反应器内Taylor涡胞结构的数值研究

采用计算流体力学方法对化学反应器内的Taylor涡胞结构进行了数值模拟,研究了在不同雷诺数Re条件下Taylor涡胞的结构特点及其生长方式受Re的影响规律.研究结果表明,随着Re的增加,Taylor涡胞先从上下两端部产生,并且底部固壁端Taylor涡胞的生成总要先于顶部自由面端部,随后Taylor涡胞由两端逐步向中心生长,直至系统的Re大于临界Re后,整个轴向间隙内均充满Taylor涡胞;轴向Taylor涡胞的强度并不一致,下端部固壁附近Taylor涡胞强于顶部自由面附近的Taylor涡胞,而中心位置的涡胞强度最弱.     

轴向磁场作用下平均Taylor涡对湍流脉动的影响

采用基于高精度电流守恒格式的直接数值模拟方法,对轴向磁场作用下导电流体的湍流Taylor-Couette流动进行计算.在等电势边界条件的同心圆筒中,磁场与感生电流引起的反向周向速度分布、以及其对平均流动的影响被揭示出来.采用两种不同的湍流流场平均方法,将湍流中的全部脉动划分为平均流动(Taylor涡)的贡献和湍流的贡献.通过计算不同磁场强度下的湍动能的分布,对比分析轴向磁场对平均Taylor涡流和湍流两种贡献方式的影响.     

圆柱绕流远场涡对的数值模拟

基于离散涡方法求得非定常、不稳定流场,数值模拟了三种不同时刻高雷诺数下圆柱绕流结构的发展,从流谱图、等涡量线图和涡谱图可以清晰地看出从近场的初生卡门涡街,过渡到远场的二次涡街的过程,计算结果发现：远场离散涡有形成二个涡的涡对及三个涡的涡对的趋势,计算结果说明了流体运动中涡对结构的本质：由于来流是均匀的,没有加入任何拔动,当流体流过钝体时产生具有剧烈分离的不稳定流动,因此在远场形成的二次涡对及卡门涡     

方柱绕流的大涡模拟

采用大涡模拟(LES)方法对雷诺数为2.2×104的方柱绕流流场进行了数值模拟.使用非交错网格的有限差分法,分别对准三维物理模型和真实三维物理模型求解不可压N-S方程,将沿流向方向方柱水平中心线上的时均速度的计算结果与实验数据进行了比较,结果表明,三维模型的模拟结果优于准三维模型的模拟结果.比较升力系数和阻力系数发现,与二维模拟(RNG)方法相比, 三维模拟的结果更加接近实验测试数据.     

管束间复杂区域流场的离散涡数值模拟

对管束间复杂区域流场的数值模拟方法进行了分析,针对管束绕流的具体困难,对现有基于Lagrange框架的离散涡方法进行了改进并提出相应的数值算法.改进后的算法只需用较少的涡元数量,使管束绕流的快速计算成为可能.将数值模拟结果与实验进行对比,发现无论是瞬时流场还是平均速度和脉动速度分布的结果,两者都非常吻合.证明提出的离散涡方法模拟管束间的单相流动是完全可行的.     

融合式翼梢小翼对飞机尾涡演化的影响

随着空中交通流量的增长,尾流间隔精细化、动态化缩减成为了民航发展的一种趋势,研究尾流演化过程也成为了民航领域关注的前沿科学问题。基于此,本文采用雷诺平均 N-S方程方法研究了B737-800飞机有无融合式翼梢小翼对飞机尾涡的演化过程影响。利用NASA动态尾流系统中APA尾涡消散模型计算了不同气象环境参数下有无小翼的尾涡环量变化。结果表明：融合式翼梢小翼可以分割翼尖涡,有效改变翼尖气流的流动特性,增大速度梯度,减小尾涡速度、尾涡能量集中程度和尾涡强度;不同大气湍流耗散率和大气层结稳定度下,小翼对尾涡强度的减小量不同。     

倾斜涡度发展与β中尺度低涡

利用中尺度暴雨模式MRM1,对1998年7月21、22日湖北黄石的β中尺度低涡及特大暴雨进行数值模拟,采用湿位涡守恒原理对模式输出的高时空分辨率物理量场进行分析。结果表明,β中尺度低涡是在低层θ水平梯度加大,θe等值线变得更加倾斜、近似陡立而发生SVD的情况下产生的。Pm1在本次特大暴雨过程中是主要的,大大超过pm2,低层对流稳定度绝对值的迅速减小造成垂直涡度的急剧增大,从而形成β中尺度低涡。因此,θe等值线变得陡立可能是气旋性涡度激烈发展导致对流性特大暴雨形成的一个重要原因。     

90°弯管的流场中涡相互作用对声场的影响

运用Fluent软件中的大涡模型对90°弯管中的非定常湍流场进行了数值模拟,在流场计算的基础之上,采用FW-H方程研究声场行为,得到5个不同截面的声压随时间变化关系图.从模拟结果可知,流场在一定的外界条件下会产生二次涡,这些涡与涡之间的相互融合或分裂产生了一定的声压.进一步给出5个不同截面流场和声场的变化情况,以及不同时刻涡和涡之间的相互作用对声场的影响.针对流场的5个特定区域,在其截面上选取5个监测点,利用FW-H方程进行计算,结果发现声场中声压随时间的增加先达到极大值后迅速趋于平稳.     

柴油机微粒过滤体内部温度梯度的数值模拟

基于一维非稳态模型,在最优的流量条件下,研究了在无颗粒层时,过滤体参数(孔目数(CPSI)、壁面厚度δw、过滤体长度L、导热系数λ)和再生条件(再生持续期td、最高再生温度Tmax)对过滤体再生时壁面温度梯度(dT/dx)的影响.研究结果表明:随着CPSI的增加,壁面温度梯度极值((d T/dx)max)逐渐增加;壁面厚度δw对温度梯度有显著影响,当δw＜0.3 mm时,(dT/dx)max随δw的增大而减小,且变化显著,而当δw≥0.3 mm时,(dT/dx)max随δw的变化趋于平坦;随过滤体长度L的增加,(dT/dx)max显著下降;当λ＜1.0 W·(m·K)-1时,(dT/dx)max随λ的增大而减小且变化显著,而当λ≥1.0W· (m· K)-1时,随λ的增大(dT/dx)max接近于线性减小;随再生持续期td和最高再生温度Tmax的增大,(dT/dx)max逐渐增大.     

Spatially resolved electronic structure inside and outside the vortex cores of a high-temperature superconductor

Puzzling aspects of high-transition-temperature (high-Tc) superconductors include the prevalence of magnetism in the normal state and the persistence of superconductivity in high magnetic fields. Superconductivity and magnetism generally are thought to be incompatible, based on what is known about conventional superconductors. Recent results, however, indicate that antiferromagnetism can appear in the superconducting state of a high-Tc superconductor in the presence of an applied magnetic field. Magnetic fields penetrate a superconductor in the form of quantized flux lines, each of which represents a vortex of supercurrents. Superconductivity is suppressed in the core of the vortex and it has been suggested that antiferromagnetism might develop there. Here we report the results of a high-field nuclear-magnetic-resonance (NMR) imaging experiment in which we spatially resolve the electronic structure of near-optimally doped YBa2Cu3O7-delta inside and outside vortex cores. Outside the cores, we find strong antiferromagnetic fluctuations, whereas inside we detect electronic states that are rather different from those found in conventional superconductors.     

Characterization and chemical surface texturization of bulk ZnTe crystals grown by temperature gradient solution growth

Using tellurium as a solvent, we grew ZnTe ingots of 30 mm in diameter and 70 mm in length by a temperature gradient solution growth method. Hall tests conducted at 300 K indicated that the as-grown ZnTe exhibits p-type conductivity, with a carrier concentration of approximately 1014 cm-3, a mobility of approximately 300 cm2·V-1·s-1, and a resistivity of approximately 102 Ω·cm. A simple and effective method was proposed for chemical surface texturization of ZnTe using an HF:H₂O₂:H₂O etchant. Textures with the sizes of approximately 1 μm were produced on {100}, {110}, and {111}_Zn surfaces after etching. The etchant is also very promising in crystal characterization because of its strong anisotropic character and Te-phase selectivity.     

蜗壳进口周向来流的非均匀性对其流动影响的数值研究

运用冻结转子方法对离心风机整机流场进行了三维准定常数值模拟,捕捉到了由于蜗壳的非对称性所造成的蜗壳进口非均匀流动现象,揭示了由于进口非均匀来流所导致的蜗壳内的一些特殊流动现象．研究证实了由于蜗壳的非对称性而导致叶轮与蜗壳的相互作用时会引起整个流场非对称的流动特征。     

离心风机蜗壳进口周向来流的非均匀性对其旋涡流动影响的数值研究

运用CFD技术对一离心风机整机作数值模拟，研究了蜗壳进口周向非均匀来流对其内旋涡结构、演化过程的影响．计算结果表明，蜗壳内各径向截面上产生了3个旋涡，一个进口涡和一对梯形涡，且都经历了初生、发展、耗散和溃灭等过程．与单蜗壳在周向均匀来流的假设下计算所得的旋涡结构相比，两者存在很大的差别，这说明只有考虑蜗壳来流的非均匀性影响，才能比较准确地模拟其内的旋涡运动．     

多级离心压缩机级间静止部件气动特性与旋涡结构的数值研究

通过CFD技术对某型多级离心压缩机内的流动进行了数值模拟,重点研究了多级离心压缩机级间装置如回流器、两类弯道内气动特点及其旋涡结构的特征,旨在揭示气流经弯道与回流器后气动参数的变化规律.结果表明,不同位置的弯道对流动的影响是截然不同的.由于这些静止部件对流体的扰动,使次级动叶的进口来流工况点偏离设计值,易于造成整机气动性能的下降.因此,多级压缩机的动叶设计应对来流的不均匀性加以充分考虑.     

灰渣组分对灰渣熔点影响的实验研究

采用某医疗废物焚烧炉灰渣,研究添加不同组分物质对其熔点的影响。参考此灰渣比例,以SiO2、Al2O3、Fe2O3、Na2CO3、NaCl和CaO配成模拟灰渣,研究其组分含量变化时熔点的变化情况。结果表明:添加SiO2、Fe2O3、Na2CO3对焚烧炉灰渣和模拟灰渣均具有助熔作用,且前2种物质使熔点降低160℃以上;CaO在焚烧炉灰渣和模拟灰渣中均起到提高熔点的作用。     

温度影响的轴承动态预紧耦合降维方法

机床主轴承预紧状态随运行工况动态变化,但预紧力与轴承动力学特性非线性相关,根据轴承动态特性变化对预紧力实施动态优化是提高球轴承综合性能的关键.为提高主轴轴承综合性能,提出一种新的预紧力优化准则.构建了温度影响的球轴承动力学模型,分析变转速、变预紧力和变温升综合影响的球轴承动力学特性变化规律,采用主成分分析法对预紧力与轴...     

Mechanism of frost heave by film water migration under temperature gradient

Conclusions Based on the principle of freezing point superposition, a model for predicting unfrozen water content is worked out and it can consider the influences of five factors: soil variation, water content, temperature, solution concentration and overburden pressure. The difference of values between determination and calculation is less than 3 %. According to the curve of unfrozen water content vs. temperature and initial freezing point and temperature at the cold end of soil body, a way for estimating ice segregation temperature is presented. The difference of values between determination and calculation is less than 0.3°C. The thickness of frozen fringe changing with time has three models. The calculation method needs further study.