拉盖尔–高斯光束在小尺度流场内的气动光学效应

为研究拉盖尔–高斯(LG)光束在经过由微小凸起造成的流场后的气动光学效应,采用二阶紧致差分对抛物型的复振幅微分方程进行求解,并使用四阶龙格库塔沿光束路径积分。比较了具有不同拓扑荷数的LG光束以及高斯光束在不同马赫数、不同攻角、不同海拔下的Strehl比(SR)以及成像偏移。仿真结果表明,在同样流场中,LG光束的拓扑荷数越大,相位稳定性越好且均优于高斯光束,但振幅稳定性越差,当且仅当径向指数为0,拓扑荷数为1时LG光束优于高斯光束。

小尺度流场内涡旋光束的气动光学特性

构建了一个小尺度流场模型,采用二阶紧致差分对抛物型的复振幅微分方程进行求解,探究小尺度流场内的气动光学特性。应用龙格-库塔法(Runge-Kutta methods)沿光束路径做非线性积分,计算不同拓扑荷数的LG光束在不同马赫数、不同攻角、不同海拔经过小尺度流场后的光强和光程差(OPD)分布,并与高斯光束进行对比评价光束质量。仿真结果表明,在相同的流场环境下,LG光束的拓扑荷数越大,相位稳定性越好,且均优于高斯光束。在振幅稳定性上,拓扑荷数越大振幅稳定性越差,成像偏移越大,与高斯光束相比,LG光束受海拔和攻角的影响更大,当且仅当径向指数为0,拓扑荷数为1时LG光束优于高斯光束。这些特性对气动环境下自由空间光通信技术应用提供了理论参考。

粒径对生物滞留池流场及生物膜形态的影响

[目的]分析填料粒径对生物滞留池(BRC)渗透性能及微生物膜形态的作用机理,以期优选出适合生物滞留池填料层的颗粒粒径及相应填充的孔隙率。[方法]采用数值模拟和试验实测相结合的方法,利用Fluent软件对BRC小尺度计算区域范围内的流场形态进行模拟,对6种粒径(0.5,1.0,2.0,4.0,6.0,8.0 mm)下的流线图、压力分布及变化图进行综合对比分析。为验证模拟结果的正确性,对不同颗粒粒径进行生物膜培养和运行,测定颗粒表面生物膜厚度。[结果]平均粒径为0.5~1.0 mm时流场形态最好,可形成结构合理数量较多的小涡流,有利于水流渗透及物质传递的进行,实测生物膜也表明粒径为1.0 mm时,微生物膜生长最为均匀且生物量最大。[结论]填料的粒径会影响BRC的运行效果,数值模拟可为实际粒径的选取提供参考。