粗糙裂隙内涡旋结构演化特征及影响因素分析

为探究粗糙裂隙内细观流动结构演化过程及影响因素，用COMSOL Multiphysics可视化了不同条件下粗糙裂隙渗流场中的流动结构.基于响应面法建立多因素与涡旋结构面积的二阶多项式回归方程，并进行了方差分析和显著性检验，探讨多因素间交互作用对裂隙内涡旋结构的影响.结果表明：粗糙裂隙内细观流动结构演化过程包括涡旋结构发生、发展、破裂和稳定；回归模型的显著性和适应性良好，可以较为有效确定影响因素的重要程度；多因素交互作用对涡旋结构的影响程度中平均开度最大，速度次之，裂隙粗糙度最小.研究结果对揭示裂隙非线性渗流细观机理有重要意义.     

中心力场中的电子涡旋

电子涡旋波最早是在轨道角动量守恒的系统中被发现.对于轨道角动量不守恒的系统,涡旋波的存在与否尚不清楚.以相对论情况下的中心力场中的电子为例,构建了在轨道角动量不守恒但总角动量守恒的情况下,当携带固定总角动量的电子沿z轴传播时,对此时系统所对应的电子涡旋波进行微扰求解;并结合Foldy-Wouthuysen(F-W)变换,说明了在相对论情况下,中心力场下携带轨道角动量的电子沿z轴传播时确实存在涡旋解,同时展示了相对应的涡旋波解和螺旋等相位面.     

活性粒子的运动属性和堆积密度诱导多种涡旋模式及其转变

涡旋运动广泛存在于不同尺度的活性物质中，是一类典型的自组织集群行为。本文实验研究了3种不同运动模式的活性粒子，在受限容器中产生不同类型的涡旋行为及转化。发现活性粒子的涡旋受到粒子堆积密度和运动属性的影响，具有多种涡旋运动模式。在低中粒子堆积密度时，随着粒子运动性质变化，涡旋行为从瞬态涡旋过渡到相对稳定的时空涡旋，最终形成非拓扑保护的边界流涡旋。而在高堆积密度时，涡旋模式从拓扑边界流转变为时空稳定的体涡旋，直至最终的非拓扑边界流涡旋。研究结果指出可使用外界激励调控活性粒子的单体运动性质，从而改变粒子集群运动特性，这既为活性粒子的涡旋运动提供了更丰富的内涵，也为实现活性粒子集群功能的灵活切换提供了新思路。     

变截面涡旋膨胀机几何模型分析

提出一种由不同基圆半径的圆渐开线组成的新型变截面涡旋膨胀机，论述型线的生成方法，给出型线的一般方程，建立一系列圆渐开线变截面涡旋膨胀机的几何模型，并分析控制系数对变截面涡旋膨胀机容积变化的影响.构建传统等截面、变截面涡旋膨胀机的几何模型，对比分析几何模型的优劣.结果表明：提出的新型变截面涡旋膨胀机模型不但具有传统变截面模型的优点，而且可以大幅度减少计算量，并在一定程度上丰富了变截面涡旋膨胀机的种类，为开发高性能的涡旋膨胀机提供借鉴.