槽道湍流壁面展向周期振动减阻机理研究

为抑制壁湍流减少表面摩擦阻力,利用Fourier-Chebyshev谱方法,通过直接数值模拟,对槽道湍流壁面展向周期振动抑制壁湍流、实现减阻的内在机理进行了研究,建立了槽道湍流数据库。通过改变振幅大小和振动周期,壁面展向周期振动可以使壁面摩擦阻力明显减少。随着平均减阻率的增加,壁面阻力随时间的变化也更加稳定并且周期逐渐变大。将1个典型的阻力变化周期分成3个特征时段进行讨论。结果表明,不同时段近壁湍流结构呈现出不同的变化规律,两种减阻机理交替出现:一是振动引起的涡与条带的倾斜,这导致负展向涡的产生;二是振动引起的涡与条带间的滑移,这导致条带的加宽以及流向涡的减弱。     

卡森流体管流的减阻机理及减阻率计算

分析了流体与固体管壁之间的粘附功,揭示了卡森流体管内流动时的减阻机理,认为流体在流动过程中滑移的产生是减阻的本质. 推导出了卡森流体的减阻率表达式,讨论了各参量对减阻率的影响,并提出了实现卡森流体减阻的措施.     

表面活性剂与纵向微沟槽协同减阻实验研究

根据表面活性剂溶液发生减阻时可放大近壁湍流涡尺度的特性,以及纵向微沟槽通过约束近壁流向涡运动实现减阻的机理,指出了两者在减阻机理上存在互补的可能性,并对两者的协同减阻性能进行实验研究验证,分析两者的协同强化减阻机理。通过研究0.22 mmol/L表面活性剂CTAC/NaSal溶液在两种不同尺寸的纵向壁面微沟槽通道内的变温度协同减阻性能,发现20℃时溶液能在纵向微沟槽的作用下强化减阻性能,最大减阻率从光滑通道的66%分别增大到G1沟槽的71%和G2沟槽的74%;减阻溶液的临界雷诺数及临界温度在G1沟槽通道内比在G2通道内小,但在G2沟槽通道内则与光滑通道的基本相同;微沟槽的减阻尺寸在减阻溶液中得到了放大;表面活性剂与纵向微沟槽的协同强化减阻机理在于表面活性剂放大了近壁湍流涡尺度,使微沟槽能约束住更多的近壁流向涡,同时也使微沟槽能在更高雷诺数下仍有减阻强化性能。     

管流中高聚物稀溶液减阻预测及速度分布

本文分析了高聚物稀溶液减阻机理,提出了一个高分子聚集体抑制湍流的模型,并由此导出了管内流动的时均速度分布和减阻参数关系式,利用这些关系式可以合理地解释一些减阻现象。     

二维平板横置小肋湍流减阻的数值分析及参数优化

采用RANS和LES相结合的数值计算方法,系统分析了给定条件下二维平板横置小肋对湍流摩擦阻力的影响。并开展了小肋外形及布置参数的优化研究。使用RANS方法计算平板阻力,而LES方法则着重分析流场变化过程,以分析减阻机理。通过对不同外形和参数小肋的CFD计算结果的比较分析,得到了该计算条件下减阻效果最佳的小肋参数,与光滑平板对比,最大减阻近4%。通过对流场的分析可以看到,横置小肋之间产生涡柱,改变了流体与平板的作用方式及近壁速度剖面,进而可以降低摩擦阻力。研究为进一步分析横置小肋在更宽速度和雷诺数范围内的有效性及开展全面的参数优化研究提供了基础。     

定常喷/吸流动主动控制方法减阻研究

针对Ahmed类车体,在车身斜面选定位置处设置控制槽,采用证明为有效的大涡模拟数值方法,研究喷/吸流动主动控制方法的气动减阻机理及效果.基于流场数据分析发现喷射控制致使车体斜面上流动大分离发生,拖曳涡对得以消除,但尾迹区尺度增大,气动阻力上升;抽吸控制方法抑制和消除展向涡结构的产生及发展,但拖曳涡对未受显著影响,气动阻力下降.     

电流变体中超声横波传播特性

对装入一个空腔中的电流变体（ＥＲ）进行了切向超声波传输特性的研究。对接收的超声信号通过模／数转换器记录下来，并进行Ｆｏｕｒｉｅｒ分析。经与粘弹性固体与粘弹性液体中的切变波的数学模型比较之后，发现ＥＲ流体相对于切变波的传输相当于粘弹性固体媒质，而非粘弹性液体媒质。     

翼身融合水下滑翔机翼梢小翼减阻效应研究

针对翼身融合水下滑翔机,利用计算流体力学方法,获得了加装翼梢小翼前后水下滑翔机的流体动力特性.以翼梢小翼高度、前缘后掠角、外倾角为外形参数,对比得到不同翼梢小翼外形与减阻效率之间的关系.通过观察有翼梢附近的尾部流场,对翼身融合的水下滑翔机翼梢小翼的减阻原理进行了分析.不同翼梢小翼减阻效果对比表明:在速度一定的条件下,翼梢小翼会对水下滑翔机翼梢尾部流场涡的形成产生显著影响,合理的翼梢小翼能降低翼尖涡强度,抑制涡的产生,在一定攻角范围内达到减阻效果.     

三角形沟槽面圆管湍流减阻的大涡模拟数值研究

湍流减阻对水上船舶、潜艇、飞机以及长输油管道等运输工具的节能减排具有重要意义。利用大涡模拟(LES)对光滑圆管和三角形沟槽面圆管的流场进行数值研究,验证了LES在非光滑表面圆管湍流减阻研究的可行性,为其他形式的沟槽面圆管的减阻研究提供依据。同时对光滑及沟槽面圆管流场进行分析,并探讨了三角形沟槽的减阻机理。     

低雷诺数下附属棱柱的圆柱绕流减阻

目前圆柱绕流减阻方案的探索一直是绕流研究的热点,有关棱柱作为扰流柱对圆柱减阻效率影响的研究却较少.基于不可压缩黏性流动Navier-Stokes控制方程,利用OpenFOAM对附属棱柱下圆柱绕流问题进行数值模拟.在圆柱上游或下游设置双扰流棱柱,研究了雷诺数为200时不同角度、间距比的棱柱对其升力、阻力系数和涡脱频率的影响.结果表明:附属棱柱能有效改善圆柱表面的压力分布,降低压差阻力;上游设置棱柱时对圆柱的减阻效率可以达到37.21％,较下游设置棱柱的减阻效率更高;下游设置棱柱时对圆柱升力的抑制效率高于上游棱柱,可以达到99.86％;上下游同时设置棱柱时对圆柱升力、阻力的抑制效果能得到进一步提高,较单圆柱平均阻力系数可以降低54.63％,升力系数可以降低99.94％.     

PAM水溶液减阻规律的研究

运用混合长度理论和 Maxwell体模型,从理论上推导出了Maxwell 体在紊流流动过程中的速度分布和摩擦阻力系数。研究表明,流体的粘弹性能引起流动阻力减小和转捩的延迟。用激光多普勒测速计(LDA)测试了聚丙烯酰胺(PAM)水溶液的紊流及减阻特性,实验结果和理论验证较吻合。     

剪切波在线性粘弹性流体中的传播

对John D Ferry剪切波传播模型进行修正,建立剪切波在线性粘弹性流体中的传播模型,并根据剪切作用下流体的运动方程、流体的本构方程及一阶麦克斯韦模型,推导剪切波在线性粘弹性流体中的传播方程．运用衰减波定式,求解剪切波在线性粘弹性流体中传播的表达式,探讨流体粘度等流变性参数对剪切波传播特性的影响,为进一步研究机械振动对线性粘弹性流体流变性的影响打下基础．     

减阻流体添加碳纳米管后的流动换热特性

提出了一种新型纳米流体的的概念,该纳米流体既有减阻流体的减阻特性,又因为添加了碳纳米管(CNT)而具有很好的的强化换热特性.探索合适的配比组分和配制工艺,试制了带有减阻特性的水基碳纳米管纳米流体(悬浮液),测定了其热物理和流变特性.试验表明,液温对减阻特性和换热特性都有强烈影响;添加CNT前后的减阻流体的减阻性能基本不变,但传热性能明显提高;使用带有减阻特性的纳米流体能够提高强制对流的综合换热特性或进一步提高纳米流体的强化传热特性.     

非线性二阶边界阻尼的粘弹性方程解的能量衰减估计

讨论了具有非线性二阶边界阻尼的粘弹性方程混合问题. 利用\,Nakao\,不等式在阻尼项为一般 情况时得到了能量的指数衰减估计; 在阻尼项为多项式时得到了能量的代数衰减估计.     

粘弹性多孔介质渗流方程严格解的数值分析及应用

1976年Brutsaert和Corapcioglu[1][2]提出了粘弹性多孔介质渗流积微分方程的边值问题,并给出了近似解.在1980年至1981年凌镛镛,吴林高和吴林高分别依据线性常系数偏微分方程的基本解理论给出了方程的严格解。由于该严格解是不能用初等函数经有限步计算来表示的,所以难以用于生产实际。本文对严格解采用数值积分方法,得到了可用于生产实践的粘弹性多孔介质水位降深和地面沉降量的两个计算式,并用ALGOL语言编制了计算机程序.另外,本文还给出求参数的方法和计算实例。从实例可以看出;Brutsaert-Corapcioglu[3]近似解计算的水位曲线偏离实测水位曲线较大,而根据本文的理论公式计算的水位曲线与实测水位曲线基本一致。     

高粘度非弹性和弹性异粘互溶液体的混合

在特型螺带式搅拌槽中,研究了两种不同流变特性的高粘度牛顿液体、假塑性液体和粘弹性液体的混合时间,考察了两种液体的体积比、粘度比、密度比和弹性对混合时间的影响,提出下列经验公式用以计算高粘度异粘互溶液体的混合时间计算结果与实验值有较好的一致性。     

PBT/EVA共混体系流变性质的考察

利用Instron 3211毛细管挤出流变仪,对PBT/EVA共混体系的流变性质进行了考察。结果发现,即PBT/EVA共混系的流动行为接近牛顿/粘弹型流体。该结果对深入了解PBT/EVA共混行为有较大裨益。     

Large Eddy Simulation of New Vortex Generator Enhancing Heat Exchange of Solar Energy

This paper put forward a new-type vortex generator enhancing heat exchange of solar air-drier and air-heater on the gas side,and investigated the mechanism of heat transfer enhancement and drag reduction by the influence of vortex generators on the coherent structure of turbulent boundary layer.The flow and heat transfer characteristics of rectangle channel with bevel-cut half-elliptical column vortex generators were obtained using large eddy simulation (LES) and the hydromechanics software FLUENT6.3.The instantaneous proper-ties of velocity,temperature and pressure in channel were gained.The coherent structure of turbulent boundary layer flow was showed, and the characteristic of vortex induced by inclined-cut semi-ellipse vortex generator and its influence on turbulent coherent structure were analyzed.And the effect mechanism of turbulent coherent structure on flow field,pressure field and temperature field was discussed.Based on the results,the heat trans-fer coefficient and drag reduction of the new vortex generator with different pitch angles were compared.Some-times.the coherent effects of the increased wall heat transfer and the decreased skin friction do not satisfy theReynolds analogy.The turbulent coherent structure can be controlled through the geometry of the vortex gener-ator.so the heat transfer and drag reduction can also be controlled.Then we can seek suitable form of vortex generator and structure parameters.in order to achieve the enhanced heat transfer and flow of drag reduction in the solar air-heater and solar air-drier.     

粘弹性非Newton介质润滑流变特性的频域分析

为了解粘弹性非Newton介质在径向轴承润滑中的效果,定义了差分粘度和剪切频率表示非Newton介质的流变特征。差分粘度的幅频响应特性表明,非Newton介质的粘度变化不仅受润滑材料动态参数的影响,而且与润滑所处的剪切频率有关。基于非Newton介质的普遍Reynolds方程,对非Newton介质的径向轴承润滑进行数值计算,在不同的动态参数和剪切频率范围的影响下,非Newton介质润滑的承载力、摩擦力等并不总是高于或低于Newton介质的润滑结果。这一结果对选择合适的材料参数和工作转速以改善非Newton介质的润滑效果具有指导意义。     

一类带有黏性项的强阻尼耦合波动方程弱解的存在性

运用迦辽金方法研究一类带有黏性项的强阻尼耦合波动方程的弱解的存在性.