螺旋型涡破碎振动特性分析

本文从涡破碎机理的波动理论出发,分析了螺旋型涡破碎的振动特性,指出振动的本源是由于非轴对称扰动引起涡破碎后局部回旋流对螺旋型小扰动的不稳定性。利用无粘、不可压涡旋流的稳定性分析的理论结果,计算了破碎涡内部流动的振动频率,与实验值相符合。     

τ方法在无粘轴对称流稳定性研究中的应用

用谱方法中的τ方法研究了不可压无粘轴对称流的空间稳定性问题．以旋拧型（ｓｗｉｒｌｉｎｇｆｌｏｗ）尾涡流和射流（ｊｅｔ）为例，分析了不稳定特性，并与已有的结果作了比较，分析了τ方法的优缺点．     

非轴对称静叶对畸变条件下压气机流场影响的数值研究

为探索非轴对称静叶在压气机中应用的可行性及其对畸变流场的改善作用,采用非定常数值模拟方法,研究非轴对称静叶对均匀和畸变进口条件下压气机性能的影响,并对流场结构进行分析.结果表明:非轴对称静叶可以改善静叶端区流动,降低损失;畸变条件下,非轴对称压气机最高效率和压比高于轴对称压气机;非轴对称压气机稳定裕度较原型压气机有所提升.     

非轴对称静叶对跨声速风扇流场影响的数值研究

为研究非轴对称静叶应用于风扇/压气机中提高畸变条件下工作性能和稳定性的可行性,设计一种非轴对称静叶结构,并将其应用于某单级风扇.通过对均匀进口条件下原型风扇和非轴对称风扇流场进行求解,得到两型风扇的特性曲线,并对两型风扇在设计点工况下流场进行对比分析.结果表明:非轴对称风扇效率在最高效率点附近要高于轴对称风扇,但其稳定工作范围明显小于轴对称风扇;采用非轴对称静叶会增加动叶内的非定常扰动,使工作稳定性下降;非轴对称静叶区域内的角区分离得到明显抑制,流场得到改善.     

设计工况下非轴对称端壁造型方法对涡轮动叶性能的影响

为揭示非轴对称端壁控制涡轮动叶二次流的物理机制,采用三角函数造型方法,对设计工况下某一燃气涡轮的第一级动叶进行数值研究.结果表明,只有在合适的非轴对称端壁半径扰动量下,才能获得较好的气动收益;扰动半径在5%～10%叶高内,性能会有所提升.相对于造型幅值,气动性能对造型几何位置更为敏感.本文采用的三角函数造型法主要通过合理降低横向压力梯度,推迟通道涡发展,从而减弱通道涡强度和维度,进而降低流动损失.     

轴对称体的局部空泡流研究

在流体为无粘不可压和流动有势的假定下 ,研究了轴对称体的定常局部空泡流 .空泡尾流采用压力恢复模型 ,应用高阶有限元离散的边界积分方程方法 ,求解给定空泡数下的解 .探讨了空泡形状与空泡数的关系 ,以及尾流模型参数对结果的影响 .典型算例的计算结果与试验数据及其他数值结果吻合很好     

可压缩轴对称射流三维拟序结构的演化

采用高精度差分方法对空间发展轴对称可压缩射流流场进行直接数值模拟, 计算结果显示了射流失稳后首先出现Kelvin-Helmholtz非稳定特征, 流动的进一步发 展, 非线性效应的增长导致轴对称涡环的二次失稳和流向涡的产生, 并给出了拟序结构的三维演化过程. 计算结果证实了轴对称射流中二次失稳、流向涡的产生是增强流动混合及流动产生转捩的重要机制.     

状态空间法求解层状压电压磁非轴对称问题

从横观各向同性压电压磁介质空间非轴对称问题的控制方程出发，给出了层状压电压磁介质空间非轴对称问题的状态变量方程．对状态变量方程进行Hankel变换，将其转化为矩阵表示的常微分方程组．利用Cayley-Hamilton定理，得到了以状态变量表示的多层半无限压电压磁介质在Hankel变换空间中的解．根据传递矩阵方法，导出了多层压电压磁介质空间非轴对称问题解的一般解析式，并给出了数值算例．分析了层状压电压磁介质的磁电力耦合效应和不同的叠放顺序对场变量的影响．     

圆管Poiseuille流轴对称有限扰动稳定性研究

本文采用[1]中人为中性方法研究圆管Poiseuille流对有限幅值轴对称小扰动的稳定性。发现圆管流对轴对称有限扰动总是稳定的,不存在平衡意义上的临界阈值。     

扩压式旋风风能系统的数值模拟

扩压式旋风风能系统是一种利用强涡旋流场、类似于旋风分离器的新型风能利用装置，它的进出口都是开路条件，流场比后者更复杂，更难计算．本文直接从 Ｎ－Ｓ方程出发，采用压力－速度修正方法和非均匀交错网格差分格式，模拟３整个旋风塔的强涡流场，结果满意。弄清了系统的流场机制。给出了正确描述这种流场的数字模型和程序软件。这些工作对类似的流场问题（轴对称及强涡旋流动）的研究都有意义。     

Three-Dimensional Modes of Fiber Suspensions in the Taylor-Couette Flow

The linear stability analysis of the fiber suspension Taylor-Couette flow against axisymmetric and non-axisymmetric disturbances is investigated. A generalized complex eigenvalue problem generated from the linearized set of the three-dimensional governing system equations around the basic Couette azimuthal solution are solved numerically with the Chebyshev spectral method. In a wide range of radius ratios and the magnitudes of counter rotating, critical bifurcation thresholds from the axisymmetric Couette flow to the flow with different azimuthal wave numbers are obtained. The complex dispersion relations of the linearized stability equation system for vortex patterns with different azimuthal wave number are calculated for real axial wave numbers for axially extended vortex structures.     

向心透平蜗壳轴向对称性影响的数值模拟研究

基于三维Naiver-Stokes方程组，采用分块结构化网格，用数值计算的方法模拟了矩形截面轴向对称和非对称蜗壳内气体的流动．湍流模型采用Baldwin—Lomax代数模型．模拟的结果表明，对称蜗壳和非对称蜗壳在出口气流特征上基本一致，非对称蜗壳气流的周向均匀性要优于对称蜗壳；非对称涡壳的后1／4流程出现了横向压力梯度，这个梯度容易引起二次流动损失．     

平板微通道壁面粗糙度对流场影响的摄动分析

选取相对粗糙度作为小参数建立了平板微通道流动的摄动方程组,采用傅里叶分析结合数值方法进行求解.计算结果表明:影响流场结构的主要因素为相对粗糙度和粗糙曲线的空间波数.当保持波数不变,增加壁面相对粗糙度时,无量纲流函数扰动峰值将增大,而流场受扰区域不发生变化;当保持相对粗糙度不变,减小空间波数时,流函数扰动峰值和流场受扰区域都将增大;近壁区流场中存在明显的涡结构,涡结构的出现使得流场内部的黏性耗散作用增强,因此导致相同条件下微通道层流的流动损失高于大尺度流动时的阻力损失.     

大涵道比风扇角区失速模化设计及非轴优化

为研究非轴对称端壁造型对大涵道比风扇角区失速流动的改善作用,对某风扇进行了平面叶栅模化设计及非轴对称端壁优化。采用数值模拟方法,以风扇根部叶型为基础进行模化设计;在此基础上,采用两种不同的控制点分布方法对平面叶栅进行非轴对称端壁优化改型。研究结果表明:模化后的平面叶栅角区失速流动及叶片加载特点与风扇原型基本一致;采用自由曲面及类两面角曲面两种非轴造型对平面叶栅角区进行优化,叶栅总压损失系数分别降低了4.57%和5.38%;将流场改善效果较好的类两面角曲面造型应用于风扇原型角区,结果表明该造型使得风扇效率提高了0.441%,角区失速现象也得到了有效的抑制。深入的流场分析表明,类两面角曲面的非轴对称端壁造型,沿流向能有效推迟压气机平面叶栅通道涡向吸力面的发展,沿径向通过使涡结构上移减弱在端壁附近吸力面附面层和通道涡的相互作用;与此同时,对大涵道比风扇原型的角区失速流动也能起到较好控制效果。     

微扰法解Einstein场方程

首先从已知具有对角型度规的Einstein场方程的精确解出发,近似推导了含有微扰条件下的场方程形式;其次,利用这一微扰形式具体计算了静态球对称引力场的外部微扰解,并进而讨论了球状星系外部的引力特征.结果表明,该微扰解不仅可以与内部解衔接,而且在消除微扰的情况下还可以自动恢复到Schwarzchild解的形式.     

飞行器头部的涡系结构研究

通过三阶精度离散格式求解N-S方程,模拟了飞行器头部涡系流动过程,展示了不同层次的涡系结构.结果表明,较小攻角时,表面不同的鞍点与结点拓扑组合,在飞行器头部空间演化出不同的涡系.稳定螺旋点在空间演化为羊角涡,促使对称主涡向非对称发展.较大攻角时,头部空间演化出U型马蹄涡,通过牵制主涡涡核,抑制主涡向非对称发展.中等攻角时,飞行器头部既形成羊角涡,又形成马蹄涡,二者对主涡的作用是相反的.     

可压缩轴对称冲击射流流场的数值模拟

数值模拟一种可压缩轴对称冲击射流。所构造的数值模拟方法是:直接求解柱坐标系下的二维可压缩Navier-Stokes方程的差分离散方程,其中对流项采用基于非等距网格上的五阶精度迎风紧致型差分格式,黏性项采用基于非等距网格上的六阶精度对称紧致型差分格式,时间项采用3步三阶精度Runge-Kutta方法。模拟不同雷诺数、马赫数条件下冲击射流大尺度涡结构的演化过程。结果表明:流体从喷嘴射出后卷起形成一个独立的大尺度负涡,即初生漩涡,它会在壁面处逐渐激发出一个具有正涡量的壁面二次生成涡;初生漩涡和二次生成涡互相旋转挤压,壁面二次生成涡的力量很快占优势,带动初生漩涡向流场内部发展;随马赫数的增大,初生漩涡具有更强的力量,抑制了壁面二次生成涡和其他小尺度负涡的发展;随雷诺数的增大,初生漩涡的力量有所减弱,促进了壁面二次生成涡和其他小尺度负涡的发展。     

An experiment study of lee vortex with large topography forcing

This paper, relates the lee vortex which is triggered when the rotating and stratified flow passes over the large obstacle by using towing tank and based on the similarity. The results show that Froude number Fr is the most important parameter, and, in the rotating case, the lee vortex is easily triggered, because the rotating may, on one hand,lead to downward flow, on the other hand, induce lee vortex through generating geostrophic vorticity. Even in the non-rotating case, the lee vortex can be still formed, as long as both Froude number Fr and stratification parameter N are appropriate. For the formation mechanism of the lee vortex, there are obvious differences in the rotating case compared with the non-rotating case. In the non-rotating case, the tilting term of the perturbation vorticity is a dominant factor of inducing the lee vortex. However, in the rotating case, effect and the convergence of perturbation vorticity are dominant factors.     

液-固(气)旋流器分离性能分析及环保工程应用

 阐述环保工程和化学工业中的广泛使用的液-固（气）旋流分离器结构特性,并分析液-固（气）旋流分离器的流场结构,观察旋流器的流线和流动现象。根据实验数据,采用圆柱室内二维轴对称涡流模型,计算涡室内准自由涡区压力分布,得准自由涡区的速度函数;按旋流器液-固（气）流体运动规律,计算分离的颗粒直径和分离效率。通过实验方法揭示液-固（气）旋流器流体运动的规律,最后给出废气治理工程的实例,并讨论其在环境保护领域中的应用前景。     

无底圆筒结构内填土压力分布和抗倾有效比计算

由于无底圆筒结构与有底结构相比,在结构沉降、基底应力等方面存在差异,导致二者的内填土压力分布明显不同,因此,传统的贮仓压力理论不能正确确定无底圆筒结构的筒内填土压力．采用模型试验,量测作用在无底圆筒结构上的土压力,分析无底圆筒结构与内填土和地基的相互作用,探讨圆筒结构在倾覆过程中内填土与筒壁间摩阻力调整机理．通过试验研究和理论分析得到,在对称荷栽作用下筒内土压力分布分为三个区域,在非对称荷栽作用下,由于筒内产生附加力矩而使土压力分布变为两个区域,且抗倾有效比约为对称荷栽状况下的1．10倍,在此基础上,提出了对称荷栽和非对称荷栽(作用有侧向荷载)情况下,筒内填土压力和抗倾有效比的计算方法,前者适用于圆筒施工期的计算,后者适用于使用期的计算．