浅谈数值修约

通常在实验中，为了准确表达实验测量结果，必须对测量数值进行修约，这里介绍一种既简单又科学的数值修约方法。     

瑞利-泰勒不稳定性的实验研究及数值模拟

通过翻转试验对瑞利-泰勒不稳定性（Rayleigh-Taylor Instabilities）引致的湍流混合过程进行实验研究,提出以染料浓度测定法结合数字图像处理技术测量确定混合物前锋的扩散位置和系数,以拉格郎日块体法（LBM）的数值格式和改进的Smagorinsky理论模式对实验过程进行了大涡模拟数值计算,修正了Voropayev用目测法测量的系数,数值模拟的结果与实验测量结果符合较好.     

移动带系统升力实验与数值研究

对空载时移动带系统所产生升力进行实验测量和数值计算,两者得到的升力相差很小,表明所使用的数值计算方法具有可行性,并利用数值计算分析移动带系统与车型的关系.结果表明:对于不同车型,移动带系统给车身升力系数测量带来的影响均在0.040左右.风洞实验可利用该关系对测量结果进行修正.     

风室压力损失对引射器流动的影响

实验测量了存在风室压损时引射器引射的二次流流量和风室压损;将测量的风室压损作为数值边界条件,利用有限体积法对存在风室压损时的引射器流动进行了三维数值模拟,并将数值和实验的二次流流量进行了对比,在此基础上,对实际运行情况下不存在风室压损时的引射器三维流动进行了数值模拟,并同存在风室压损时的流动进行了对比．结果表明,数值模拟结果与实验结果吻合较好,最大误差不超过4％,说明数值算法是合理可行的;压力损失使引射器的流动和引射流量等发生了较大变化,并且使测量的引射流量大大低于无压损时的情况。     

理论分析和数值计算在霍尔效应实验中的应用

阐述了理论分析和数值计算在霍尔效应实验中的应用.对螺线管轴线磁场大小进行了推导和计算,利用ANSYS软件对螺线管轴向磁场分布进行了数值计算,对理论计算值、模拟计算值和实验测量值进行了比较,找到了实验测量值有较大误差的原因.将理论分析和数值计算法引入传统物理实验中,开拓了物理实验教学的新模式,加强了学生对物理知识的理解,提高了学生应用三大方法解决实际问题的能力.     

伯努利方程教学实验与数值仿真应用

实际物理实验与计算机技术应用紧密结合是力学实验教学模式改革和创新发展的趋势,对实验的计算机数值仿真是不同于计算机虚拟仿真的另一种实验教学辅助方法。以圆管稳定粘性总流伯努利方程教学实验为研究对象,较全面地说明了实验及归纳和分析实验测量数据及其变化规律。应用FLUENT流体软件,对实验的实际粘性流场进行计算机数值仿真分析。通过实际实验和计算机数值仿真相结合,从总水流测量到流场分布全面分析流动数据,使学生能够更加牢固掌握实验原理和深入理解有关概念,增强创新实践能力。     

脉冲爆震发动机非接触推力测试 理论与实验研究

对非接触推力的产生原理进行了理论分析,并利用CFD软件,对影响该测量方法精度的发动机气动因素进行了数值分析。结果显示非接触方法在尾喷管出口气流为低压、高温、高流量且承接板安装较近的情况下,测量损失较小。通过火箭式爆震发动机推力测量实验,研究了爆震发动机频率以及承接板安装位置对非接触式推力测量结果的影响。实验结果表明,承接板上的测量推力会随承接板到发动机尾喷口距离的增加而减小,高频情况下的相对误差比低频情况下小,实验结果与数值模拟一致。     

局部均布载荷作用下双凹槽简支板的承载特性

以双凹槽简支板为研究对象,在双凹槽简支板上贴上应变片,加上电桥测量电路、运算放大器和数字存储记录仪等组成压力载荷的测量系统,在液压式压力机上进行加载实验,得到了双凹槽简支板的承载特性.应用DYNA有限元程序对其承载特性进行了数值计算.实验结果和数值计算吻合较好,说明这种测量方法可行.     

扭摆法测转动惯量实验系统的智能化改进

介绍了一种用PC机完成测量周期、计算转动惯量数值的新方法。从硬件和软件方面详细说明了如何用一台微机实现对整个实验系统中所有时间量的测量和对实验数据的处理。对改进后实验系统所测得的结果与传统方法的测量结果进行了比较,可以看出此方法接口电路简单,时间测量准确,计算速度快,实验结果误差小,而且易于推广。     

Ce:KNSBN晶体正交偏振写入光两波耦合特性

研究了Ce:KNSBN晶体在正交偏振光记录条件下体光栅的两波耦合特性.实验测量了两波耦合增益系数随泵浦光偏振方向与入射面夹角φ的变化规律,当夹角φ等于20°或160°时,光栅具有最大耦合增益系数.给出了增益系数随夹角φ变化规律的数值计算结果.数值计算结果与实验测量结果较好地吻合.     

水力旋流器内部流场模拟分析与PIV验证

以直径为140mm水力旋流器作为研究对象,采用计算流体力学(CFD)技术对旋流器内部流场进行数值模拟,并对所建立的模型进行激光粒子图像测速(PIV)实验验证。基于数值模拟和实验结果,分析了旋流器内部压力、切向速度、轴向速度和径向速度的分布。利用PIV技术对旋流器内部流场进行测量,考察了不同入口速度下旋流器圆柱段区域瞬态速度场。通过对比数值计算与测试结果表明:CFD模拟可以有效预测水力旋流器内部流场分布,帮助探索旋流器内的流动状态和分离机理;利用PIV技术测量旋流器内部流动特性和速度分布,其测量结果与CFD计算结果吻合良好,验证了数值模型的准确性。     

二阶电路衰减系数的误差分析

电路实验是电气专业学生一门重要的专业基础课实验,实验课的学习是对理论课学习的进一步验证与补充,实验数据的处理如果出现与理论值偏差较大,不但起不到对理论值的验证,反而让学生有些迷惑。该文主要从实验数值、仿真数值、理论数值三者进行比较,确定RLC二阶电路在欠阻尼条件下测量衰减系数实验方法的正确性,分析产生误差的原因,提出衰减系数修正的方法。     

自由空间磁力线速度测量实验

提出了自由空间条件下磁力线速度的测量实验.指出磁力线速度可以通过电磁感应速度测量,与电磁波速度无关.测量结果表明,系统中Z轴方向的磁力线速度在10倍光速以上.基于经典麦克斯韦方程的有限元数值求解结果与实验测量结果一致性较好.该实验将有助于人们进一步理解麦克斯韦方程,并提供了一条从经典电磁学角度理解相速度、群速度超光速的新途径.     

流动管道内噪声源辐射声场数值预估

流动管道内噪声源辐射声场问题难度很大。该文给出了经实验考核的流动管道内声源辐射声场数值预估方法,并给出了圆管外声压级指向性系数图。利用这些图和简单公式,通过测量管外一点的声压级就可确定管内声源声功率。该文数值方法采用线化Euler方程,四阶MacCormack差分格式和Tam与Webb的无反射边界条件数值预估有流动的圆管出口辐射声场,并用声强扫描仪和声级计在半消声室中测量了管内声功率及管外声压分布,数值计算和实验所得声压指向性系数符合良好,最大误差小于1dB。     

微波单极子天线探针对等离子体密度的测量及修正

对一种新的诊断等离子体密度的方法——微波单极子天线探针的反射特性进行了详细的实验和数值研究,并与静电双探针测量结果进行比较,实验验证了两种测量结果能够较好地吻合.结合实验和数值研究,分析了电子碰撞项、鞘层以及等离子体密度不均匀性对测量结果的影响,并分别提出了鞘层修正和碰撞修正的方法,修正结果表明,在所给的实验条件中,即探针表面鞘层厚度小于1mm、气体压强小于200Pa时,鞘层修正及碰撞修正均可被忽略,而随着气压的升高,碰撞加剧,或者在较厚的鞘层条件下,修正的效果将会逐步突显.另外,测量的空间分辨率受探针几何尺寸制约.     

采用三稳频激光源实现绝对长度测量

合成波长法利用多个波长构建数值足够大的合成波长,从而可实现绝对测量.然而实际应用中要找到波长值合适且波长稳定性足够高的多个波长难度很大.本文研究了一种长度绝对测量光路,采用三个高精度稳频波长构建合成波长链,建立合成波长链测量公式及其级间过渡条件,搭建相移干涉光路测量各单一波长的干涉级次小数值,最后实现绝对长度的高精度测量.对零膨胀微晶玻璃样品进行了长度测量实验,实验结果及误差分析表明长度测量不确定度约为3 nm.所提方法对样品的初测精度要求较低,而测量范围仅受干涉光路的长度限制.      

PECVD系统中等离子体参数径向分布的研究

分别通过Langmuir静电探针测量和数值模拟方法研究了等离子体增强化学气相沉积系统中氩等离子体中电子密度和电子平均能量的径向分布规律.实验结果表明:从放电中心到电极边缘方向,电子密度和电子平均能量呈逐渐增大的趋势.数值模拟结果和Langmuir静电探针测量结果符合得较好.     

直板型叶片扩压器流场的实验测量与数值研究

利用激光多普勒测速仪（LDV）测量系统测量了3个不同的工况下离心风机直板型叶片扩压器内部的三维速度场，并对叶片扩压器内部流场及其随流量变化的规律进行了分析．同时，在实验测量的基础上对整个实验风机进行了非定常数值模拟，并对比分析了扩压器内部及其上游流场的数值计算和实验结果．结果表明：数值结果与实验结果吻合得很好；沿着扩压器的流道方向气流的速度逐渐减小，非定常速度脉动也逐渐减弱，非定常速度脉动的频率和叶轮的叶片通过频率一致；随着流量的减小，扩压器的扩压能力逐渐增强，扩压器叶片压力面附近的低速区逐渐减小，扩压器上游及内部流场受蜗壳的盘、盖侧空腔影响逐渐增大．     

宽体客机反推格栅气动性能实验与数值模拟研究

针对自主设计的宽体客机大涵道比涡扇发动机反推格栅,在栅前马赫数Ma_(in)分别为0.18、0.30和0.35这3种典型工况下进行了实验与数值模拟研究,获得了反推格栅的气动性能和流场特性,并验证校准了反推格栅的数值模拟方法.数值模拟与实验测量的对比结果表明:数值模拟可以较准确地预测反推格栅的性能;反推格栅的出口总压恢复系数及出口落后角分布均与实验值较为吻合.     

湍流研究方法探究

通过对各种湍流研究方法的基本原理、使用特点的描述，展示了湍流研究手段新进展．提出了在实际工程中对湍流研究方法——实验测量方法和数值模拟的改进期望．对湍流实验研究中国际领先测量设备PIV的测量技术也进行了分析。