Maxwell流体在有限长管道中作不稳定的蠕动传输:食道吞咽进程分析

解析地研究了有限长管道中Maxwell流体的不稳定蠕动传输.管壁受到不超过静止边界的收缩波作用.对无量纲形式的方程,应用长波长近似进行分析.导出了轴向速度和径向速度的表达式,评估了沿波长和管道长度方向的压力.讨论了回流现象,确定了回流极限区域.对食道中咀嚼食物(如面包、蛋白等)传输的数学公式给出了物理上的解释.可以看出,与Newton流体相比,Maxwell流体有利于在食道中的流动.与Takahashi等[Rheology,1999,27:169-172]的实验结果相符合.进一步揭示了松弛时间既不影响剪应力,也不影响回流极限.发现了压力的峰值,对整数值波列是相同的,而对非整数值波列是不同的.     

饱和的多孔介质中含夹杂时的磁流体动力学自然对流

在一个多孔介质中含倾斜矩形夹杂物时,数值地研究磁流体动力学自然对流热交换问题,矩形夹杂的边界条件为两个绝热壁和两个等温壁,使用适当的变量集,将控制方程:连续性条件、推广的Darcy定理--Forchheimer律、能量方程变换为无量纲形式,然后使用有限差分格式求解,磁效应数、Darcy-Rayleigh数、矩形夹杂物的倾斜角以及纵横比作为控制参数,得到多孔介质中含矩形夹杂物时,磁效应数和倾斜角参数影响流体流动和热交换的规律.     

内窥镜中Walter B流体的蠕动流

研究内窥镜中Walter B流体的蠕动流,在圆柱坐标系中建立问题的模型,目的是研究内窥镜对Walter B流体蠕动流的影响.以delta为摄动参数,使用正规的摄动法求出解析解.利用数值积分,求得压力增量和摩擦力的近似解析解.用图形给出了Walter B流体所显现参数的影响.     

Casson流体作磁流体动力学流动时的Soret和Dufour效应

考虑Soret和Dufour效应,对Casson流体在可伸缩表面上,作磁流体动力学流动时的影响.首先导出相关的方程,然后用同伦法构造级数解.给出并讨论了速度、温度和浓度的场结果;在不同的物理参数下,得到并分析了表面摩擦因数、Nusselt数和Sherwood数的值;并验证了级数解的收敛性.     

感应磁场对竖直对称管道中Johnson-Segalman流体蠕动流的影响

研究了热传导和感应磁场,对Johnson-Segalman流体蠕动流的影响.目的是研究感应磁场对非Newton流体蠕动流的影响.在长波和低Reynolds数假设下,被简化为一组二维的Johnson-Segalman流体的流动方程.采用常规的摄动方法,求得流函数、磁力函数和轴向压力梯度的解.对不同的参数,绘出了压力增量、温度、感应磁场、压力梯度和流函数表达式的简图并给出解释.     

化学反应对竖直平板边界磁流体动力学微极流体滑流的影响

对半无限竖直平板为边界的多孔介质，研究了传热、传质对微极流体不稳定滑流的影响，其化学反应是一级均匀的。均匀磁场垂直作用于可以吸收微极流体的多孔表面，吸引速度随着时间而变化。自由流动的速度随着微小扰动而呈指数增大或减小。采用近似方法获得了微极流体的速度、微转动、温度、浓度的表达式，还得到了在不同流体特征和流动条件下，壁面的摩擦系数、耦合应力系数、传热率和传质率。     

一类修正的Leray-α磁流体动力学方程组的初始值问题

研究了一类新的修正的Leray-α磁流体动力学方程组的初始值问题,利用方程的耦合结构,通过采用能量方法、紧性方法、Sobolev嵌入法等,证明了模型解在二维情形下解的整体存在性.     

一类带有非线性阻尼项的磁流体动力学方程组的解的整体存在性

本文研究在多孔介质意义下的一类带有非线性阻尼项a|u|^α-1u(a> 0)的不可压的磁流体动力学方程组的解的整体存在性问题,通过古典的能量方法和Sobolev紧性嵌入方法获得了解的整体存在性,利用Gagliardo-Nirenberg插值不等式和其它的一些重要不等式得到了解的正则性结果,建立了弱解和强解的整体存在性,这些结果在很大程度改善了之前相关文献的结果,揭示了磁流体运动的物理现象,为磁流体动力学的发展提供了必要的理论基础.     

软物质准晶广义流体动力学的一个应用——圆柱绕流的近似解

文中报道了笔者建议的软物质准晶广义流体动力学的一个应用——软物质准晶圆柱绕流的近似解.人们熟知,在普通流体动力学中, 二维圆柱绕流问题遇到很大的困难,Stokes求解它,未能成功,这就是著名Stokes佯谬.为了克服这一困难, Oseen分析了原因不在边界条件的提法,也不在Stokes的求解,问题出在Navier-Stokes方程, 他对方程进行了修改, 得到了二维绕流问题的有物理意义的近似分析解.本文借助于Oseen的方法讨论12次对称软物质准晶广义流体动力学二维绕流问题.由于问题比普通流体动力学复杂得多,严格的求解,在目前的条件下是根本不可能的.笔者提出一种近似方法——交替程序去构造其零级近似解,并且把该结果用于软物质准晶的位错问题.     

四阶流体在一个倾斜有局部滑移的非对称通道中作有热交换的蠕动流

分析研究滑移和热交换对四阶流体作磁流体动力学蠕动流的影响.首先建立模型的控制方程,然后在长波长的假设下,采用标准的摄动法近似值求解;给出的解包括:流函数、速度、压力梯度、温度和热交换系数的显式表达式;分析了滑移参数增大时泵输送性质的变化,及其潴留现象.进而对所出现的变化参数,得到了温度分布曲线和热交换系数;讨论了这些参数对所考虑流动特性的影响;并与以往发表的无滑移情况相比较,结果基本一致.     

微极流体蠕动泵经由滑移边界管道输送的Stokes流动

计及管道边界条件滑移的影响,研究微极流体蠕动泵,经由圆柱形管道输运的Stokes流动.壁面运动的控制方程为正弦波方程.使用润滑理论,得到了轴向速度、微转动向量、流函数、压力梯度、摩擦力和机械效率的解析数值解.用图形表示出构成参数,如像耦合参数、微极参数和表征蠕流泵特性的滑移参数、摩擦力和俘获现象的影响.数值计算表明,当耦合参数较大时,需要蠕动泵的压力更大,而微极参数和滑移参数正相反.俘获团块的大小随耦合参数和微极参数的减小而缩小,而随滑移参数的增大而缩小.     

微极流体向受热面的MHD驻点流动

分析了有均匀横向磁场作用时,导电微极流体垂直冲击受热面时形成的二维驻点流动问题．应用适当的相似转换,将连续、动量、角动量及热量的控制方程,及其相应的边界条件,简化为无量纲形式．然后,利用以有限差分离散化为基础的算法,求解简化了的自相似非线性方程．用Richardson外推法,进一步求精其结果．以图表形式表示磁场参数、微极性参数、Prandtl数对流动和温度场的影响,说明了其解的重要特性．研究表明,随着磁场参数的增大,速度和热边界层厚度变小了．与Newton流体相比较,微极流体的剪应力和传热率出现明显的减少,这对聚合物生产过程中流体的流动和热量控制是有益的．     

流变学流体的蠕动传输:食道中食物块的运动模型

研究食道中蠕动传输的流体力学.对任意的波形和任意的管道长度,建立起流变学流体蠕动传输的数学模型.用粘性流体的Ostwald-de Waele幂定律,描述非Newton流体的流动特性.解析公式化模型,详细且精确地给出食物块在食道中蠕动传输相关的一些重要性质.分析中应用了润滑理论,本研究特别适合于Reynolds数不大的情况.将食道看作环形的管道,通过食道壁周期性的收缩来传输食物块.就单个波和周期性收缩一组波的传播,研究与传输过程有关变量的变化,如压力、流速、食物颗粒轨迹以及流量等.局部压力的变化,对流变指数n有着高度的敏感性.研究结果清晰地表明,食物块在食道中蠕动传输时,Newton流体或流变学流体构成的连续流体,以组合波传播比大间隔单波传播,传输效率要高得多.     

一串变形液泡在管中的流动

我们使用边界积分法求解一串液泡在管中的运动·当液泡在管中运动，总的正压力不再是常数，这一力使液泡变形和加长·我们发现变形液泡和球状液滴（具有同样的相当直径）运动的速度是不一样的，它随着液泡间距的减小而增加·间距Ｌ′／ａ′对提高速度的影响大于毛细准数的影响·速度的增长随着液泡直径的减少而变得不明显·     

Steady State Analysis of Finite Fluid Flow Models Using Finite QBDs

The Markov modulated fluid model with finite buffer of size β is analyzed using a stochastic discretization yielding a sequence of finite waiting room queueing models with iid amounts of work distributed as exp (nλ). The n-th approximating queue’s system size is bounded at a value q_n such that the corresponding expected amount of work q_n/(nλ) → β as n → ∞. We demonstrate that as n → ∞, we obtain the exact performance results for the finite buffer fluid model from the processes of work in the system for these queues. The necessary (strong) limit theorems are proven for both transient and steady state results. Algorithms for steady state results are developed fully and illustrated with numerical examples.AMS subject classification: 60J25, 60K25, 60K15, 60K37This revised version was published online in June 2005 with corrected coverdate     

通过有漏孔管道时的层流解析解

研究了通过有漏孔管道时的层流,并解析地求解了动量方程和能量守恒方程．由Hagen-Poiseuille的速度分布,同时定义轴向和径向速度分量的未知函数,得到了压力和质量输运方程,并根据不同的参数,画出其分布图．结果表明,管道中的轴向速度、径向速度、质量输运参数和压力,随着流体沿管道的流动而减小．     

Waves in an Inhomogeneous Tube with a Flowing Two-Phase Fluid

Results of theoretical and mathematical justification of the problem on a pulsating flow of a two-phase barotropic bubbly fluid enclosed in an elastic semi-infinite cylindrical tube inhomogeneous along its length are presented. Linear one-dimensional equations are used. It is assumed that the tube is rigidly attached to the surrounding medium and therefore its displacement in the axial direction is absent. At infinity, the tube material is assumed to be homogeneous. To describe the pressure, flow rate, and displacement of the fluid, a pulsating pressure is given at the tube end. The problem stated is reduced to a singular Sturm-Liouville boundary-value problem, which in turn is reduced to a Volterra-type integral equation. This equation is solved by the method of successive approximations. By assuming that the corresponding potential is integrable, it is proved that these approximations converge to the exact solution of the problem. It is shown that this assumption also covers the very important practical case of piecewise inhomogeneity. For numerical realization, we consider a homogeneous tube with flowing water containing a small amount of bubbles. The effect of the volume content of bubbles on wave characteristics is revealed. In particular, it is stated that, for the oscillation regime selected, an increased bubble volume content decreases the wave velocity and considerably increases the flow speed (rate).     

Peristaltic motion of a magnetohydrodynamic generalized second‐order fluid in an asymmetric channel

We investigate the peristaltic motion of a magnetohydrodynamic (MHD) generalized second‐order fluid in an asymmetric channel. The governing equations are first modeled and then numerically solved under the long wavelength approximation. Attention has been focused to analyze the shear‐thinning and shear‐thickening effects of the investigated non‐Newtonian fluid, the influence of the magnetic force on the flow, especially the trapping, pumping characteristics caused by the peristalsis of the walls. © 2009 Wiley Periodicals, Inc. Numer Methods Partial Differential Eq, 2011