拓扑流体力学及其新近发展

拓扑流体力学是理性力学的一个重要研究方向,在理论上具有重要价值,在实践中日益显出独特的作用.本文试对该方向进行综述性介绍,目的是吸引更多的国内科研工作者进入这一重要领域.本文的重点放在流体螺度(Helicity)的拓扑内涵方面.除了列出螺度与数学纽结场论的关系(即与互缠绕、自缠绕数以及作者近年来发展出来的流体纽结多项式拓扑不变量之间的关系),还介绍了国际上在流体纽结复杂系综的能量-结构复杂性关系方面的研究.最后,通过超流涡旋纽结/链环重联的具体实例,展示了这一领域当中典型的数值计算方法.我们希望通过这种理论推导与数值计算同时呈现的方式,使读者对这一国际前沿交叉领域的核心问题、研究方法以及科研中可能面对的技术困难获得一个整体的了解和把握.     

油气水流量测量仪的混合器设计及仿真研究

为了保证油气水流量测量的精度,研制了一种不占用中心通道的静态混合器,仿真和试验表明,在产生很小压差的情况下,混合器可以达到良好的混合效果,为油气水流量精确测量提供了有效的均相方法.     

全隐式E-CUSP迎风格式大攻角分离流数值模拟

采用全隐式、低耗散E-CUSP格式,通过求解雷诺平均Navier-Stokes方程耦合Spalart-Allmaras(SA)湍流模型,模拟了细长旋成体在超声速、大攻角下的流场,分析了背风面涡的发展过程.结果表明:E-CUSP格式耦合SA湍流模型能够准确地模拟背风面的流动分离和精细的二次涡,对横向分离具有较高的模拟精度;预测的物面压力系数分布和激波位置与实验数据吻合良好,力和力矩的相对误差在1.98%之内;E-CUSP格式可用于模拟复杂的分离流动,具有高的计算精度和效率.     

6.2～9.4GHz DC-OFDM超宽带接收机射频前端设计

设计了一个用于6.2~9.4 GHz超宽带中国国家标准的接收机射频前端.通过采用共栅输入、电容交叉耦合的低噪声放大器和正交跨导级合并的折叠型混频器,实现了对UWB小信号的放大和下变频.设计方案采用TSMC 0.13μm 1P8M RF CMOS工艺流片验证并进行测试.测试结果表明,输入匹配在6.2~9.4 GHz频段内...     

利用DES方法进行细长旋成体纵向俯仰大迎角气动特性的计算研究

在亚临界流动范围内,利用DES方法对俯仰细长旋成体的流动特性进行数值模拟,给出了细长旋成体在大攻角纵向俯仰中的截面流态特点。研究发现,迎角变化跨越对称至不对称流态的上仰运动会产生明显的气动力迟滞现象,推迟了非对称的产生迎角,并延缓了细长体背风面流态之间的过渡。对细长体大攻角运动气动分析在国内外研究尚少,研究成果对充分利用非定常气动力有指导意义。     

双螺旋轴搅拌机性能试验

传统的双卧轴搅拌机存在混凝土容易抱轴、搅拌低效区、物料运动不流畅等问题。为解决这些问题,提出了一种新型的强制式混凝土搅拌机——双螺旋轴搅拌机,并对双卧轴搅拌机与双螺旋轴搅拌机各自特点进行了分析。对比试验结果表明:螺旋轴搅拌机搅拌混凝土20 s时的抗压强度,比双卧轴搅拌机搅拌混凝土30 s时的抗压强度提高2.4%;在相同的搅拌条件下,双螺旋轴搅拌机搅拌混凝土时电机电流平均值比双卧轴搅拌机降低6.9%。     

应用于OFDM之3．1～8．0GHz超宽带接收机前端芯片设计

使用TSMC0．18μmCMOS工艺实现3．1～8．0GHz超宽带接收机前端电路芯片设计,并利用ADS软件进行仿真、电路参数调整。电路架构包括：单端输入差动输出之超宽带低噪声放大器、Balun（Balance-unbalance）以及差动输入／输出的超宽带降频混频器,主要特点是在低噪声放大器输出端和混频器之间加入Balun,提升电路性能并减少芯片面积。芯片测试结果：在供给电压1.8V下,频宽为3．1～8.0GHz,S11〈-15。3dB,转换增益为24．6dB,功率消耗为37.98mW;包台接脚,芯片面积0．985（0.897×1.098）mm2。     

不同半径比Taylor-Couette湍流的直接数值模拟研究

采用谱方法求解柱坐标系下三维不可压缩流Navier-Stokes方程,直接数值模拟了不同半径比下的同心旋转圆筒间的Taylor-Couette(TC)湍流问题.由于TC湍流是由大尺度Taylor涡和湍流随机脉动的叠加而成,采用周向平均成功识别了TC湍流中的大尺度Taylor涡,并将其诱导的脉动流动与湍流随机脉动分离开来,对比分析了不同半径比下大尺度Taylor涡对脉动强度和湍动能的贡献;同时,通过计算雷诺应力输运方程,研究了半径比对湍动能生成、耗散和再分配等动力学特性的影响.计算结果表明,在小半径比的宽槽TC湍流中,Taylor涡诱导的脉动流相对较弱,湍流随机脉动更为强烈,其对湍流统计特性的影响占优;在大半径比的窄槽TC湍流中,流体脉动特性主要源于Taylor涡的贡献;另外,随着半径比的增大,近外壁面附近流体沿周向剪切作用增强,流场表现出类似于平板Couette流的流动特性.     

关于氧化沟工艺优化改造的探讨

结合同煤集团生活污水处理分公司生产运行实际,介绍了原氧化沟工艺在生产过程中存在的问题,分析了这些问题产生的原因,并提出了优化改造方案。通过对原氧化沟工艺进行优化改造,使污水处理厂在降低运行成本、提高出水水质等方面都有明显的效果。     

深亚微米工艺CMOS Gilbert混频器噪声分析

深入研究了深亚微米工艺下的CMOS Gilbert混频器噪声产生机理,提出了深亚微米工艺下的混频器噪声系数性能解析模型.基于0.25μm标准CMOS工艺的Gilbert混频器仿真结果表明,该预测的噪声系数理论值与仿真结果相差最大为1.5 dB,相对误差最大为12.5%.