波流共同作用下射流稀释特性的动量积分模拟研究

污水通常以射流的形式向海排放,其在海洋环境水体中的稀释过程是射流与波浪、潮流共同作用的结果。本文基于合理的假设条件,对射流运动的控制方程进行积分处理,结合波流环境下射流的结构特征,引入射流卷吸与拖曳力函数,结合必要的边界条件,形成封闭的控制方程组,建立波流环境下射流动量积分模型。通过与实验资料的对比分析可以看出,该模型可以准确模拟波流环境下射流在近区段的时均运动与稀释过程;相较于单一的横流作用,波流共同作用下射流对周边水体的影响范围更大,射流初始稀释能力更强。基于多个组次的动量积分模拟实验,通过无量纲分析与最小二乘拟合,建立了波流共同作用下射流轨迹中心线位置及最小稀释度的经验公式。相关成果可为排海污水环境影响评估提供快速、准确的分析手段。

溢流坝反弧段动量积分方程的数值解及有关水力特性的试验研究

本文推导出适应于溢流坝反弧段的紊流边界层的连续性方程和动量积分方程,并在有关水力特性的试验研究的基础上进行了数值解,计算结果与试验结果基本一致。本文根据试验结果提出,受水流流线沿程的调整,反弧段的离心力压强系数具有过渡段的性质,离心力对势流流速的影响是不均衡的。本文还提出反弧段紊流边界层厚度的定义方法,并发现按本文定义的方法,边界层厚度在相对弧长0.25时达到最大。

离心式固液两相流泵叶片边界层动量积分

离心式固液两相流泵叶片的边界层的理论分析,可以为分析流体在叶片表面沿程阻力提供基础,进一步也可以为确定叶片型线提供理论依据。建立了离心式固液两相流泵叶片边界层方程,为求解含有固体扰动项的粘性流体的边界层方程,引入了固相扰动因子和边界层厚度系数,它是进一步分析固液两相流泵叶片边界层及叶片解析设计的基础,同时也降低了由于边界条件的构造和构造含有扰动项的动量积分方程及其求解的难度。

延展表面凝结液膜的动量积分方法

采用动量积分方法分析压水堆发生失水事故时在安全壳的内表面上的液膜凝结、再浸润和蒸发过程。由凝结液膜的质量和动量守恒方程导出了凝结液膜在延展表面的子午线方向平均速度的积分微分方程。假设液膜以层流的方式流动,把导出的积分微分方程变成容易进行数值积分的液膜速度的一阶常微分方程,由此求得液膜厚度分布。液膜能量守恒方程的解给出了安全壳内壁面的温度分布。

波浪环境下垂直射流动量积分模型

建立了一个基于动量积分法的射流数学模型,以模拟波浪作用下垂直射流近区段的扩散过程。采用自然坐标系统,假定射流流场保持瞬时稳定且相对速度剖面保持高斯分布,考虑波浪作用影响对卷吸函数进行了必要修正,采用拉格朗日追踪法和四阶龙格库塔法,对多个波浪工况下的垂直射流进行了数值计算。结果表明,在微幅波作用下射流的卷吸和掺混作用有所加强,使得射流轴线平均速度衰减加快,而射流影响范围相应增大。通过卷吸函数的波浪修正后,模型中射流垂向平均速度和射流半宽沿轴线的变化与物理实验的测量结果基本一致。

圆柱形叶片动量损失厚度求解

给出了低比转速离心泵叶轮叶片表面雷诺方程,并对相关量进行了分析。借助于型参数,通过变换动量积分方程,得出动量损失厚度近似解的表达式。运用尾流律的速度分布导出相应的各种边界层厚度的表达式,作为求解动量损失厚度的辅助关系式。提出了结合湍流边界层厚度系数kδ和动量损失厚度δ2由无离心流动计算逐渐逼近离心流动的计算方法。它是进一步分析低比转速离心泵的基础。

跨音速叶栅边界层积分解法的数值模拟

利用边界层动量积分方法与有限体积解法,进行有粘-无粘迭代求解粘性跨音速叶栅流场.边界层的计算方法概念清晰,程序简单,计算时间少,具有较高的计算精度,适于工程实用.

一种在轨可展开天线的多柔体动力学建模与计算

研究了一种考虑重力梯度的大型空间可展开天线桁架的动力学建模与计算问题.使用绝对节点坐标法和绝对节点坐标参考节点法建立了可展开结构的刚柔耦合动力学模型.利用离散方向导数构建了动力学方程的保能量动量时间积分算法,通过计算获得了含有多个模块的大型空间可展开天线在轨展开以及展开后轨道机动过程轨道-姿态-变形耦合动响应.通过数值计算结果与经典算例结果、商业软件ADAMS计算结果的对比分析验证了提出方法的正确性.

精确计算重整化N-圈传播子的新计算方法

采用核子N(反核子N-)与中性介子π0相互作用的Lorentz不变耦合模型,对N-N-圈图传播子在“动量重整化方案”中的“动量正规化”作了深入细致的分析与考证,发现可以采用“矩阵函数展开法”来替代通常采用的“传统减除法”,并由此对N-N-圈图传播子函数中的“发散量”与“有限量”作了十分简捷有效的分离,获得了“重整化有限量”的一个具有“明确计算含义”的表达式.进而,又对所获得的结果采用“大动量积分极限法”作了十分有效的计算处理,获得了可供作“严格解析计算”的一个“一维积分计算表达式”———这将为“精确计算”N-N-圈图传播子重整化有限量提供出简捷可行的有效计算途径与方法.

光子圈(链)图传播子重整化有限量的严格解析计算(I)

采用光子与电子(反电子)相互作用的最小电磁耦合模型,对“光子单圈图传播子与链图传播子”在动量重整化方案中的“有限量”的通常解析计算方法———Feynman高维收敛积分计算方法作了详尽分析、讨论与研究,发现可以从“大动量积分”计算角度出发建立起一种更为有效与实用的计算方法———大动量积分极限法.采用这种“有效计算方法”,对光子圈图传播子重整化“有限量”作了具体降维积分计算,获得了这个“有限量”的“一维积分严格解析表达式”.

矩形明渠自由水跃区紊流边界层的发展

通过分析前人对溢流面边界层和矩形明渠自由水跃区流速分布的研究成果,提出水跃区紊流边界层发展的计算方法。根据Rajaratnam对附壁射流、水跃区最大流速分布和壁面切应力公式的试验成果,采用紊流边界层的动量积分方程,根据流速分布的对数律,研究了水跃区紊流边界层的发展。得出了水跃区紊流边界层发展的计算公式,通过与Rajaratnam的实测结果对比,验证了公式的正确性。首次提出了自由水跃区紊流边界层发展的理论计算方法,用该方法可以计算水跃区的壁面切应力和沿程阻力系数。

层流介质中曲面螺旋桨旋转对腐蚀静电场的影响

为了研究实际海水环境下螺旋桨转速及海水流速对舰船腐蚀静电场的影响,提出了一种层流介质条件下腐蚀静电场的求解方法.结合流体力学及电化学相关理论,建立层流状态下的曲面螺旋桨旋转模型,利用动量积分法和电化学方法分别求解层流介质下曲面桨叶表面的边界层厚度和极限腐蚀电流密度,基于该电流密度建立电偶极子模型对腐蚀静电场进行求解,并通过实验验证结论的正确性.结果表明:层流状态下,静电场的幅值大小随着螺旋桨转速及介质流速的增加而增加,在流速及转速较小时,理论数据与实验数据拟合程度较好.

幂律流体饱和多孔介质平板通道流动特性分析

针对幂律流体在填充多孔介质平行板通道中强迫流动充分发展的流动特性问题,基于Darcy-Brinkman-Forchheimer流动模型,通过假定边界层内速度分布经验关系式,采用边界层动量积分方法,推导出边界层厚度、轴向流速及压力降的无量纲计算表达式。比较了线性、抛物线两种速度分布模型与分析解的接近程度,并讨论了达西数Da、综合惯性参数F'、粘性比M、孔隙率φ及幂律指数n等对无量纲轴向流速分布和压力降的影响。计算结果表明,在非达西流区抛物线速度分布模型的精度更高,除M外,Da、F'、M、φ及n对无量纲轴向流速分布和压力降均有较大影响。

潜艇的三维厚边界层研究

建立了三维湍流边界层及尾流的动量积分方程,通过算例将计算结果与Gadd的结果进行比较和分析,验证了该方法的可靠性。在潜艇的粘性边界层计算过程中,应用了在势流理论基础上建立起来的艇体表面流线坐标系,对潜艇周围的三维厚边界层进行研究,得到了潜艇边界层及尾流的特征参数,给出了附体(围壳和尾翼)对特征参数的影响。在考虑排挤影响后,艇体采用等价源方法而尾流采用等价假想体法,通过势流计算得到潜艇表面的压力分布。

链圈图修正下核子与核子的散射截面

利用二体初态到二体末态的散射理论,计算出了核子与核子相互作用的最低阶散射截面,并用大动量积分极限法和复变函数积分法,严格计算出了介子传播子链圈图重整化后的有限量.根据传播子的四维动量的不同取值,给出了有限量的数值结果,相应的得到修正后的核子与核子相互作用的散射截面.最后对两结果作了比较,得出散射截面的相对修正值.把链圈图修正后的结果与实验结果作了对比后,验证了核子与核子的这种相互作用可以用量子场论微扰理论来处理.

淬火新工艺中的平行射流

本文介绍平行射流组在喷射气雾完成淬火时的流场速度分布和浓度分布的计算方法.在孤立平面紊流射流理论基础上,研究并提出了在工业上应用平行平面紊流湮没射流的设计计算方法.给出了实测结果,与理论计算及前人实验结果对照吻合很好.经生产实践检验,采用该方法后取得了显著的经济、环境效益.

平流层飞艇定点气动力计算与仿真分析

研究飞艇定点动力性能分析,关于平流层飞艇动力特性问题是影响系统稳定的关键。为使飞艇能正常工作,必须对气动特性进行精确地分析。根据平流层飞艇的定点飞行特点,考虑空气粘性因素,建立了平流层飞艇的湍流边界层方程,采用动量积分关系式方法,求解飞艇表面摩擦阻力,利用有限元分析软件ANSYS仿真,分析了飞艇的空气动力特性。仿真结果表明,空气黏性对飞艇运动的影响不可忽略,动量积分法可有效解决飞艇摩擦阻力的计算。

沿多孔壁面流动的液膜线性稳定性分析

针对沿多孔壁面流动的牛顿流体液膜进行线性稳定性分析,特别考虑中等雷诺数的情形。认为多孔壁面处的流动满足Beavers-Joseph滑移边界条件,采用动量积分方法,得到色散关系和中性稳定曲线。多孔壁面的渗透性促进了液膜流动的不稳定,加快了液膜表面波的移动。随着雷诺数增大,中等雷诺数范围的最大增长率呈现先增大后减小趋势。最大增长率极值和不稳定波数区域与壁面渗透性有关。通过能量分析探究多孔介质渗透性对流动稳定性的作用机理,多孔壁面滑移速度的存在使得平均流速增大,速度梯度减小,导致黏性耗散减小从而促进流动失稳。

确定Lorentz不变耦合模型中N＊-N＋π0有效耦合常数

采用核子共振态N*-核子N与中性介子π0强作用的Lorentz不变耦合模型,研究"核子共振态N*-核子N-π0介子"强衰变时树图阶及考虑了单圈顶角修正的衰变宽度理论计算式,与实验数据比较,得到精确到树图阶及精确到单圈顶角修正的有效耦合常数G(ⅠN*)和G(ⅡN*),并比较G(ⅠN*)和G(ⅡN*).在单圈顶角修正的理论计算中,最重要的工作是解析计算单圈重整化顶角函数AC(p,q).鉴于AC(p,q)属不可严格解析计算的"超越代数函数"(函数级数),对此,本文寻求出一个收敛性很好的这种函数级数,并完成有关解析计算.研究结果将为深入研究核子"共振态N*-核子N-π0介子"强相互作用奠定重要的理论分析与计算处理基础.