湍流专利

湍流是流体运动的常见形式，也是流体力学的核心问题之一．湍流在工程技术领域也有着广泛的应用，是航空航天等领域发展的瓶颈问题．近年来，人们在对湍流物理机理的认识、数值模拟和实验研究上，都取得了很大的进展，但当前大飞机、高速铁路等工程问题的重大需求，对湍流研究提出了更高和更深入的要求，也对湍流基础研究提出了更大的挑战．     

走近湍流

简要回顾了20世纪湍流研究的进展,特别是近30多年湍流研究的新成就。对于湍流研究的若干热点问题提出了一些看法。     

空间发展固管转捩的直接数值模拟

利用直接数值模拟研究圆管流动中由局部壁面引入的周期性吹吸(PSB)扰动沿流向的空间发展，流动的雷诺数Re选定为3000．在临界幅值的PSB扰动下，在较短的圆管内，圆管中的扰动沿流向快速增长，在足够长的圆管内，扰动沿流向持续增长发生转捩，流动发展到湍流阶段．     

在工程流体力学教学中引入CFD工程案例的探讨

在长期的工程流体力学教学过程中,发现学生对这门课普遍存在畏难情绪,对复杂的理论知识掌握困难.考虑到工程流体力学的研究方法分为理论分析方法,实验方法和数值方法,而其中数值方法在传统教学中应用的较少,所以试图通过适当增加数值方法的应用来改善教学效果.随着本科生对计算机应用能力的增强以及知识面的逐渐扩展,本文提出增加结合专业背景,理论知识及软件应用的综合案例以满足当前课程及学生发展的需求.     

关于流体力学方法论问题

 力学是以实验为基础的科学. 流体力学中绝大多数重要的概念和原理都源于实验. 对 于流体力学问题，数值模拟与物理实验的本质区别并未消失；数值模拟不能代替物理实验， 大规模数值模拟的结果仍需由巧妙设计的物理实验来检验其正确性.     

某商业街区建筑风压及风环境数值模拟

针对上海市某商业街区建立了简化物理模型,采用离散化的数值模拟方法对该街区风场进行三维模拟研究.首先采用CAARC标准模型进行可行性验证,探讨了流体力学数值模拟的适用性和精确度.然后对该街区风场及建筑物的风场进行了数值模拟,分析了由于狭长T字型建筑布局而引起的巷道风效应.最后,讨论了街区群楼间间距及建筑布局等因素的改变对风场和风荷载的影响.研究结果表明,商业街区规划时应避免巷道风效应,并建议将行人高度风环境纳入考虑的范畴.     

数值实验在流体力学实验教学中的应用探讨

为强化学生对流体力学课程理论知识及实验教学环节的掌握,本文针对传统实验教学过程中受限于硬件设施、模型等问题,将数值模拟技术与流体力学实验教学相结合。以伯努利实验为例,应用数值模拟软件进行物理建模、网格划分、变参数数值模拟等实验内容,通过压力云图、流线等模拟结果对能量转换特性进行了分析,增强了学生对流体力学理论知识及相关参数的物理意义、变化特征等的理解,使学生在实验中产生强烈的“参与感”,有效地提高了教学水平和教学质量。     

风口区空气流动的有限元模拟与实验研究

通风和空调出风口的射流特性主要取决于出风口截面之前的一段管道内的流动状况,研究送风口的射流偏转特性有重要实用价值.应用湍流大涡模拟技术结合Taylor-Galerkin有限单元法对工程中常见工况下的风口区管道内的三维流场进行了数值模拟和实验研究,数值计算结果与实验结果符合较好.表明湍流大涡模拟方法适合于边界形状复杂,存在各向异性的大尺度涡的内流情况,能可靠地预报风口区空气流动的射流偏转特性.     

On the evolution of decaying isotropic turbulence

A direct numerical simulation is performed on 256³ grids for decaying isotropic turbulence. The total kinematic energy, Taylor micro-scale, Taylor micro-scale Reynolds number and the velocity derivative skewness are calculated. The snapshots of energy spectra and energy transfer spectra are plotted. These measurements verify the DIA predictions: decaying isotropic turbulence has the energy propagation and occupies the final decay periods. The skewness remains to some level with small variation even in the final decay period.     

On the eddy viscosity model of periodic turbulent shear flows

Physical argument shows that eddy viscosity is essentially different from molecular viscosity. By direct numerical simulation, it was shown that for periodic turbulent flows, there is phase difference between Reynolds stress and rate of strain. This finding posed great challenge to turbulence modeling, because most turbulence modeling, which use the idea of eddy viscosity, do not take this effect into account. The project supported by the National Natural Science Foundation of China (19732005) and Liu Hui Center for Applied Mathematics of Nankai & Tianjin University     

超空泡航行体转弯运动流体动力特性的数值研究

基于有限体积法,采用两流体多相流模型和SST(Shear Stress Transport)湍流模型,建立了用于求解超空泡航行体转弯运动过程中的三维数值模型,研究了转弯运动条件下通气空泡的形态特征及超空泡航行体的流体动力特性。计算结果表明:在转弯运动过程中空泡产生弯曲变形,空泡轴线与航行体运动轨道基本重合;由于空泡的弯曲变形航行体两侧表面呈现非对称沾湿,利用空化器横向偏转能够避免沾湿区的出现,而且对航行体水平面流体动力有良好的控制作用。     

高阶矩湍流模型研究进展及挑战

高阶矩模型是湍流模式理论研究中的难点和前沿.自周培源先生首次建立一般湍流的雷诺应力输运方程起,为了更精确的预测复杂流动,人们从未间断过对高阶矩模型的研究.尤其进入新世纪以来,随着计算机硬件水平的飞跃和高精度数值算法的突破,湍流模拟方法正由RANS向LES转变.而无论对于RANS框架、LES框架还是两者混合,高阶矩模式都...     

迷宫密封湍流增阻的数值研究

迷宫密封是依靠节流间隙中的节流过程和迷宫空腔内的动能耗散过程来实现密封的,这两个流体流动过程从本质上规定了迷宫密封的密封性能。通过密封内部流动本质的研究,合理利用湍流流动的规律和特点,能够发挥密封内部湍流的增阻作用,提高密封性能。本文数值计算了一种锯齿型径向迷宫密封的内部流动,得到了密封内部的流动形态,揭示了密封内部流动与密封性能的关系。结果表示,密封存在一个最佳的齿插入长度。在最佳齿插入长度时,尽管节流间隙较大,但由于节流间隙内流动收缩和偏转,间隙的有效通流面积却很小,泄漏介质可以在间隙中获得较大的速度,在迷宫空腔内形成正确的耗散涡流,密封具有最佳的密封效果。所以,充分发挥湍流增阻的作用,可以突破节流间隙的微小尺寸限制,实现较大间隙下的良好密封。这不仅会给迷官密封的制造、安装及运行等带来很大的方便,而且可以为发展新的迷宫密封技术奠定理论基础。     

燃油喷雾场结构和雾化机理

本文以柴油机中高压瞬态燃油喷雾为重点,综述了发动机喷雾场结构及雾化机理的研究现状和发展趋势.首先介绍了液体射流分裂破碎的四种不同形式,喷雾场的分区及各区中主要的力学和物理效应.然后着重介绍了国外在雾化机理研究中早期提出的有代表性的学说及近十年来新的研究成果.最后对喷雾场及雾化过程数值模拟方面的最新进展作了概述.     

自由剪切湍流中颗粒-拟序结构相互作用研究进展

从实验和数值模拟两方面评述了颗粒-湍流拟序结构相互作用的近期研究进展.关于Stokes数不同对颗粒行为和拟序结构影响的试验研究,从单点激光多普勒测量到粒子图像全场测速,并与流场显示定性方法结合,揭示了不同Stokes数范围颗粒-拟序结构相互作用的规律.基于涡方法、直接数值模拟和大涡模拟等的模拟研究,进一步揭示颗粒-拟序结构的相互耦合作用和外界激励的调制作用等规律,同时推动了算法的发展.      

超空泡技术现状、问题与应用

超空泡技术可以使运动体在水中的阻力降低90{\%}左右, 辅以先进的推进技术, 运动体在水中将可以实现超高速的``飞行'. 超空泡减阻技术对海战武器的研制产生了巨大的影响,目前, 俄罗斯已经研制成功了速度达100\,m/s的``暴风'超空泡鱼雷; 美、德、法等国都正在进行超空泡减阻技术的基础与应用研究; 我国也于近年开展了超空泡技术的基础研究. 本文综述了超空泡技术研究的现状、问题与应用. 介绍了空化的基本原理、超空泡概念及其减阻机理; 总结了空化器设计、通气超空泡的生成与控制技术、空泡稳定性及超空泡航行体稳定性技术等若干关键技术; 回顾了国内外超空泡技术试验与数值模拟研究进展等. 最后分析了大型超空泡武器研究的技术难点, 并对超空泡技术领域的研究方向进行了展望.      

采用详细化学反应机理模拟燃烧污染物生成的研究进展

结合燃烧污染物数值模拟研究的发展和现状,阐述了采用详细化学反应机理进行模拟的方法,重点介绍了详细化学反应机理模型以及机理简化方法,概括综述了湍流燃烧模拟方法,并结合具体实例,展示了这个领域取得的成果,最后通过分析,指出了发展前景和可以取得突破性进展的方向.     

低密度流体界面不稳定性大涡模拟

采用拉伸涡亚格子尺度应力模型对湍流输运中的亚格子作用项进行模式化处理,发展了适用于可压多介质黏性流动和湍流的大涡模拟方法和代码MVFT（multi-viscous flow and turbulence）。利用MVFT代码对低密度流体界面不稳定性及其诱发的湍流混合问题进行了数值模拟。详细分析了扰动界面的发展,流场中冲击波的传播、相互作用、湍流混合区边界的演化规律,以及流场瞬时密度和湍动能的分布和发展。数值模拟获得的界面演化图像和流场中波系结构与实验结果吻合较好。三维和二维模拟结果的比较显示,两者得到的扰动界面位置、波系及湍流混合区边界基本一致,只是后期的界面构型有所不同,这也正说明湍流具有强三维效应。     

黏弹流体挤出胀大的数值模拟研究进展

主要介绍了黏弹流体挤出胀大的数值模拟研究进展.给出了黏弹流体挤出胀大的数学模型,回顾了近20多年以来挤出胀大的主要数值模拟研究工作,然后对主要模拟方法的计算过程、方法特点和形成的结果进行了一定的总结.最后提出了作者对挤出胀大研究的一些看法,包括目前研究中存在的问题和相关研究的发展趋势.      

??????——————???嶯??????????????

世界的复杂与物理基本定律的简单形成鲜明的对比.近年来,大量的研究致力于存在复杂输出的系统,这些研究并没有建立任何新的物理定律,但提供了接近复杂系统的适当的途径[1].从经典力学的牛顿三定律到量子力学的薛定谔方程,我们学习的物理定律是如此清晰而简洁,而在物理教室之外望去的世界是如此的复杂.探寻自然现象所遵循的基本规律,研究由此而产生的复杂现象,是基础研究的两大重要任务.流体由于它的易流动性,常常产生包括涡流和湍流在收到2009-05-14.