旋涡的两重特征：场与物质性

旋涡是流体运动的一个基本属性,但对旋涡的研究,已远远超出了流体力学范畴.非线性科学的发展,为我们提供了新的思想与研究方法. 对旋涡的度量,定义了涡量Ω(旋度),式中ν为流体速度矢.又定义了环量Γ,     

前后排列柔性细丝在黏性流体中自主推进的稳定形态及动力学机制

鱼类集群运动行为蕴含着复杂的水动力学机制.针对一种简化的鱼类集群运动模型,利用浸没边界方法对黏性流体中做自主推进运动的两个前后排列柔性细丝进行数值模拟,对其稳定运动时的排列形态以及相应的涡相互作用模态开展研究.为保证进行长时间的自主推进运动,本文将流体和固体运动方程写在非惯性系下,通过基于投影思想的隐式动量力实现流固耦合,避免了自主推进运动对计算域尺寸要求过大的问题,可以有效节省计算量.通过改变前后细丝的初始水平间距和垂向偏移距离,发现了3种稳定排列形态:远距离前后排列、近距离前后排列和并行排列.对于远距离前后排列形态,后排细丝受垂向偏移距离的影响较小,始终会穿过前排细丝脱落的涡;对于近距离前后排列形态,前排细丝表面的剪切层在脱落成涡之前和后排细丝表面的剪切层合并,脱落成较强的涡,推进速度较快,前后细丝的运动和受力会有一定的相位差;当垂向偏移距离增大,后排细丝受前排细丝的影响减小,最终稳定于并行排列同步运动,上下细丝两侧的同号剪切层合并脱落成较强的涡,但由于迎风面积增大而推进速度变慢.     

超导体磁旋涡运动

超导体磁旋涡运动应用一种新的摄像术，日本研究人员首次观察到了超导体内磁场小旋涡的运动。这一发现有助于解决长期以来的猜疑：当氧化物超导体温度（放在磁场中）改变时，这些旋涡是什么样子。日本日立股份有限公司高技术实验室的ＡｋｉｒａＴｏｍｏｍｕｒａ和他的同事...     

混沌中的有序

绝大多数的混合(mixing)出现于湍流之中,其流场本身是由各种尺度旋涡的复杂层次所组成。这些旋涡将在其各自尺度上对流体混合。但是,当流体中未出现湍流,或在特定范围或振幅中的搅动力度因某种原因受到限制(如在高黏性流体中)时,流体的混合就是另一种情形了。在低速流体中,我们称与湍流混合的对立状态为层流混合。在一杯茶中拌入的奶或糖中就含有层     

流体力学的几个新的发展方向

自然界中到处存在着流体运动.流体力学就是探索流体运动及其与物体相互作用的规律的学科.本世纪初到五六十年代,代表整个流体力学发展方向的空气动力学,围绕着航空和航天中出现的包括声障、热障和黑障在内的各种问题,取得了突飞猛进、经久不衰的进展,从而在国计民生中发挥了重大的作用,同时也促使了这门学科的各种实验方法和理论方法的发展,并大大地改变了流体力学的面貌,使之成     

基于界面追踪的黏弹性流体微观流动模拟

特高含水期后期,地层剩余油主要以油膜、盲端残余油等形态存在,水驱开发效果变差,采用黏弹性流体驱替是当前提高采收率的有效方法.为探索黏弹性流体驱替残余油的水动力学机理,基于N-S方程模拟黏弹性流体在微孔道内流动.采用Oldroyd-B本构方程描述流体的黏弹性,运用相场方法实时追踪驱替过程中两相界面.分别研究壁面油膜在黏弹性流体驱替下的运动和变形,黏弹性流体对盲端残余油的驱替效果,并分析残余油微观受力状况.采用有限元方法对模型进行求解,并验证模型与求解的正确性.研究结果表明:黏弹性流体可以有效驱动壁面油膜运动,相同注入流量下,黏弹性流体作用于壁面油膜上的水平应力差远大于水;作用于油膜上的法向应力分布不均匀导致油膜发生较大变形.同时黏弹性流体在盲端内的波及边界更深,有利于引发盲端残余油的运动,提高残余油采收率.黏弹性流体驱替对水湿油藏开发增产效果更明显.该研究初步揭示了黏弹性流体驱替残余油的水动力机理,为油田三次采油提供有效指导.     

"古地磁学与地球深部"国际研讨会成功举办

地球深部物理和动力学过程是当代地球科学的重大前沿研究课题.地磁场起源于地球的外核流体运动,地球磁场的结构与强度变化蕴藏了极其丰富的地球深部过程信息.近年来,随着地震学、地磁学和计算科学的发展,地球     

能否发展关于湍流动力学和颗粒材料运动学的综合理论?

自然界和工程应用中遇到的流动绝大部分是湍流问题.湍流流动中包含了不同尺度的旋涡,如何准确地定义湍流仍十分困难,湍流动力学的理论体系仍尚未完成.颗粒流是固相颗粒以气相或液相为载体的流动,缺乏普适的本构方程,处理颗粒运动时无法将微观的颗粒尺度与宏观的流场尺度分开.本文介绍了湍流和颗粒流的基本特性、研究的理论和方法,分析了湍流和颗粒流研究所面临的挑战.     

棒旋星系宏图的一种解释

目前,对S_a、S_b和S_c型旋涡星系已作了大量的研究.但是,已知旋涡星系中约有1/3多一点是棒旋星系,对它们的详细结构和动力学还未进行充分的研究。对线度为2R、等效厚度为2D的星系盘,解泊松方程,得引力势的形式解为式中各量的意义与文献[3]同.为了研究文献[2]提出的问题,和解释棒旋星系的类型,作者     

我国的数值预报业务工作

动力气象学的发展及大型电子计算机的问世提供了制作数值预报的可能性。数值预报问题的实质在于如何构成描述大气运动的动力学和热力学特性的闭合方程组,并设计出精确度高计算稳定的数值求解方案。在自由大气中,三五天以内的大尺度大气过程一般可简化成由六个方程来描写,即两个水平运动方程、静力方程、连续方程、热流量方程及状态方程。由于涡旋运动是大气运动的基本特性,因此很自然地可以用涡度输送方程来代替两个水平运动方程。把风场和气压场用一定的关系如地转近似联系起来,并按     

论涡度拟能的变化

一、引言 涡度拟能与能量相似,是表征涡旋大气在运动过程中旋转强度的一种重要的物理量,较之常用涡度具有较多优点。因为涡度为矢量,它的增大或减小,不仅反映了强度同时也反映了方向的变化,例如,(?)>0时,其中ξ为涡度,则它可以表示正涡度的增大,也可以表示负涡度的     

孔隙介质中流体渗流边界演化过程的实验研究

孔隙介质中流体渗流边界形貌的研究对石油开采、核废料处置、地下水污染等工程问题具有十分重要的意义. 以流体在孔隙介质中缓慢渗流为背景, 人工制造了6种孔隙率的孔隙介质(俗称金刚玉), 采用5种不同运动黏度的流体在6种孔隙度的人造孔隙介质中进行渗流实验, 记录了渗流实验过程, 获得了不同黏度、不同孔隙率条件下的流体渗流边界形貌演化图. 估算了流体渗流边界的平均位移和流体边界形貌的分形维数, 获得了平均速度和流体边界分形维数随时间的演化规律, 进一步统计分析了渗流边界平均速度、流体边界形貌演化复杂程度与孔隙率、流体运动黏度之间的关系. 结果显示, 孔隙介质中流体渗流边界形貌是孔隙率和流体运动黏度综合影响的结果.     

罗斯贝和20世纪大气科学的发展

罗斯贝在大气动力学等方面开创性的工作,特别是引进大气波动和大气涡动等概念,在20世纪极大地扩展了气象和海洋学家的视野,并为全面认识大尺度大气运动和解决天气预报问题铺平了道路.他还为二次大战后美国大气科学教育的迅速发展做出了不可替代的贡献.罗斯贝的学术成就和在研究、育人等方面表现出的智慧,是他留传给后人的一笔重要财富.     

一个高精度的边界涡量公式

用有限差分法计算二维不可压缩粘性流体运动时,常采用流函数涡量型的Stokes-Navier运动微分方程.求解其中的涡量差分     

怎样让肌腱更强壮?

<正>肌腱是一种坚韧的结缔组织带,它将肌肉连接到骨骼,使关节能够灵活运动。肌腱的主要成分是胶原蛋白,大量的胶原蛋白分子紧密连接,形成致密的纤维束。其三维结构使它能承受不同方向上的巨大张力。肌腱非常强壮但也很容易受伤。抗阻训练(如杠铃、哑铃、弹力带等器械的练习)不仅能锻炼肌肉,也可以增强肌腱强度,不过起效相对较慢。     

体育场馆火灾烟气运动数值模拟中发现的2个典型现象

通过求解流体Navier-Stokes方程对一综合体育馆火灾场景进行了数值模拟. 模拟湍流采用Smagorinsky大涡模拟方法, 模拟燃烧采用混合比例燃烧模型, 对火灾工况下的流体流动做了低马赫数假设. 通过对数值计算结果揭示的流场速度、温度、组分浓度等物理量的的分析, 发现在火灾发生后, 利用自然通风或机械通风排烟过程中, 存在门效应和烟气堵塞两种不利于烟气控制的重要现象. 在这两种效应的作用下, 不合理的通风口位置, 甚至机械通风的引入都可能导致排烟效果的恶化. 分析了两种效应的产生原因和作用机理, 最后对消除这两种现象提出了参考性体育场馆火灾通风设计.     

线性剪切流中弹性界面液滴变形的惯性作用

弹性界面液滴(由弹性界面包裹而成的液滴)在流场中的变形等动力学行为是深入理解液滴群悬浮液流变特性以及发展基于液滴的物质输送技术的重要基础.流体惯性、液滴界面弹性、流体黏性等力学作用相互耦合,共同控制弹性界面液滴的动力学行为.已有文献以Stokes流假设进行简化,集中研究了忽略流体惯性条件下弹性界面液滴的变形动力学行为.本文结合Front Tracking Method和Finite Element Method,在传统两相流模拟方法中引入薄膜弹性力学理论,发展了能同时考虑液滴界面弹性和流体惯性的两相流数值模拟方法,研究了颗粒雷诺数(Re)对线性剪切流中弹性界面液滴变形动力学行为的影响.结果表明:雷诺数较高时,弹性界面液滴的瞬态变形出现振荡,且随雷诺数增大,变形振荡的幅值和周期都增大,液滴瞬态变形时间变长;随雷诺数增大,液滴的最大变形和稳态变形均增大,且液滴形状也有显著变化.由此可见,在Re1的条件下,流体惯性对弹性界面液滴变形动力学行为的影响不可忽略.     

有两种机制共存的耗散结构的极值条件

通过分析湍流管道流动中惯性和粘性的协调作用与气固流态化系统中颗粒运动与流体运动的协调作用之间的相似性,初步提出如下推论：由两种机制（如：湍流中的粘性和惯性;流态化中的颗粒运动和流体运动）共同支配的,系统的稳定性条件物理意义上可表达为这两种机制各自独立的极值趋势互为约束的条件极值。     

涡鞭毛虫类的染色质碱性蛋白研究及其进化地位的重新认识

通过对涡鞭毛虫这一特殊生物类群的染色质碱性蛋白研究的综述,并结合自己近来的工作和国际上有关的最新进展,对这类生物染色质碱性蛋白的特殊性和多样性进行了阐述。在此基础上对这类生物进化地位及系统发育进行了探讨。     

冬季南海温跃层通风的证据

通过对Levitus气候平均的海洋温度盐度资料分析,在认识南海混合层季节演变特征的基础上,探讨了南海温跃层的结构,揭示了南海北部冬季温跃层通风现象。分析表明,冬季南海北部温跃层的主要通风层次为22．0－23．5的等密面,其下是未通风温跃层。冬季南海温跃层的通风过程伴随着北部混合层的水团在抬头线下沉并向南运动。在水平结构上,上述信号沿着等位势涡度线运动,维持位势涡度守恒。