效应．结果表明湍流模型比层流模型可获得更好的结果．通过平板流动实验与压气机叶栅实验相结合的措施，研究了等离子体对外流、内流加速与抑制流动分离的耦合作用．实验结果表明：等离子体激励可以改变边界层的速度特性；在流速低于20m／s时，等离子体激励可显著改善栅后总压和速度分布特征；流速接近50m／s时，等离子体仍会明显改变总压和速度的最小值；可见，在低速流动条件下，采用等离子体激励方式能达到抑制流动分离的目的．     

复杂裂隙网络无压渗流分析的变分不等式提法

通过对仅适用于湿区裂隙渗流的Darcy定理进行延拓处理,并将潜在溢出面归纳为Signorini型互补边界条件,建立了定义在裂隙网络全域上无压渗流问题的偏微分方程（PDE）提法.为了减小试探函数的选取难度和消除溢出点的奇异性,进一步发展了与PDE提法等价的变分不等式（VI）提法,并给出了离散型变分不等式提法的有限元数值求解格式、迭代算法与计算流程.由于使用了连续型的Heaviside函数代替阶跃型函数,避免了对位于过渡区域裂隙单元进行积分时形成的数值跳跃,从而显著提高了有限元数值求解过程中的稳定性.典型算例的计算结果验证了该方法的有效性和可靠性,并表明基于离散裂隙网络模型的无压渗流分析不但可以较好模拟裂隙岩体渗流的非均质性和优势水流方向,还可以准确预测坡体内部排水结构的渗流量,为裂隙岩体边坡防渗排水系统的优化布置提供科学依据.     

基于Logistic的项目型组织知识流动与和谐共生模型

分析项目型组织知识流动的两种模式，针对项目型组织知识冲突与共享悖论，引入和谐管理理论界定了项目型组织知识和谐性概念。在此基础上，将项目型组织知识和谐分为组织与个人知识和谐、个人与个人知识和谐两类，以个人与项目型组织的知识存量变化作为研究这项目型组织和谐性的切入点，基于Logistic模型建立了项目型组织知识和谐共生模型及稳定性算法。最后仿真模拟了组织与个人、个人与个人知识存量变化趋势，提出相应的策略以保证项目型组织的知识和谐共生。     

偏离设计工况时离心泵内部流场的数值模拟

通过高效数值模拟的方法分析通流部分的气动性能,对叶轮进行优化改进,扩容改造,从而提高效率,可靠性,安全性.主要采用FLUENT,在双参考坐标系下,利用有限体积法对雷诺时均Navier-Stokes方程进行数值离散,选用标准k-s湍流模型,SIM-PLEC方法求解,对原模型泵进行非设计工况下内部流场的叶轮和蜗壳的耦合数值模拟,主要是变转速和变流量调节.得出变转速调节下全流场的速度和压力分布均与原模型相似,但转速过低时则出现明显不同;变流量模拟时,无论是大流量还是小流量,在叶轮流道和蜗壳区均出现了较为严重的回流和漩涡区,并对这一现象进行了分析.最后对原模型蜗壳提出了一些改造意见,指出了偏心蜗壳在蜗舌处的回流情况较对称蜗壳好一些.     

100ZG型渣浆泵固液两相流的模拟分析

100ZG型渣浆泵具有耐磨、耐腐蚀、运行效率高等优点，被广泛应用于冶金、电力、石油等生产部门。由于输送介质的多样性和复杂性．使得对该类型渣浆泵的理论研究还落后于普通清水泵。本文采用工程上常用的Mixture多相流模型以及扩展的k-ε模型，利用改进的SIMPLE算法进行求解。对该类渣浆泵的整体固相速度分布、静压和总压分布进行模拟，从而得出压力和速度的变化规律并对渣浆泵内部许多重要过流部件进行能量损失分析，为该类型渣浆泵的性能研究提供了一定的理论依据。     

多项式混沌方法在随机方腔流动模拟中的应用

介绍了应用于随机流动分析的嵌入式多项式混沌方法，并以一维欧拉方程为例，介绍了多项式混沌展开式与流体力学方程的耦合过程．采用此方法对随机层流Navier—Stokes方程进行求解，模拟了存在不确定性因素影响的二维顶盖驱动流．本文分别研究了当顶盖驱动速度和流体粘性系数为服从高斯分布的随机变量时所引起的流动结构的不确定性．在与基准解进行对比确认的基础上，分析了流场速度的统计特性．研究结果表明，多项式混沌方法可以有效地模拟不确定性在流场中的传播．对于顶盖驱动的层流方腔流动，驱动速度的不确定性比流体粘性不确定性对模拟结果的影响显著．     

基于整数规划的特殊永磁型磁体匀场技术的改进研究

本文针对磁共振成像（MRI）系统成像对磁体的要求，提出了一种基于整数规划的无源匀场数学模型。按照实际匀场时以测量平面的中心场值为参考基础，改进了原有的模型，进行了匀场模拟。匀场结果表明，该方法能快速有效地完成匀场过程。     

进口热斑在无导叶对转涡轮高压级中迁移的控制因素分析

为揭示进口热斑在1＋1／2（无低压导叶）对转涡轮高压级中迁移的控制因素，运用三维非定常黏性流场计算程序对某1＋1/2对转涡轮模型级在有无进口热斑条件下的流场进行数值模拟．结果表明，在进口总压分布相同的条件下，同无进口热斑的工况相比较，进口热斑的引入基本不会对高压涡轮的负荷产生影响，高压涡轮的负荷与进口压力分布直接相关；热斑在高压导叶中未发生周向和展向迁移；热斑在高压动叶中的迁移扩散路径主要由冷热流体在高压动叶入口处的周向气流角、二次流及浮力等3种因素控制．     

用于细胞培养的聚乙烯醇水凝胶力学性能模拟及定量控制

采用化学交联法制备聚乙烯醇（PVA）水凝胶，以此作为细胞体外培养基底。通过改进的拉伸法测量材料的杨氏模量（E），并讨论交联剂与羟基单体的摩尔比（d）、PVA的初始浓度（C0）对E的影响。利用回归分析建立E与C0、d关系的数学模型，实现对E的定量控制，模拟细胞在体内生长的生物物理环境。结果表明：该数学模型模拟的相对误差不超过0．08，可实现对PVA力学性能的定量控制。此外，研究了基底硬度对L02细胞铺展及形态学特征的影响，细胞更倾向于在硬基底上铺展，在软的基底上，细胞的形态更趋近于圆形。     

一种基于自回归隐式半Markov链的设备健康管理新方法

文中通过对隐式Markov模型（HMM：hidden Markov model）假设条件的松弛研究，提出了基于自回归隐式半Markov链（AR—HSMM：auto—regressive hidden semi—markov model）的设备健康诊断和预测新方法．与传统的HMM相比，AR-HSMM具有3个优点：一是将传统HMM所假设的隐藏状态分布改进为显式Gauss分布，因此能够用于设备性能衰退预测；二是改进了传统HMM中各观测变量相互独立的假设，通过自回归建立各观测变量之间的依赖关系，从而使之更加符合实际情况；三是AR-HSMM不必服从不现实的Markov链条件，因而具有更强的建模和分析能力．文中定义了新的“前向．后向”变量，给出了改进的“前向．后向”算法．通过一个实例对所提出的方法进行评价与验证．实验结果表明，基于AR—HSMM的设备健康诊断和性能衰退预测新方法是有效的．     

离散型两相流动的大涡模拟

大涡模拟(Large-eddy simulation,LES)的研究正在取得迅速进展.和雷诺平均模拟(Reynolds-averaged Navier-Stokes modeling,RANS modeling)相比,LES可以给出流动和火焰的瞬态结构,并且在不少情况下可以给出比雷诺平均模拟更准确的统计平均结果.本文作者及其同事从2002年开始,用大涡模拟研究了气泡-液体流动的瞬态结构.后来从2005年至今陆续研究了气体-颗粒两相流动的大涡模拟、气体绕过单个颗粒流动的大涡模拟、以及有蒸发和燃烧的油滴周围的流动的大涡模拟.本文对作者及其同事近期进行的上述离散型两相流动的大涡模拟研究给出了简要的综述,包括控制方程、亚网格模型、数值方法、主要的模拟结果及其实验验证.     

基于均匀化理论的缝洞型介质渗透性分析

针对缝洞型介质的特点,提出了离散缝洞网络宏观流动数学模型.该模型将缝洞型介质划分为岩块系统,裂缝系统和溶洞系统,其中裂缝和溶洞嵌套于岩块中,并相互连接成网络,岩块和裂缝系统视为渗流区域,溶洞系统视为自由流动区域.基于均匀化理论对离散缝洞网络宏观流动数学模型进行了尺度升级分析,推导得到了大尺度上的等效Darcy流动方程,并给出了缝洞型介质等效渗透率张量的理论求解公式.通过算例验证了本文方法的正确性,最后分析了不同缝洞结构多孔介质的渗透性.     

气体状态模型对离心式制冷压缩机性能及流动模拟的影响

对以R134a为工质的离心式制冷压缩机级内部流动进行三维CFD分析，其中工质的物性的确定分别采用恒比热容完全气体模型、变比热容完全气体模型和利用实际气体物性表插值方法．CFD的分析结果表明所采用的气体模型对CFD预测的压缩机的级性能和级内部流动结构有着重要的影响．在离心式制冷压缩机级中工质的热力学状态偏离完全气体状态较远，但利用对气体常数进行修正的完全气体状态方程并计及比热容随温度的变化能够对压缩机级性能进行一定精度的预测．但为了准确预测级内基本流动参数、揭示级内的流动结构，需要考虑实际气体的影响，利用实际气体的状态方程或者物性表准确的确定工质的物性．     

耦合多水动力过程的二维山坡产汇流数值模型及其在壤中流模拟中的应用

基于物理性水分运动方程的山坡产汇流数值模型是进行降雨产流机制和规律研究的重要工具，当前还缺乏耦合地表水、土壤水和地下水多水动力过程的、具有较高计算效率和稳定性的二维山坡产汇流数值模型．本研究耦合地表水流动的圣维南方程组、变饱和土壤水分运动的Richards方程，采用有限差分法，对边界条件进行了改进，建立了THRM模型，对实验山坡实测壤中流过程有很好的模拟效果，通过数值试验揭示了边界条件、网格大小、初始含水率等对计算稳定性和计算效果的影响规律，所建模型对于山坡产流研究有应用价值，分析结论对壤中流数值模拟有参考意义．     

多孔芯冷凝器内流动与换热特性

研究了新型毛细泵环系统（CPL）中的多孔芯冷凝器内部流动与换热机理,建立数理模型,通过数值求解,分析得到液膜形状及壁面过冷度,热负荷,不同工质等各种因素对流动换热过程的影响.同时,利用所建立的实验系统对理论求解进行了验证.     

超燃冲压发动机燃烧室内湍流燃烧流场的数值模拟研究

应用经显式可压缩修正的SST湍流模型,对超燃冲压发动机燃烧室流场进行了三维数值模拟,并与实验结果进行了对比.通过对燃烧室流场数值模拟结果的分析给出了湍流燃烧流场的特征.为了定量分析超声速流动条件下湍流燃烧的作用特点,基于湍流燃烧理论与湍流燃烧的数值模拟结果,通过对控制无量纲参数在流场中变化的研究发现：超声速燃烧发生的区域为充分发展的湍流区;在喷口附近湍流和燃烧的作用最强烈;超声速燃烧流动中,湍流引起的火焰非定常效应和局部火焰熄灭现象均可忽略,定常火焰面的近似假设是成立的.