极坐标系下黏性流动的拟谱方法

针对拟谱方法在极坐标下遇到的坐标奇异以及压力边界条件难处理等问题,提出了一种新的基于极坐标系下的拟谱方法.该方法在一致网格上直接求解非定常原始变量形式的N-S方程,采用算子分裂法来解耦速度和压力,在径向采用Chebyshev-Radau配置点,在角方向采用标准的Fourier配置点.同时对压力的谱导数矩阵进行了变换,使边界上的压力点不出现在计算方程中.把该方法应用于圆截面的曲线管道的层流流动中,数值实验结果表明,该方法成功解决了极坐标系中的坐标奇异问题;对压力谱导数矩阵的变换,避免了对压力提非物理的边界条件,保证了解的精度,同时也消除了虚假压力模式     

作基于Nagle算法的嵌入式TCP协议

针对在8/16位低速处理器上实现传输控制协议（Transfer Control Protocol TCP）过于复杂的问题,通过对TCP协议进行简化,减轻了微处理器的运算负担,降低了对系统存储空间的要求,使得TCP协议能够在8/16位低速处理器上实现.嵌入式网络中大量使用长度很小的数据帧,使得网络带宽利用率极低,为此在协议中应用了Nagle算法,减少了协议所需带宽,提高了协议的吞吐率.采用NS-2（Network Simulator-2）进行的仿真结果表明：该方案是有效的,现已经在普通8位处理器上实现,并通过了在多种宽带网络上进行的测试,在网络电能表中得到了实际应用.     

高精度制冷工质PVT实验系统研制

研制了一套高精度制冷工质PVT（温度 体积 压力）实验系统,该系统由自行开发的测控软件进行计算机实时测控.通过对系统的误差分析表明,实验系统的温度测量不确定度小于±6 mK,压力测量不确定度小于±1.3 kPa.实验本体的体积用氦作了标定.利用本实验系统,对293.15～323.15 K的HCFC22气体进行了定容式PVT实验研究,结果表明,HCFC22的密度测量值与美国国家标准与技术研究院（NIST）提供值的平均偏差小于±0.064%,最大偏差小于±0.356%.整个系统自动化程度高,控温精确稳定.     

牛初乳中提取乳铁蛋白工艺的研究

从牛初乳中分离提取乳铁蛋白,建立快速分离纯化乳铁蛋白的工艺.选择弱酸性阳离子交换剂CM SEPHAROSE FAST FLOW装柱,脱脂牛初乳在4　℃下进行动态吸附上柱后进行阶跃洗脱.通过对洗脱条件的比较优化,确定了分离提取乳铁蛋白的最佳工艺条件为：牛初乳料液pH　6.6,上柱速度300　mL/h,阶跃洗脱剂的体积分数分别为1.5%和5.0%的NaCl,洗脱体积流速200 mL/h.乳铁蛋白洗脱液经过超滤和冷冻干燥,得到冻干粉纯度可达98.98%,得率为29.0%.     

定量检测振动觉阈值的自动方法研究

介绍了自主研发的一套用于评价人体外周神经纤维功能的振动觉阈值定量检测系统.该系统的设计以神经生物学原理和实验心理学理论为基础.阈值由渐增渐减转换规则和强迫选择法两者联合得到,并用心理物理学统计算法过滤人体主观感受的影响.该系统具有医生病人双盲的自动检测功能,也兼具医生干预.用该振动觉阈值检测系统进行两组不同的对比实验,分析结果表明,该系统具有良好的重复性、可靠性和精确性.     

气动发动机台架性能试验研究

作为新型动力,气动发动机的功率和气耗率是影响其运用推广的关键因素.为了准确了解气动发动机的功率和气耗率的变化趋势,利用改造的样机进行了台架试验,得到了速度特性曲线和负荷特性曲线.结果表明在进气压力不变时,随转速升高发动机功率线性下降,气耗率升高,在高转速时气耗率恶化;在转速不变的情况下,随着负荷的增加,发动机气耗率下降,进气压力升高.从结果可知气动发动机的特性不同于传统的内燃机,其最佳工作区间在较低转速、较高负荷的区域,此时,其动力性能和经济性能较好.在其推广运用过程中,要根据此特性对配套的零部件进行改造或重新设计.     

稳定线宽的过曝光控制

在利用激光图形发生器制备微细图形时,为获得稳定的线条宽度,提出一种对薄胶层进行过曝光的技术.准直光束经物镜会聚后光斑的能量呈近似高斯分布,当胶层的曝光量阈值远离高斯型曝光量曲线的头部时,可以弱化线宽对实际曝光量或胶层曝光量阈值等变化的敏感度,从而提高线宽的稳定度.在涂有0.6 μm薄胶的基片上,采用渐变曝光量的方法,利用激光束直写技术制取了一组短弧线,对线宽的测试结果表明,线宽与曝光量关系的实验性曲线和理论模型能较好地吻合.过曝光技术对线宽稳定度要求较高的器件,比如具有螺线波导的集成光学陀螺的制作有较重要价值.     

基于储测技术的活塞瞬态温度和应力测量

内燃机的活塞工作在高温高压的环境下,其温度的准确测量一直是困扰研究人员的技术难题.由于自身的缺陷,传统的测量方法很难测得不同工况下的温度及温度的变化.在内燃机台架试验过程中,利用计算机多通道存储测试技术,对活塞温度和应力进行了实时测量,得到了活塞温度和应力随内燃机工作过程变化的波形.验证了计算机存储测试技术完全可以满足内燃机受热零件在高温、高压、强冲击振动环境下的动态测试要求.证明了其应用于内燃机零部件动态测量的可行性和有效性.同时,测量的活塞温度和应力波动结果能为研究活塞热负荷提供依据.     

通基于流形的封闭参数曲线构造理论

为了方便地构造真正意义上的光滑封闭参数曲线,以微分流形--圆为封闭参数曲线的定义域,以非均匀B样条为定义域上的基函数,设计了用于构造封闭参数曲线的控制顶点、控制顶点对应的参数值及节点矢量的确定方法和曲线上一点的三维坐标值计算方法;以作均匀有理B样条(NURBS)曲线常用的控制技术如夹直线段、在曲线上形成尖角等检验该算法与NURBS方法的兼容性.实验结果表明,该算法不仅实用可靠,而且比目前造型系统中的NURBS方法简单方便,完全与NURBS造型系统兼容.     

温度和热流方向对木材传热特性的影响

以4种常用木材为实验对象,研究了不同温度和热流方向对木材的导热系数、比热和热扩散率的影响,并分析了热物理性质变化的原因.实验结果表明：温度和热流方向对木材的传热特性影响显著.在25～200 ℃内,木材导热系数和比热呈现非线性变化,开始是随着温度的升高而逐渐增加,在接近80 ℃时达到一个峰值,然后又逐渐降低.而木材热扩散率的变化与温度的关系不明显.同一温度下,木材的顺纹（热流平行于纹理方向）导热系数要大于其横纹（热流垂直于纹理方向）导热系数,前者是后者的2.4～3.0倍.     

中等雷诺数圆球绕流的数值研究

采用三维黏性不可压缩流场分块耦合计算方法计算圆球绕流问题.动量方程分别采用高精度和常规精度离散,压力泊松方程采用二阶中心差分格式离散.出口边界条件为无反射边界条件;计算网格为全流场封闭的H-O型网格.计算了雷诺数为8.9～1 000.0时圆球绕流受到的阻力,分析尾涡形状及长度随雷诺数的变化规律.计算得到的阻力系数和尾涡长度与实验结果符合较好.用高精度算法研究了尾涡结构问题,在雷诺数为1 000.0时成功地获得了尾流发夹涡现象.     

均匀流场中串列双圆柱水动力特性的数值实验研究

采用计算流体软件CFX-5中Large-eddy simulation(LES)模型计算了二维不可压缩均匀流中孤立圆柱及串列双圆柱的水动力特性.使用非结构化网格六面体单元和有限体积法对二维N-S方程进行求解.数值实验着重研究了高雷诺数时串列双圆柱在不同间距比时的压力分布、阻力、升力及St数随Re数的变化趋势.稳态力及St数的数值计算结果与实验结果吻合较好.     

方柱绕流对污染物扩散影响的试验

建立透光率-COD浓度-污染物浓度三者之间的关系,通过试验初步研究了方柱绕流对污染物扩散的影响,试验结果表明:1)方柱绕流情况下,污染物纵、横向扩散均受到影响,横向扩散强度减缓,纵向扩散在方柱上游受到阻滞,扩散强度减小,下游受尾迹影响、旋涡的发展,扩散运动加强(方柱中心线处变化最大);2)相同情况下,流量越大,方柱绕流对污染物扩散影响幅度越小;3)污染物扩散受方柱绕流影响变化规律与水流紊动强度受方柱绕流影响变化规律一致.     

串列双圆柱绕流的模态特征及流场重构

为探讨不同间距下,串列双圆柱绕流场特征的内在变化规律,在低雷诺数Re=100下,针对间距比为P/D=1.1~5的串列双圆柱,通过动力学模态分解（dynamic mode decomposition,DMD）方法对其绕流场进行模态分解,并基于DMD的主导模态建立降阶模型,重构了串列双圆柱的涡量场。结果表明:串列双圆柱的3种流态,即单一钝体（P/D=1.1~2）、剪切层再附（P/D=3）和双涡脱流态（P/D=4~5）,呈现明显不同的子模态特征;随着间距比的增大,与圆柱涡脱频率对应的模态结构会逐渐由下游圆柱尾流转移至上游圆柱尾流,此主模态表征了3种流态随间距比演变的内在机制;与单一钝体及剪切层再附流态相比,双涡脱流态的下游圆柱近尾流区的高阶模态结构更为复杂,流场重构时需要更多模态才能达到与其他两种流态相似的精度,在尾流旋涡影响区的重构误差最大。     

多并联分支管联箱气液两相流流量分配的研究

在气液两相流动和流量分配实验台上,对加装笛形管均流器和不加装笛形管均流器的径向引入双入口联箱的分配特性进行了实验研究。实验结果显示,未加装笛形管均流器的联箱发生了严重的气液两相箱分配不均的问题,相分离现象明显。而加装笛形管均流器的联箱两相分配趋于均匀。研究了入口干度对联箱流量分配的影响,发现未加装笛形管的联箱在入口干度较低的时候流量分配不均的现象最为严重,随着入口干度的增加,个别分支管的流量偏差逐渐减弱。而加装笛形管均流器的联箱流量分配特性较为稳定,标准流比偏差系数始终维持在较低水平。     

边界数据浸入法在弱可压缩流动中的应用

受限于计算机的计算能力与计算的成本,实际的计算过程中,往往要对流体做出一些物理假设,如无粘流体、不可压缩流体等,但是这将给计算带来不同程度的误差. 为解决此问题,提出了一种对弱可压缩粘性流动问题进行求解的数值方法. 该方法不仅可以对计算域内包含静止固体的流场进行计算,也适用于包含运动固体的弱可压缩粘性流场的求解. 该方法从水的状态方程开始,对弱可压缩粘性流体运动的速度与压力方程进行了严格推导. 考虑到流场中固体的影响,使用边界数据浸入法(Boundary Data Immersion Method, BDIM)将流体子域与固体子域之间耦合,而所使用的BDIM可将流体及水下声学计算中的运动物体准确地表示出来. 因此,本文首次将弱可压缩粘性流动计算与BDIM结合起来,并解决了考虑流体的弱可压缩性与粘性的流场求解问题. 为验证所提方法的有效性及准确性,计算了3个二维经典算例,并将计算结果与采用其他方法所得数据结果进行比较. 对比结果表明,在考虑流体的弱可压缩性与粘性的前提下,本文所提出的新算法可对运动流体中存在静止或运动固体的流场进行准确有效的计算.     

水平管内气液两相流界面湍流各向异性分析

为探讨水平管内气液两相流湍流模型如何选择,提出水平管内气液两相流界面湍流为各向异性的猜想,分析了该界面湍流各向异性产生和发展的机理,指出界面湍流各向异性产生的湍流惯性力是水平管环状流形成的重要原因.通过比较二方程模型和雷诺应力模型(RSM)模拟同一个水平管环状流工况的结果来验证分析的正确性,在此基础上探讨了气液两相流湍流模型的选择依据.结果表明当水平管内气液剪切力较大时适合选用RSM模型,其他情况二方程模型和RSM模型均适用.     

低压大流量自激脉冲清洗喷嘴内部气液两相流数值模拟

对自激脉冲发生的物理过程进行分析，采用气液双流体理论，考虑圆孔射流的轴对称性，耦合振荡腔内的空化模式，建立二维非定常气液双流体模型的控制方程．采用气液两相流SIMPLE解法，对低压大流量自激脉冲清洗喷嘴内部气液两相流进行数值模拟，追踪振荡腔内空化的演变过程，解释低压大流量自激脉冲射流的发生机理．     

快速多极虚边界元法实施过程分析

快速多极算法的主要思想在于变革计算结构,采用该算法和广义极小残值法对传统虚边界元形成的方程组求解,可使得计算复杂度和存储量与自由度数成线性比例.为便于工程推广应用,本文对快速多极虚边界元法中的树结构、上行遍历和下行遍历等关键问题进行了细致讨论,同时完整的介绍了该方法的实施步骤.采用该算法可求解大规模复杂问题.     

配电网潮流计算的拓扑分析研究

为实现配电网自动化,配电网馈线装设各种开关设备。开关的不同状态使网络各支路潮流方向和大小发生变化。以矩阵方式建立配电网拓扑结构模型,从联络开关状态分析入手,建立弧矩阵结构来确定潮流变化,并以支路电流法为例给出潮流分析的基本方法。所提出的方法适用于通过联络开关连接的多个电源供电的复杂配电网潮流分析,具有一定的普遍意义。