Research into a theoretical mode of coherent structures in the wall region of a turbulent boundary layer induced by a wall local disturbance

The idea of applying direct numerical simulation (DNS), a theoretical mode of coherent structures in the wall region of a turbulent boundary layer, has been discussed in the literature. The various aspects of the formation mechanism of the coherent structures agree well with both DNS and experimental results. In addition, a close relationship has been found between the evolutional characteristics and factors such as the magnitude and structural distribution of the wall local impulse disturbance, and the amount of energy a local disturbance introduces into the wall region. Moreover, these parameters play key roles in the formation of coherent structures near the wall region of a turbulent boundary layer. Therefore, the wall local impulse disturbance provides a theoretical model for triggering the formation of coherent structures in the wall region of a turbulent boundary layer.     

湍流相干结构对边界层中标量扩散的影响

在大气边界层风洞和玻璃水槽中进行湍流边界层流动中的标量扩散模拟试验和机理研究．通过流动显示、湍流测量和频谱分析，已表明湍流边界层中的间歇现象在标量扩散过程中起着重要作用．烟雾在大气中的扩散、悬浮污染物质在河流中的扩散都属于湍流边界层中的标量扩散问题．在近源区，标量扩散主要受到各向异性湍流相干结构的影响，结果往往在近源区会出现局部的较高浓度的污染物质．采用流动显示和频谱分析相结合的研究方法，得到了在某些流动条件下的湍流相干结构时间和空间尺度近似值     

TJ—2风洞大气边界层被动模拟方法的研究

在风洞中正确复现大气边界层流动特性,是风洞试验结果可信的必要条件,为此总结了在同济大学ＴＪ－２风洞中模拟缩尺比为１：５００的大气边界层Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ等４类流场 试验研究工作,全面考虑了风速剖面、湍流度剖面、脉动风功率谱和湍流尺度４项指标,为进一步风洞试验工作了基础。     

沙尘天气对安徽寿县大气气溶胶光学特性的影响

在美国能源部实施的国际大气辐射测量计划(ARM)移动观测站(AMF)2008年在安徽寿县的观测资料基础上,研究了沙尘天气对该观测站大气气溶胶光学特性的影响。研究发现,沙尘天气过程中,大气边界层内的气溶胶消光系数平均值达到0.1 km-1左右。当近地层污染严重时,消光系数最大值达到了1.1 km-1,ngstrm波长指数在最低值达到0.21,单次散射反照率(ω0)在沙尘天气过程中的平均值为0.79,最大值为0.888。     

非稳态对流占优的对流-扩散问题的数值分析

由于边界层的存在,为数值求解非稳态对流占优的对流－扩散问题带来了困难,当用中心差分或标准有限元方法求解这类问题时,除非剖分足够细,否则就会出现非物理的震荡,使得数值解失真,而在高维问题时,常使得工作量大得不可接受,故使用ｐ－ｖｅｒｓｉｏｎ（多项式空间）加一指数函数的方法来求解非稳态对流占优的对流－扩散问题,除了理论分析外,并作了数值试验,得到了较满意的结果。     

边界层内低阶结构函数标度律的实验研究

利用PIV系统对平板湍流边界层在Reθ=2?167下流向(u′)和法向脉动速度(v′)进行了测量,研究结果显示,当脉动增量的结构函数的阶数为正分数时,实验所得的标度指数和K41及SL标度指数较为接近;当结构函数的阶数为分数且由0趋向于-1时,实验的标度指数明显偏离K41和SL标度指数,出现奇异标度律。这也说明了用低阶结构函数的标度指数也能说明标度律的奇异性及边界层内存在间歇性。     

顺流平板的湍流边界层

本文作者将自己建议过的圆管湍流运劝的普适速度分布,用于不可压缩流动中顺流平板湍流边界层的分析,通过 Karman 动量积分,得到一组简明、准确的参数分析公式;进一步完善了内层变量法,给出了阻力系数 C_D 的积分式,以及相应的功应力公式和阻力公式。另外对部分重要阻力公式作了分析比较。     

非定常扩散方程的虚边界元解法

对于二维齐次和非齐次非定常扩散方程问题,利用与时间有关的基本解,基于单层位势的延拓,建立虚边界积分方程,然后用虚边界元法求解.最后,给出了数值算例验证了虚边界元法求解非定常扩散方程问题的可行性和有效性.     

具有转向点的奇摄动非线性Robin问题

本文利用边界层校正法研究了在右端点具有转向点的二阶非线性方程的奇摄动Robin问题εy'=f(x,y,y',ε),-10是小参数,p>0。在适当的假设下,利用微分不等式作者证明了此Robin问题解的存在性,并得到了其一致有效渐近展式。     

幂律流体延伸表面逆来流边界层特性分析与数值模拟

首先利用量级分析理论对幂律流体延伸表面边界层流动进行分析,得到边界层厚度的量级和影响因素;引入量纲为1变量,将动量边界层的控制方程转化为量纲为1的控制方程组. 数值求解了具有不同幂律指数n的流体在平板逆来流且平板运动参数ζ不同的情况下的层流边界层流场,分析了幂律指数n和平板运动参数ζ对动量边界层厚度、量纲为1速度分布和量纲为1剪切力分布的影响规律. 结果表明,速度边界层的分布不仅和平板运动参数有关,而且和幂律指数有关.     

一个新的Ekman泵公式在大气边界层Ekman垂直速度计算中的应用

利用GCM模式资料和Tan最新得到的具有复杂边界的层结大气边界层的Ekman泵公式,计算了大气边界层顶的Ekman垂直速度.结果表明,除青藏高原外,一般地区的大气边界层顶垂直速度的量级为每秒零点几厘米.在青藏高原地区,大气边界层顶的垂直速度可达每秒几厘米的量级,其分布类型在冬季和夏季显著不同,与该地区的盛行风系紧密相关.将新的Ekman泵公式的结果与经典的Ekman泵公式的计算结果进行比较,讨论了二者间的异同.     

高负荷扩压静叶中附面层抽吸策略的设计与优化

以某高负荷、大折转角扩压静叶为研究对象,采用数值方法进行了二维叶型和全三维流动层面的附面层抽吸策略设计与优化研究.从流动机理和作用机制出发,揭示附面层抽吸减小流动分离、改善压气机性能的原因.研究结果表明,在实施二维叶型的附面层抽吸时,效果最佳的抽吸位置位于流动分离起始点后的临近区域;进行三维抽吸时,采取叶片表面全叶高抽吸缝和下端壁沿流向抽吸缝的复合抽吸方式,可以有效地控制静叶吸力面及角区的强三维分离流动,改善叶栅流动条件,提高性能.     

对流扩散问题非均匀网格上的部分半粗化多重网格方法

结合非均匀网格上的 HOC 格式与部分半粗化的多重网格方法对具有边界层的2维对流扩散问题进行了求解,并基于面积率构造了部分半粗化多重网格方法的插值算子和限制算子。数值实验表明:对于只需要在1个方向进行网格加密的边界层问题,基于部分半粗化的网格分布策略及多重网格算法可以大大减少无边界层方向的网格数,从而较完全粗化的网格分布策略及多重网格算法具有更高的计算精度和求解效率。     

基于边界层理论的建筑结构风致内压理论研究

由于单一开洞建筑结构风致内压是由黏性有旋的湍流流体引起的,伯努利方程显然不能完全适用于此种情况,因此采用边界层微分方程并结合湍流的半经验理论——混合长度理论——重新推导了风致内压控制方程,定义了新的能量损失系数及其具体表达式.采用标准四阶四段龙格-库塔数值计算方法求解内压控制方程,分析了能量损失系数对新方程计算结果的影响,并与经验公式的计算结果进行对比.研究结果表明,内压的能量耗散是由湍流扩散项引起的,进一步明确了洞口能量耗散的物理意义.     

边界层湍流拟序结构与传热研究进展

本文综述了边界层湍流拟序结构的实验、数值和理论研究，给出了拟序结构研究主要结果，并指出了拟序结构研究中存在的未解决的一些问题及可进一步研究的方向．同时对拟序结构的传热机理研究也进行了总结．     

垂直射流沿恒温热平面的热量传输和速度分布

研究了二维冷液体射流垂直冲击一个恒温热平面时,射流沿平面的热量传输和速度分布．通过对Ｃｒｏｃｃｏ变换加以推广,求得了问题的相似解,揭示了速度梯度,温度分布和剪切力之间的关系．     

二维离心流场叶片边界层方程

建立了简化成二维定常不可压缩流体的离心泵叶片的边界层方程,并对相关量进行了分析。强调构造边界层内速度分布函数并设法得到边界层厚度的迭代式式对求解边层动量积分方程的重要性。