宽浅型明渠非定常流的数值模拟

本文根据不可压缩三维非定常流的动量方程和连续方程,求解了宽浅型明渠中三维流速分布和水位随时间的变化规律.采用单方程湍流模式确定涡粘性系数,沿垂向引入无尺度坐标,使计算网格能拟合自由面及床面.对控制方程采用有限差分离散、剖开算子法求解.通过引用欠松驰技术,提高了计算稳定性.计算表明,本文中提出的计算方法具有时间步长大、存储量小和机时省的优点.最后,用其求解长江口南港河段的潮流运动,计算结果与现场实测结果十分一致.     

井巷紊流传质的数学模型及紊流弥散系数

本文根据质量守恒定律、Fick第一扩散定律和Boussinesq假设导出了井巷污染物紊流传质的通用数学模型及纵向(?)散模型。针对井巷各种污染源的不同释放规律给出了九种源函数,从理论上导出了井巷污染物紊流传质过程的紊流(?)散系数,其大小与井巷摩擦阻力系数的平方根、井巷水力半径和断面平均风速成正比,还给出了弥散模型的通解,指出井巷紊流传质的实验研究必须满足Reynolds相似。     

Multiscale coupling:challenges and opportunities

Multiscale coupling is ubiquitous in nature and attracts broad interests of scientists from mathematicians, physicists, machinists, chemists to biologists. However, much less attention has been paid to its intrinsic implication. In this paper, multiscale coupling is introduced by studying two typical examples in classic mechanics: fluid turbulence and solid failure. The nature of multiscale coupling in the two examples lies in their physical diversities and strong coupling over wide-range scales. The theories of dynamical system and statistical mechanics provide fundamental methods for the multiscale coupling problems. The diverse multiscale couplings call for unified approaches and might expedite new concepts, theories and disciplines.     

一种改进的两相湍流流体间的传质准数方程

本文在详细讨论了湍流情况下两相流体界面处各种力对传质的影响以后,提出一种改进的两相流体界面处在湍流情况下的传质准数方程,以期得到一种符合实际情况的传质数学模型。图3,参2。     

陡槽自然掺气水流含气浓度分布模拟

提出分析陡槽自然掺气发展区含气浓度二维分布特征的数学模型，考虑含气浓度大小对气泡浮速和掺气水流阻力的影响以及掺气层水深的沿程变化，得出的计算结果被前人的水槽试验及原型观测资料所验证。分析自然掺气发展区与掺气坎下游浓度耗散区的主要区别，阐明了气泡上浮作用与紊动扩散作用的沿程变化特征。     

高Reynolds数流动的时均能量方程及熵增表达式

本文对湍流耗散过程作了详细的热力学分析,明确提出不仅在时均动量方程中,而且在时均能量方程及热力学第二定律的表达式中,湍流影响项与粘性影响项也具有相拟的张量表达式,而且与用何种湍流模型计算Reynolds 应力张量Ⅱ_r 无关.本文还引进名义滞止焓和平均流动熵的概念,推导出适合数值求解的封闭的克罗柯形式的时均流动方程组.     

低浓度表面活性剂减阻流体的性能

通过对不同工况下氯化十六烷基三甲基季铵盐(CTAC)减阻流体在二维流道中减阻性能的测定,分析了温度、质量分数、配比变化对流体减阻性能的影响,应用激光相位多普勒测速仪测量了流体的速度场,对流体的湍流特征进行试验研究,结果表明,即使对同种减阻方式,CTAC减阻流体的减阻也存在极限和优选,减阻流体的横向和轴向速度脉动及雷诺应力均远小于牛顿流体。     

展向和流向间距不同的粗糙元壁湍流ADV实验研究

为了揭示粗糙元对壁湍流的影响,采用声学Doppler流速仪(ADV)对布有展向或流向圆柱形粗糙元的壁湍流进行了实验测量。研究了不同Reynolds数下不同间距粗糙元对壁湍流流向平均速度和湍流度的影响。结果表明:在同一Reynolds数下,粗糙元展向间距为7倍直径时的壁湍流流向平均速度最小,湍流度最大。粗糙元流向布置的壁湍流流向平均速度随粗糙元间距的减小而减小,湍流度随粗糙元间距的减小而增大。相比流向粗糙元,展向粗糙元对湍流流动特性影响更大。研究结果对壁湍流流动控制和强化换热的工程应用具有指导意义。     

基于格子Boltzmann方程的大涡模拟对湍流时空关联性的研究

将格子Boltzmann方程和大涡模拟(LBE-LES)相结合,提出适应于格子Boltzmann方法(LBM)的涡黏性亚格子尺度模型,开展均匀各向同性湍流时空关联性的研究.采用D3Q19格式计算湍流的三维能谱、湍动能耗散率和其它高阶统计量,与实验和直接数值模拟结果的比较表明,该模型比传统涡黏模型有明显改进.考察了不同亚格子模型预测湍流频率波数能量谱的能力,结果表明,尺度涡产生的横扫作用是造成小尺度涡时间去关联的主要因素,不同波数的频率能量谱之间有一定的相似性,横扫速度是描述湍流频率波数能量谱的特征量.     

不同导叶预旋角下离心压缩机径向间隙区雷诺应力的测量

使用X热膜技术,研究了离心压缩机设计流量下3个不同进口导叶预旋角对径向间隙区雷诺应力的影响.结果表明:进口导叶为-20°时,径向间隙区的湍流强度和雷诺应力最大,0°预旋角其次,20°预旋角最小;湍动能大的区域,相应的雷诺剪应力也较大.在3个预旋角下,10％和50％叶高处的时间平均径向雷诺应力均明显大于切向雷诺应力,显示出明显的流动各向异性,叶轮出口处的时间平均径向雷诺应力为切向雷诺应力的1.5倍以上,但在扩压器进口处减少到1.25倍左右;90％叶高处的时间平均径向雷诺应力和切向雷诺应力值相差不到10％,流动更接近各向同性.0°预旋角下流动的各向异性最强.研究显示,需要更好的湍流模型来预测流动中复杂的混合过程.