平板层流边界层方程的一种数值解法

本文给出了平板层流边界层方程一种简便的数值解法。该法在将边界层方程化为初值问题时,采用了解析表达式f″(O)=a=[1/limF′(η)]~(3/2),有了a值便可进行数值计算,步骤简捷,且有较高的计算精度。     

层流边界层方程的Stewartson解法

介绍了采用斯蒂文森算法解完全流体的二维、定常、可压缩层流边界层方程的方法.先用斯蒂文森变换化简层流边界展方程,再用曲线拟合的方法具体求解出各参数.     

基于层流边界层理论的单组分液体蒸发速率的预测

对单组分液体蒸发模型的研究进展进行了总结。根据层流边界层理论和分子扩散理论，建立了层流环境下单组分液体蒸发的数学模型，并进行了风洞蒸发实验。将实验结果同新建模型的预测结果以及常用蒸发模型的预测结果进行了对比分析。结果表明，新建模型的预测结果与实验结果的偏差为33．5％，预测精度仅次于Mackay ＆ Matsugu模型、NIOH-1模型和SUBTEC模型。在较低风速内，随着风速的增加，新建模型的预测精度逐渐增加；随着蒸发液体挥发性能的减弱，新建模型的预测精度增加。     

平板层流边界层的最佳近似速度分布

通过对平板边界层微分方程精确解和平板边界层积分方程近似解的对比,对于零攻角平板层流边界层推出满足四个基本边界条件的最佳近似速度分布多项式,其对应的摩擦阻力计算公式,与精确解完全相同。同时,最佳近似速度分布多项式对应的曲线与精确解的速度分布曲线吻合最好。     

平板层流边界层近似速度分布计算方法的改进

根据模仿权残法的思想,用积分方程近似求解零攻角平板边界层层流问题。在满足四个基本边界层条件的基础上,推出改进的平板边界层的近似速度分布多项式。其对应的摩擦阻力计算公式与精确解完全相同。同时,该多项式对应的曲线与精确解的速度分布曲线拟合很好。     

平板层流边界层近似速度分布计算方法的改进

根据模仿权残法的思想,用积分方程近似求解零攻角平板边界层层流问题.在满足四个基本边界层条件的基础上,推出改进的平板边界层的近似速度分布多项式.其对应的摩擦阻力计算公式与精确解完全相同.同时,该多项式对应的曲线与精确解的速度分布曲线拟合很好.     

平板层流边界层定常流动存在相似性解区域的分析

对于无限薄半有限长度的平板层流,布拉修斯(H.Blasius)等学者得到了全尺寸范围内的相似性解,并与尼古拉兹(J.Nikuradse)的试验数据十分相符.但对有限厚度平板,由于边界条件的变化和数学上的困难而未得到其相似性解.本文利用PHOENICS软件和MATLAB软件对无限薄平板和有限厚度平板的层流边界层定常流动过程进行了数值模拟计算,分析了边界层中速度分布存在相似性解的区域.计算和分析表明,对无限薄平板,数值模拟解与布拉修斯解完全吻合,而对有限厚度平板,仅在一定范围内存在相似性解.说明了利用PHOENICS软件对此类流动进行数值模拟计算的适用性和准确性.同时,也显示出采用计算流体力学软件解决流动问题的优越性.     

西南涡大气边界层结构的数值模拟Ⅰ:Ekman层流场特征分析

本文利用大气边界层模式,对1979年7月24～25日的一次西南涡进行了Ekman层流场分析。在理论计算的前提下,通过加入有限的实测风资料进行动力学调整,不仅在Ekman层中能较好地表现出西南涡的气旋性环流特征,而且发现西南涡在大气边界层中具有中尺度扰动的特征,在整个气旋环流的形势中有局部的反气旋环流出现,这是850hPa、700hPa大尺度天气图上所不能得到的。     

一类幂律流体绕流楔形物体时层流边界层方程的近似解析解

从流体力学的基本方程出发,研究了幂律流体绕流楔形物体时的流动问题,通过引入合理的相似变换,将偏微分方程转化为常微分方程,求得了问题的近似解析解,得到了无量纲相似流函数以及无量纲速度的分布。     

大气边界层风洞实验的物理模型

从基本相似原理出发,提出理论上精确相似的5个无量纲参数和边界条件,具体针对大气边界层环境风洞实验的特点,对各个无量纲参数及边界条件进行了详细的分析研究,得出大气边界层环境风洞实验主要应遵守的各无量纲参数和边界条件的相似准则,为大气边界层环境风洞实验提供了理论根据.     

层流边界层流动数值计算的伪谱方法

通过引入身气泡的方法可减少船（或艇）在水中的摩擦阻力，作为这一问题的部分工作，对平板在自由来流情况下的层流边界层用伪谱方法进行了数值模拟，直接用伪谱矩阵方法对边界层方程进行离散计算，与经典结果相比较，本方法求解的结果精度一致，速度更快。     

求解边界层计算离心风机叶道内的摩擦损失

提出一种计算离心通风机叶轮流道内不可压湍流边界层内摩擦损失的方法。该方法考虑了旋转、弯曲及二次流的影响,其特点是不采用卡门动量积分方程,而是将速度剖面直接代入运动微分方程进行积分,得到以壁面摩擦系数λ和横向相关系数ζ为未知量的方程组。以5-42型离心通风机叶轮为例,用该方法计算出的包括叶轮出口混合损失在内的叶轮总损失与实测值很接近。     

脉动流对壁面边界层流动的数值研究

为了研究非稳态尾迹对平板表面流动和换热的影响,本文将非稳态尾迹引起的主流速度脉动简化为正弦变化,通过数值的方法研究了脉动频率和振幅对平板壁面边界层流动和换热的影响,研究结果表明:边界层内的速度、壁面温度、壁面摩擦系数和平均换热系数随着时间的变化做周期性脉动;边界层内流动与主流之间存在着相位差,壁面距离越小,相位差越大;边界层内的速度和壁面摩擦系数脉动幅度的大小与主流脉动频率和振幅成正比;壁面温度和壁面平均换热系数的波动大小与主流脉动频率成反比,与脉动振幅成正比,当主流脉动频率和脉动振幅增加到一定值后,靠近壁面的地方出现回流,回流强度与脉动频率和振幅成正比。     

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.     

幂律流体绕流楔形物体时的层流边界层

从流体力学和非牛顿流体力学的基本方程出发，在未作任何假设的情况下，通过引入合理的相似变量，得出了幂律流体绕流楔形物体时的层流边界层常微分方程及其数值解，该常微分方程及其解在塑性指数ｎ＝１时，与经典流体力学中的方程及解完全相同。     

谱方法求解变黏度磁流体的边界层流动问题

以变黏度不可压缩磁流体为研究对象,研究稳恒磁场作用下磁流体外掠低温无渗透平板时,由于平板的水平拉伸引起的周围磁流体边界层内的层流流动和传热变化.首先采用相似原理对原控制方程组进行降维和无量纲化处理,并利用谱方法进行数值求解.设磁流体的黏度随温度线性变化,在不改变流场和温度场边界条件的前提下,研究了流体黏度变化参数、电磁参数和普朗特数对无量纲速度和无量纲温度的影响.把采用谱方法得到的结果与四阶龙格库塔法比较,验证了谱方法具有较高的数值稳定性和指数收敛特性.     

边界层分离流动的三层结构理论计算

在流动分离的高雷诺数渐近理论“三层”理论的基础上,发展了一套计算二维定常不可压脱体分离三层结构的数值方法。采用相互作用程序控制方程组获得了椭圆型的数学结构,克服了传统边界层计算不能通过分离点的困难,得到了分离点附近的流场分布。计算结果令人满意。     

平板层流速度边界层动态问题分析

从边界层动态微分方程出发，按照速度边界是层有关理论，推导出了边界层动态积分方程。在对边界层速度合理假设的基础上，求解了动态积分方程，给出了依时间和空间变化的边界层厚度响应函数。     

环形槽道有压科特(Couette)流层流

本文给出了环形槽道有压科特流层流的解析解,还提出了形状参数P,强调形状参数P可用作研究环形槽道有压科特流层流流动状态的判据,并讨论了当P值不同时,所研究流场中的速度极环面和速度拐环面存在的条件和它们的坐标。这对环形槽道有压科特流紊流的研究极有帮助。     

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.