风沙流/沙尘暴与高雷诺数壁湍流野外观测

 风沙流与沙尘暴是发生在高雷诺数大气边界层中的气固两相流,对风沙流与沙尘暴的深入认识、准确预报和科学防治都要基于对风沙运动规律的认知和把握,因而需要借鉴高雷诺数湍流的研究成果。本文综述了高雷诺数壁湍流和风沙流/沙尘暴研究的现状,着重介绍了在中国民勤地区建立的沙尘暴与高雷诺数壁湍流野外观测站,以及基于观测站的观测列阵所获得的初步成果,展望了进一步的发展方向。     

微流体数字化的科学与技术问题（I）：概念、方法和效果

按重视的是外形尺寸还是内在微特性,把微系统分成微外形系统和微特性系统,通过比较分析,得到后者的存在普遍性比前者广而且外形大小与内在微特性好坏无直接联系的结论。就微物质传输和微传热常见的细长流道低雷诺数内流条件,提出微流动、微结构、微综合等3方面的微特性。研究了微系统中和低速流动中合理流动形态的概念,提出了人为地产生和利用可预测可控制小幅脉冲流动序列是解决微流体流动不正常这一本质困难钥匙的思考。按所提出的3方面微特性对现有微流体影响方法进行了评价,并指出了我们的微流体数字化(digitalizationofmicrofluids)与Kim的数字化微流路(digitalmicrofluidiccircuits)在各方面的不同。提出了基于脉冲惯性力的微流体脉冲影响方法及其装置,实验结果表明多方面微特性俱好,流动正常性好,分辨率达fL级,最低流量达3pL/min,流动阻力降低,扰动性好,能实现微流道中和微射流中数字化流动,能实现裸微结构的数字化器件,方法普适于普通液体和粉体的驱动、控制和扰动,对流体性质无特殊限制,工作可靠性、生产率、可自动化性均较高。     

Experimental Study of High Moisture Content Gas Flow Across a Cylinder at Moderate Reynolds Numbers

The Nusselt number for cross flow of a mixture of air and vapor over a cylinder was measured at moderate Reynolds numbers (3000-7000) for temperatures from 300℃ to 700℃ and for vapor mass fractions of 0. 18 - 0. 35. Results are also presented for a set of three cylinders aligned perpendicular to the flow for the same range of conditions, The effect of the vapor concentration and temperature on the convection coefficients was investigated to develop a modified Zhukauskas correlation. The results show that the Nusselt number increases as the moisture content increases and that the increase is more than could be accounted for by typical models for the property variations of mixtures. The exponent of the vapor concentration term in the modified correlation is 0. 145 for the entire data set indicating the importance of the property variation due to the moisture content.     

空降兵降落过程的动力学分析与数值计算

从空气动力学的动力学相似原理出发，由量纲分析中的π定理推导出了雷诺数，并通过不同情况下雷诺数的分析，计算了垂直降落时的速度、距离遵循的规律。     

应用格子波尔兹曼模型模拟建筑物周围流场

采用格子波尔兹曼方法，应用三维格子波尔兹曼模型对不同雷诺数和不同宽高比的建筑物周围流场进行了模拟计算，结果证明随着雷诺数的增加出现了回流区，且雷诺数和宽高比越大，回流区的面积越大。由此可见，波尔慈曼方法用于模拟建筑物周围流场是可行的。     

单颗粒尾涡特性的大涡模拟

稠密气固两相流中颗粒尾涡的存在对其他颗粒的运动及两相流场结构的影响不可忽略. 本文采用大涡数值模拟的方法研究了气体流过一个100?m颗粒的尾涡特性, 对比计算了在不同颗粒雷诺数Rep下颗粒尾涡的存在对局部气流速度、压力的影响. 结果表明,Rep=100时尾涡影响区域的长度达颗粒粒径的5倍,颗粒前后最大压差达373.48Pa.     

单裂隙承压无压条件下达西-非达西流演变试验研究

基岩裂隙水运移机理研究对基岩裂隙水水害防治以及污染修复具有重要意义。本文设计了由水泥和粗砂（粒径介于1 mm～2 mm之间）制成的单裂隙模型,开展了承压无压条件下基岩裂隙水流试验和拟合研究,讨论了水力梯度和流速之间的关系以及Forchheimer公式中线性项和非线性项的比例变化。得出主要结论如下：（1）实验条件下的水流呈非达西流,用Forchheimer公式可以较好地拟合水力梯度和流速的关系,且拟合精度较高。（2）随着离出水口距离的增加,水流从非达西流向达西流演变,当距离足够远时可以将水流视为达西流。（3）在水流从非达西流向达西流演变过程中,临界雷诺数随着隙宽的增加逐渐减小。     

雷诺数对不同圆角率3∶1二维矩形柱体气动力的影响

在低紊流度的均匀流场中对4种圆角率(R/D=0,5%,10%,15%)的3∶1二维矩形柱体模型进行了刚性模型测压试验.试验雷诺数的变化范围为1.1×105~6.8×105,通过风压时程积分的方法获得了模型的气动力系数时程.研究了4个模型的气动力系数及其功率谱随雷诺数的变化规律.研究表明,圆角率为R/D=0和5%的模型的平均阻力系数随雷诺数的增大而增大,而圆角率为10%和15%的模型的平均阻力系数、均方根阻力系数和均方根升力系数随雷诺数地增大出现了明显地跳跃.圆角率为R/D=0和5%的模型的气动力系数功率谱曲线随雷诺数的变化较小,但圆角率为10%和15%的模型的气动力系数功率谱曲线呈现了明显的雷诺数效应.此外,3∶1二维矩形柱体模型的Strouhal数随着圆角率的增大而增大.     

机翼风洞试验模型CFD静气动弹性修正研究

在低速增压风洞和跨声速风洞中,变雷诺数试验常用增压来实现。速压变化带来弹性变形的不同,造成伪雷诺数效应,其影响与雷诺数效应在同一量级。数值模拟了F4机翼在某低速增压风洞中的变雷诺数和变迎角试验。研究了其静气弹效应随迎角和风洞试验速压的变化规律。论证了对于风洞试验静气弹变形造成的伪雷诺数效应采用CFD方法修正的可行性。结果表明:对F4这种金属材料的中等展比后掠机翼,沿展向挠度和剖面扭转角等变形参量与迎角呈正相关。但迎角越大,增长幅度越小。随风洞试验速压也是正相关增长,但是等幅线性的。结合CFD技术进行风洞静气弹修正的方法是可行的。未来在如NASA研制的"太阳神"飞机等大展弦比、大柔性飞机的设计和风洞试验修正中将得到广泛应用。     

湿法烟气脱硫的理论和实验研究(IV)——高雷诺数时的传质经验方程

在中试湿壁塔中,采用ＳＯ２／ＮａＯＨ和空气／Ｈ２Ｏ系统,实验研究了５０℃和高雷诺数时的气液传质速率。实验结果表明,气相雷诺数（ＲｅＧ）和液相雷诺数（ＲｅＬ）分别在７６００～１３５００和４７００～１２０００的范围内,气相舍伍德数（ＳｈＧ＝（ｋＧａｃｄｉ）／ＤＧ）分别与ＲｅＧ的１０４次方和ＲｅＬ的０２０７次方成正比。ＳｈＬ分别与ＲｅＧ的０６４次方和ＲｅＬ的０４３８次方成正比。高雷诺数时的液膜波动提高了相界面积和湍流程度,从而导致气相和液相传质系数的提高。