求解磁流体过非线性伸缩薄板的变分—Adomian迭代方法(英文)

基于变分迭代方法和Adomian多项式,提出求解非齐次常微分方程初值问题的一种变分—Adomian迭代法(VAIM),并且把它应用于求解磁流体(MHD)边界层流对应初值问题的级数解.通过Padé近似值和几何轨迹对所得结果与已有解进行比较,显示该方法是非常有效的,并且能够适用于其它非线性边界层问题.     

仿生射流表面流场控制减阻数值模拟

利用SST k-ω湍流模型对仿生矩形射流表面的减阻特性进行数值模拟,解释了射流表面减小摩擦阻力的原因及对近壁区边界层的控制行为.结果表明,射流孔面积相等时,射流孔与射流表面沿展向长度的比值越大,减阻效果越好.当其它因素不变时,随着射流速度的增大减阻率逐渐增大,随着射流流量的增大减阻率逐渐增大,最大减阻率为35.97%.射流表面对边界层的控制行为表现为主流场近壁区的剪切流动遇到射流的阻抗,在射流孔的背流面形成逆流区,逆流在边界层底层产生的剪应力与主流场方向相反;同时在射流孔下游产生反向旋转涡对并在近壁面诱导出二次涡,相当于在高速流体与壁面之间产生润滑带,使边界层黏性底层厚度增大,速度梯度减小,摩擦阻力减小.     

射流表面多因素耦合减阻特性及其对边界层的控制行为

为了研究多因素耦合对射流表面减阻特性的影响,运用可拓学基本原理建立主流场速度、射流速度、射流孔高排布、射流孔底排布等特征耦元及其耦合方式的可拓模型,利用标准k-ε湍流模型对射流表面多因素耦合条件下的减阻特性进行数值模拟,分析射流表面黏性阻力和减阻率减小的原因,以及射流表面多因素耦合对射流孔附近壁面流域边界层的控制行为.结果表明:射流表面多因素耦合的减阻效果较好,最大减阻率为27.69%;多因素耦合条件下的射流表面改变了壁面剪应力分布,影响了边界层的结构,同时,在射流孔下游形成的漩涡改变了边界层的厚度,导致壁面黏性阻力降低,从而使得射流表面具有较好的减阻效果.     

干旱区夏季晴空期超厚对流边界层发展的能量机制

在全球干旱区,因其特殊的气候环境背景,夏季晴天常常会出现其他地区少见的超厚对流大气边界层(superthick convective boundary layer, SCBL),这种特殊的边界层结构具有重要的天气气候意义,但目前对这种超厚对流边界层发展机制理解十分有限.这既制约了大气数值模式中针对这种超厚对流边界层的参数化改进,也限制了超厚对流边界层与天气气候背景相互作用的科学认识.通过选取我国西北干旱区敦煌荒漠戈壁为代表性研究区,利用以往在该区域开展的陆-气相互作用观测试验资料及长期业务探空观测资料,从大气边界层发展的能量机制出发,对该地区出现的超厚对流边界层的发展过程进行分析.分析表明:从日际尺度看在持续晴空期即使在白天地表感热通量日积分值不变甚至减弱的情况下,大气对流边界层(convective boundary layer, CBL)的日最大厚度仍然表现为逐日持续增高的特点,且地表感热提供的能量无法平衡对流边界层发展所需要吸收的能量.主要原因是深厚的近中性残余层(residual layer, RL)在对流边界层发展过程中发挥了重要作用,通过夹卷过程从残余层进入对流边界层的夹卷能量是对流边界层逐日持续发展的关键能量补充.在夏季连续晴空期,对流边界层与残余层之间会形成逐日循环增长机制,使干旱区夏季发展出超厚对流大气边界层.     

渤海湾西北湾顶泥沙运动特征及模拟

渤海湾西北湾顶处于粉沙质到淤泥质海岸过渡地带,泥沙运动复杂.根据三角架定点观测和水文测验资料,分析了不同水文条件下的含沙量变化特征,探讨了风浪掀沙模拟的关键处理方法.研究表明,研究海域泥沙运动与风浪关系密切,在小风天气下含沙量很小,六七级风以上天气条件下,且持续作用时,含沙量持续增大,较小风天气增幅达3～6倍左右;含沙量明显变化的临界波高约为0.5 m.从研究海域观测的底部边界层水流结构、剪切力等角度进行了波浪掀沙的水动力机制分析.基于泥沙扩散方程,提出了风浪条件下泥沙模拟的处理方法,包括含沙量层化效应、制约沉速、动床阻力、参考浓度等.与实测资料比较表明,提出的计算方法基本可模拟风浪过程引起的含沙量变化.该研究不仅为类似海域提供基本数据,而且给出了模拟计算关键问题的处理方法,具有重要的理论和实践意义.     

数值处理奇性奇摄动边值问题

采用了数值积分方法求解带有奇性的奇摄动边值问题,将原边值问题的一般方程近似转换为带有极小偏差的一阶微分方程,利用梯形公式得出三对角方程组,再采用修正的方法对奇性进行处理,得出新的三对角系统,最后利用追赶法解出三对角方程组并验证该方法的一致有效性.     

珠三角城市化对大气边界层特征影响的数值模拟

利用WRF/UCM模式对珠江三角洲2008年秋季一次大气污染过程的气象场特征进行模拟。在模式中针对下垫面类型数据和人为热通量来设置敏感性试验以探讨城市化对大气边界层特征的影响。研究结果表明:城市化发展(包括城市土地利用类型的改变以及人为热通量的加入和增加)均能增强城市热岛效应和干岛效应,使夜间地面逆温现象更加显著,地面污染物容易积累;地表粗糙度的增加使风速减小,城市化使热岛环流增强,污染物难以扩散,这也是造成空气污染事件的原因;同时城市的发展能抬升白天和夜晚的大气边界层高度。     

浅谈“流体力学与传热”之间的关系

本文主要从流体不同的流动状况和不同的流动方向所产生不同的传热效果来进行分析。指出传热速率的快慢主要与边界层的厚度有关。分析了边界层是传热的主要阻力，联系工程实际，理论与实践相结合，进一步阐述流体流动与传热有着必然的关系。     

求解具有脉冲状空间对照结构的奇异摄动问题的边值方法

通过采用边值方法求解具有脉冲状空间对照结构的奇异摄动边值问题.对于内部层问题,先从内部层转移点t^*处将原问题划分为左右两个问题,再通过边值方法可以得到分别相应于左右问题的非奇异摄动方程.对于边界层问题,可以直接通过边值方法得到相应的非奇异摄动方程.最后,通过数值试验证明了边值方法的有效性.     

号称经典物理留下的世纪难题“湍流问题”的实质是什么？

一直以来,湍流都被认为是经典物理留下的世纪难题,因而也被认为是一个重大的基础科学问题.本文简单回顾湍流研究历史,分析了均匀各向同性湍流的研究和真实湍流的研究间为何存在鸿沟.为何前者不能解决真实湍流问题,而后者则是今后应重点开展的湍流基础研究,和如何逐步解决真实的湍流问题.在结论中提出了今后湍流研究中值得注意的几个方面.