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一阶速度滑移边界条件下的Stokes第二问题 被引量:1
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作者 王卫东 樊康旗 贾建援 《纳米技术与精密工程》 EI CAS CSCD 2012年第1期68-72,共5页
本文基于分离变量和积分变换方法,针对在微尺度滑移区的Stokes第二问题进行了求解,得到了速度分布的解析解,并进一步得到了穿透深度的表达式.通过分析,发现由于微尺度速度滑移边界条件的影响,速度幅值和穿透深度皆有所减小.在此基础上,... 本文基于分离变量和积分变换方法,针对在微尺度滑移区的Stokes第二问题进行了求解,得到了速度分布的解析解,并进一步得到了穿透深度的表达式.通过分析,发现由于微尺度速度滑移边界条件的影响,速度幅值和穿透深度皆有所减小.在此基础上,对平板受到的切应力、阻尼力和弹性力等进行了分析,结果表明弹性系数和阻尼系数均随振动频率的增大而增大.最后,通过与已有实验结果进行比较,发现基于本文的计算公式得到的器件谐振频率和品质因子与实验测量结果吻合很好. 展开更多
关键词 一阶速度滑移边界条件 Stokes第二问题 穿透深度 阻尼
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一阶弹性波方程数值模拟中的混合吸收边界条件 被引量:13
2
作者 任志明 刘洋 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期595-606,共12页
Liu和Sen(2010和2012)在地震波场数值模拟中提出一种混合吸收边界条件.该方法具有计算量小、容易实现及吸收效果好等优点.但现有的混合吸收边界条件是针对二阶位移-应力方程设计的,存在稳定性问题.本文首先推导了两种速度-应力单程波方... Liu和Sen(2010和2012)在地震波场数值模拟中提出一种混合吸收边界条件.该方法具有计算量小、容易实现及吸收效果好等优点.但现有的混合吸收边界条件是针对二阶位移-应力方程设计的,存在稳定性问题.本文首先推导了两种速度-应力单程波方程:二阶Higdon单程波方程和一阶Higdon单程波方程.进而提出基于一阶弹性波方程的混合吸收边界条件方法.在内部区域和边界之间引入一个过渡区域,通过单程波与双程波方程平滑过渡来消除人工边界反射.为了改善混合吸收边界条件的吸收效果和稳定性,我们采用了能同时吸收纵、横波反射的一阶单程波方程和与变量位置有关的加权系数.为了验证混合吸收边界条件的有效性,将其与常规分裂完全匹配层(PML)方法进行了比较.数值模拟结果表明,与PML边界条件相比,混合吸收边界条件在耗用更小计算时间和存储量的前提下,可以获得更好的吸收效果.另外,本文提出的两种混合吸收边界条件中,混合一阶Higdon吸收边界条件具有更好的稳定性. 展开更多
关键词 混合吸收边界条件 Higdon单程波方程 完全匹配层 数值模拟 一阶弹性波速度-应力方程
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边界条件对滑移区气体微槽流动和传热的影响 被引量:5
3
作者 肖睿 辛明道 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第10期1067-1071,共5页
针对不同的边界条件 ,分析了微矩形槽道内不可压缩性气体在速度滑移和温度跳跃区的流动和换热过程 .在分析模型中 ,假定矩形槽道底面定热流加热 ,其余 3个面绝热 .分别在一阶、二阶滑移及速度滑移和温度跳跃相互耦合的边界条件下给出了... 针对不同的边界条件 ,分析了微矩形槽道内不可压缩性气体在速度滑移和温度跳跃区的流动和换热过程 .在分析模型中 ,假定矩形槽道底面定热流加热 ,其余 3个面绝热 .分别在一阶、二阶滑移及速度滑移和温度跳跃相互耦合的边界条件下给出了截面上速度和温度分布的数值解 ,讨论了阻力和换热特性 ,并与Arkilic等的实验结果进行了比较 .结果表明 :在相同的条件下 ,耦合的阻力系数最小 ,二阶边界次之 ,一阶边界最大 ;速度滑移和温度跳跃对换热系数具有相反的影响趋势 ;耦合模型更接近实验结果 ,其次为二阶滑移模型 ,一阶滑移模型的偏差最大 ;在不考虑可压缩性因素时 ,滑移边界条件的阶数对阻力系数的影响较大 ,对换热系数的影响不是十分明显 . 展开更多
关键词 速度滑移 温度跳跃 边界条件 不可压缩气体 微矩形槽道 流动 对流传热
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滑移边界条件下平板间流体的微纳尺度泊肃叶流动特性 被引量:1
4
作者 王宝和 《化工高等教育》 2018年第6期87-91,共5页
微纳尺度泊肃叶流动特性的动量传递分析对于提升微纳机电系统的性能至关重要。目前,对于滑移边界条件下平板间流体的微纳尺度泊肃叶流动问题,传统的传递原理教学中缺乏相应的传递理论分析。本文从N-S方程出发,推导出微纳尺度泊肃叶流动... 微纳尺度泊肃叶流动特性的动量传递分析对于提升微纳机电系统的性能至关重要。目前,对于滑移边界条件下平板间流体的微纳尺度泊肃叶流动问题,传统的传递原理教学中缺乏相应的传递理论分析。本文从N-S方程出发,推导出微纳尺度泊肃叶流动的速度分布和流体流动阻力等动量传递规律,以丰富传递原理的教学内容。 展开更多
关键词 泊肃叶流动 微纳尺度 滑移边界条件 速度分布
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组合边界条件下二维三分量TTI介质波场数值模拟 被引量:17
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作者 杜启振 孙瑞艳 张强 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2011年第2期187-195,156,共9页
从TTI介质一阶应力—速度方程出发,利用旋转交错网格高阶有限差分方法,将非分裂完全匹配层(Non-spliting Perfect Match Layer,简称NPML)边界吸收条件和自由边界条件相结合形成组合边界条件,进行了二维三分量TTI介质弹性波场数值模拟。... 从TTI介质一阶应力—速度方程出发,利用旋转交错网格高阶有限差分方法,将非分裂完全匹配层(Non-spliting Perfect Match Layer,简称NPML)边界吸收条件和自由边界条件相结合形成组合边界条件,进行了二维三分量TTI介质弹性波场数值模拟。波场快照和炮记录表明:①采用非分裂式边界条件能较好地消除近地表大角度入射波和瞬逝波;②组合边界条件与NPML边界吸收条件相比,不仅有效地压制了边界反射,同时实现了对自由地表的模拟,获得了丰富的全波场信息,其中在地表产生的PS转换横波作为一种特殊的横波现象,可为近地表结构调查以及多波波场分析等提供有益信息;③自由地表引起的面波以及多次波对偏移结果有着重要影响,因此在实际地震资料处理中应当充分考虑自由地表条件对波场的影响效应。数值模拟结果证实了组合边界条件下二维三分量TTI介质波场数值模拟方法的可行性和正确性。 展开更多
关键词 有限差分法 旋转交错网格 NPML边界吸收条件 自由地表边界条件 组合边界条件 TTI介质 一阶应力—速度方程 波场 数值模拟
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微流体力学中边界条件的探讨 被引量:3
6
作者 姜成山 杨宜民 章云 《机床与液压》 北大核心 2001年第2期25-26,24,共3页
本文从理论上详细探讨了微器件流动中的速度滑移和温度跳变边界条件 。
关键词 微流体力学 边界条件 速度滑移 温度跳变
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一阶速度—胀缩—旋转弹性波方程交错网格数值模拟 被引量:3
7
作者 王辉 何兵寿 邵祥奇 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2022年第6期1352-1361,I0004,共11页
弹性波正演在地震波传播机理研究以及多波地震资料采集、处理、解释和反演中发挥着重要作用。现有的弹性波方程正演模拟常常数值求解一阶速度—应力方程或二阶位移弹性波方程,只能直接得到同时包含纵波和横波的三个质点振动速度分量或... 弹性波正演在地震波传播机理研究以及多波地震资料采集、处理、解释和反演中发挥着重要作用。现有的弹性波方程正演模拟常常数值求解一阶速度—应力方程或二阶位移弹性波方程,只能直接得到同时包含纵波和横波的三个质点振动速度分量或位移分量,要想得到更直观的纯纵波和纯横波分量记录,还需要在模拟过程中采用波场解耦算子进行纵、横波分离,因此纵、横波模拟精度同时受制于模拟算法和波场解耦算法的精度。为此,推导了一阶速度—胀缩—旋转弹性波方程在三维交错网格空间中的高阶有限差分格式,并给出了相应的稳定性条件;推导了适应该方程的PML吸收边界条件,实现了一阶速度—胀缩—旋转弹性波方程的正演模拟;分析了模拟结果中各分量的物理意义。由于一阶速度—胀缩—旋转弹性波方程不仅包含了质点的振动速度矢量,而且显式地包含了横波振动速度矢量和纵波振动速度矢量,还包含了一个体应变和一个旋转矢量,因此应用该方程模拟除了能得到三个质点振动速度分量外,还可以直接得到解耦后的纵、横波分量,避免了解耦算法对模拟精度的影响。模型试算证明了该模拟方法的正确性和优越性。 展开更多
关键词 一阶速度—胀缩—旋转弹性波方程 交错网格 正演模拟 有限差分 PML吸收边界条件 纵、横波分离
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稳定的二维TTI介质一阶qP波方程RSGFD数值模拟 被引量:1
8
作者 王小丹 印兴耀 杨富森 《物探与化探》 CAS CSCD 2016年第1期135-142,共8页
相比于VTI介质q P波数值模拟方法,考虑倾角因素的TTI介质q P波数值模拟方法能够更加准确地描述各向异性介质中波场的传播特征。常规的声学近似方法往往会造成TTI介质中倾角急剧变化的区域出现数值不稳定,笔者首先引入一个各向异性控制参... 相比于VTI介质q P波数值模拟方法,考虑倾角因素的TTI介质q P波数值模拟方法能够更加准确地描述各向异性介质中波场的传播特征。常规的声学近似方法往往会造成TTI介质中倾角急剧变化的区域出现数值不稳定,笔者首先引入一个各向异性控制参数,推导了稳定形式的TTI介质二阶q P波方程,保证q P波场的稳定传播;其次,通过引入波场的伪速度分量,推导了其等价的一阶应力—速度形式及相应的PML边界条件,并应用优化的旋转交错网格有限差分(RSGFD)方法实现了精确的数值模拟。数值结果表明:TTI介质一阶q P波方程能够稳定、有效地模拟q P波的运动学特征,利用优化的RSGFD方法可以得到精确的合成地震记录,同时可以相对地提高计算效率。 展开更多
关键词 TTI介质 一阶应力-速度 数值模拟 旋转交错网格有限差分 控制参数 稳定性 PML边界条件
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有限空间风沙流动数值模拟及边界条件问题 被引量:10
9
作者 周芳 祁海鹰 +1 位作者 由长福 徐旭常 《清华大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第8期1079-1082,共4页
采用Euler方法的双流体模型和颗粒动理学方法对二维风沙气固两相流动进行了数值模拟,研究不同边界条件下的气固两相速度与浓度分布以及进口条件下的风沙流动。结果表明,对边界为固体壁面的流动,沙粒边界条件对其浓度分布有严重的影响,... 采用Euler方法的双流体模型和颗粒动理学方法对二维风沙气固两相流动进行了数值模拟,研究不同边界条件下的气固两相速度与浓度分布以及进口条件下的风沙流动。结果表明,对边界为固体壁面的流动,沙粒边界条件对其浓度分布有严重的影响,必须计及能量平衡和沙粒速度滑移效应,体现为沙面上的沙粒起动和碰撞特性;进口效应的存在使得在较短的距离内不能获得合理的流动结构,要求根据实验给出准确的进口条件,或者计算域有足够的长度,使流动结构不受进口效应的影响。 展开更多
关键词 气固两相流 风沙流 颗粒温度 颗粒边界条件 速度滑移 进口效应
原文传递
有效黏度效应对气体径向微轴承性能的影响 被引量:5
10
作者 张海军 祝长生 杨琴 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第29期84-88,共5页
基于1阶滑移速度边界,考虑到稀薄条件下气体的有效黏度,给出了气体径向微轴承润滑雷诺方程。采用有限差分法求解雷诺方程,得到不同参考努森数、轴承数以及不同偏心率下轴承的无量纲压力分布、无量纲承载能力及偏位角的大小。数值分析表... 基于1阶滑移速度边界,考虑到稀薄条件下气体的有效黏度,给出了气体径向微轴承润滑雷诺方程。采用有限差分法求解雷诺方程,得到不同参考努森数、轴承数以及不同偏心率下轴承的无量纲压力分布、无量纲承载能力及偏位角的大小。数值分析表明,稀薄条件下气体径向微轴承性能存在明显的有效黏度效应,而参考努森数是决定有效黏度效应的主要因素。相同轴承数时,随参考努森数的增大,气体有效黏度效应引起轴承的压力降低、承载力下降,而轴承偏位角增大;偏心率越大,有效黏度效应引起偏位角增大幅度越大,当偏心率小于0.6时,有效黏度效应不明显。相同偏心率时,有效黏度效应引起承载力降低、偏位角增大;轴承数较小时,气体的有效黏度效应不明显。 展开更多
关键词 1滑移速度边界 有效黏度 雷诺方程 参考努 森数 轴承数
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在柱坐标系下研究由拉伸缸引起的Casson纳米流体流动与传热传质现象
11
作者 许晓勤 陈淑梅 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2016年第9期969-980,共12页
首次利用柱坐标研究速度滑移和对流表面边界条件下,由拉伸缸引起的稳态层流Casson纳米流体流动、传热及传质现象.采用恰当的相似变换将偏微分控制方程转化为高阶非线性耦合常微分方程,并通过打靶法进行数值求解,图示并详细分析了不同物... 首次利用柱坐标研究速度滑移和对流表面边界条件下,由拉伸缸引起的稳态层流Casson纳米流体流动、传热及传质现象.采用恰当的相似变换将偏微分控制方程转化为高阶非线性耦合常微分方程,并通过打靶法进行数值求解,图示并详细分析了不同物理参数对速度、温度及浓度分布的影响.结果显示,速度受滑移参数的影响较大,温度和浓度分别受Biot数和Lewis数的影响较大;随着Casson参数的增大,速度下降而温度和浓度都增加;温度随着Brown(布朗)运动参数或热泳参数的增加而上升;浓度随着Brown运动参数的增大而减小,随着热泳参数的增大而增大,当热泳参数较大时,浓度出现了"回流"现象. 展开更多
关键词 柱坐标 Casson纳米流体 拉伸缸 边界层流动 速度滑移 对流边界条件
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不可压Navier-Stokes方程的投影方法 被引量:2
12
作者 张庆海 李阳 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第13期1-19,共19页
不可压Navier-Stokes方程是流体力学的基本控制方程,其高精度数值模拟具有重要的科学意义.本综述性文章回顾了求解Navier-Stokes方程的投影方法,重点介绍了时空一致四阶精度的GePUP方法.该方法用一个广义投影算子对不可压Navier-Stokes... 不可压Navier-Stokes方程是流体力学的基本控制方程,其高精度数值模拟具有重要的科学意义.本综述性文章回顾了求解Navier-Stokes方程的投影方法,重点介绍了时空一致四阶精度的GePUP方法.该方法用一个广义投影算子对不可压Navier-Stokes方程进行了重新表述,使得投影流速的散度由一个热方程控制,保持了UPPE方法的优点.与UPPE方法不同的是,GePUP方法的推导不依赖于Leray-Helmholtz投影算子的各种性质,并且GePUP表述中的演化变量无需满足散度为零的条件,因此数值近似Leray-Helmholtz投影算子的误差对精度和稳定性的影响非常透明.在GePUP方法中,时间积分和空间离散是完全解耦的,因此对这两个模块都能以“黑匣子”的方式自由替换.时间积分模块的灵活性实现了时间上的高阶精度,并使得GePUP算法能同时适用于低雷诺数流体和高雷诺数流体.空间离散模块的灵活性使得GePUP算法能很好地适应不规则边界.理论分析和数值测试结果都显示,相对于二阶投影方法,GePUP方法无论在精度上还是效率上都具有巨大优势. 展开更多
关键词 不可压NAVIER-STOKES方程 投影方法 时空一致四精度 滑移边界条件 广义投影算子 压力Poisson方程
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霍尔效应和欧姆热效应下纳米流体通过弯曲通道时的蠕动(英文) 被引量:2
13
作者 T.HAYAT B.AHMED +1 位作者 F.M.ABBASI A.ALSAEDI 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2019年第9期2543-2553,共11页
纳米流体以其优异的热物理性质吸引了许多科学家。在常规流体中加入少量的纳米粒子会显著地增强传热特性。纳米材料的可持续性和效率对纳米技术的进步具有关键作用。本文分析了霍尔效应、欧姆热效应和速度滑移对纳米流体蠕动的影响。考... 纳米流体以其优异的热物理性质吸引了许多科学家。在常规流体中加入少量的纳米粒子会显著地增强传热特性。纳米材料的可持续性和效率对纳米技术的进步具有关键作用。本文分析了霍尔效应、欧姆热效应和速度滑移对纳米流体蠕动的影响。考虑了对流边界条件和热的产生/吸收,以促进传热特性。在曲线坐标下导出了弯曲通道中蠕动的控制方程。在长波长和小雷诺数的假设条件下,对方程进行了数值求解。研究表明,纳米流体提高了传热速率,降低了流体温度。Hartman数和Hall参数在流体运动和传热特性上表现出相反的行为。在存在速度滑移的情况下,压力梯度迅速减小,在通道的狭小区域表现出主导作用。 展开更多
关键词 蠕动 纳米流体 霍尔效应和欧姆热效应 对流边界条件 速度滑移效应
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侧面碰撞子结构模型精度的参数研究 被引量:1
14
作者 刘正午 郝琪 +2 位作者 梅佳炜 王兴东 田立胜 《湖北汽车工业学院学报》 2022年第4期1-6,共6页
以提高侧面碰撞仿真计算效率为目的,根据模型降阶原理与某微型电动汽车的侧面碰撞参数,实现子结构关键建模参数提取,推导出侧面碰撞下子结构模型边界条件的最优加载区域。为研究不同加载区域对子结构模型精度的影响,对比不同加载区域方... 以提高侧面碰撞仿真计算效率为目的,根据模型降阶原理与某微型电动汽车的侧面碰撞参数,实现子结构关键建模参数提取,推导出侧面碰撞下子结构模型边界条件的最优加载区域。为研究不同加载区域对子结构模型精度的影响,对比不同加载区域方案的车身变形、位移时间曲线以及B柱加速度曲线。研究表明:子模型边界加载区必须选定碰撞的主要接触变形区域;当计算成本为次要因素时,模型边界条件区域占比越高,加速度曲线运动趋势更加稳定。建立的侧碰子结构模型B柱加速度最大峰值误差仅为3.63%,加速度曲线的运动趋势与整车模型的曲线运动趋势吻合,计算时间缩短,证明了该简化方法的有效性。 展开更多
关键词 模型降 子结构模型 边界条件 加载区域 车身变形 B柱加速度
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Numerical study of homogeneous–heterogeneous reactions on stagnation point flow of ferrofluid with non-linear slip condition
15
作者 Zaheer Abbas Mariam Sheikh 《Chinese Journal of Chemical Engineering》 SCIE EI CAS CSCD 2017年第1期11-17,共7页
This study deals with the stagnation point flow of ferrofluid over a flat plate with non-linear slip boundary condition in the presence of homogeneous-heterogeneous reactions.Three kinds of ferroparticles,namely,magne... This study deals with the stagnation point flow of ferrofluid over a flat plate with non-linear slip boundary condition in the presence of homogeneous-heterogeneous reactions.Three kinds of ferroparticles,namely,magnetite(Fe_3O_4),cobalt ferrite(CoFe_2O_4) and manganese zinc ferrite(Mn-ZnFe_2O_4) are taken into account with water and kerosene as conventional base fluids.The developed model of homogeneous-heterogeneous reactions in boundary layer flow with equal and unequal diffusivities for reactant and autocatalysis is considered.The governing partial differential equations are converted into system of non-linear ordinary differential equations by mean of similarity transformations.These ordinary differential equations are integrated numerically using shooting method.The effects of pertinent parameters on velocity and concentration profiles are presented graphically and discussed.We found that in the presence of Fe_3O_4-kerosene and CoFe_2O_4-kerosene,velocity profiles increase for large values of α and β whereas there is a decrement in concentration profiles with increasing values of if and K_s.Furthermore,the comparison between non-magnetic(A1_2O_3) and magnetic Fe_3O_4 nanoparticles is given in tabular form. 展开更多
关键词 非线性常微分方程 滑移边界条件 异构反应 流动流体 数值研究 驻点 浓度分布 速度分布
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随机粗糙微通道内流动特性研究 被引量:4
16
作者 闫寒 张文明 +2 位作者 胡开明 刘岩 孟光 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第17期290-295,共6页
采用计算流体动力学的方法,研究了微通道内气体在速度滑移和随机表面粗糙度耦合作用下的流动特性.其中,利用二阶速度滑移边界条件描述气体的边界滑移,利用分形几何学建立随机粗糙表面.研究发现,综合考虑二阶速度滑移边界条件和随机表面... 采用计算流体动力学的方法,研究了微通道内气体在速度滑移和随机表面粗糙度耦合作用下的流动特性.其中,利用二阶速度滑移边界条件描述气体的边界滑移,利用分形几何学建立随机粗糙表面.研究发现,综合考虑二阶速度滑移边界条件和随机表面粗糙度在较大的平均Knudsen数范围内(0.025—0.59)得到的计算结果与实验数据符合得很好,而一阶速度滑移边界条件只在平均Knudsen数较小时(<0.1)符合实验结果.随机表面粗糙度对气体在边界处的滑移有显著影响,相对粗糙度越大,速度滑移系数越小.并针对计算结果,给出了滑移系数与相对粗糙度近似满足的关系.随机粗糙表面对气体流动过程中的压强、速度、Poiseuille数也有显著影响. 展开更多
关键词 随机表面粗糙度 速度滑移边界条件 分形 微通道
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Mathematical Modelling and Experimental Investigation of Gas Flow in Minichannels and Microchannels
17
作者 Jan Vimmr Hynek Klterka +2 位作者 Marek Hajzman Martin Luxa Rudolf Dvork 《Journal of Thermal Science》 SCIE EI CAS CSCD 2010年第4期289-294,共6页
The first part of this study is focused on the numerical modelling and experimental investigation of transonic flow through a 2D model of the male rotor-housing gap in a dry screw compressor.Numerical simulations of t... The first part of this study is focused on the numerical modelling and experimental investigation of transonic flow through a 2D model of the male rotor-housing gap in a dry screw compressor.Numerical simulations of the clearance flow are performed with the help of the in-house compressible Navier-Stokes solver.Experimental measurements based on the Schlieren method in Toepler configuration are carried out.The objective of the second part of the study is to derive the analytical solution of gas microflow development in a gap between two parallel plates.The microflow is assumed to be laminar,incompressible and the velocity slip boundary conditions are considered at the walls.The constant velocity profile is prescribed at the inlet.For the mathematical description of the problem,the Oseen equation is used.The analytical results are compared with the numerical ones obtained using the developed incompressible Navier-Stokes solver including the slip flow boundary conditions. 展开更多
关键词 数学建模 STOKES方程 气体 实验 滑移边界条件 不可压缩 数值模拟 速度剖面
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Transport of Cu-H2O nanofluid through a channel with wavy walls under velocity slip and connective boundary conditions
18
作者 F. M. Abbasi T. Hayat A. Alsaedi 《International Journal of Biomathematics》 2016年第2期85-103,共19页
关键词 纳米流体 速度滑移 连接边界条件 运输 通道 波纹 对流边界条件 边界温度
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