曲线扩散流短时存在性的初等证明

利用初等方法证明了曲线扩散流的短时存在性问题.首先,从曲线的曲率演化方程入手,将研究的问题等价转化为探究四阶抛物型拟线性偏微分方程解的存在性问题;然后,将拟线性方程线性化,证明四阶线性偏微分方程有解;最后,根据曲线论基本定理构造出曲线,再结合参数变换,验证曲线满足曲线扩散流的演化方程.

恒定有压扩散流中的局部非稳态流动试验研究

试验研究了恒定二元水平有压扩散流中的局部非稳态流动现象。利用壁面丝线流动显示技术观测了局部非稳态流动现象,给出了发生局部非稳态流动的临界扩散角;利用三维点流速仪对局部非稳态流动的流速进行了数据采集,通过功率频谱分析和互相关分析,得出了非稳态流动的基本特征;探讨了局部非稳态流动的成因和条件。

基于连续性扩散流的湿地表面水流动力学模型

受表面密生植被的影响,湿地表面流总是处于高阻力、低流速状态。湿地表面流的水流动力学方程中,其水流加速度项相对于地表高密度植被造成的高阻力项相比,可以忽略。由此,以水流连续性方程和忽略加速度项的水流动力学方程为基础,构建基于连续性扩散流的湿地表面流动力学模型。该模型是一个抛物型偏微分方程,相对于描述一般径流流态的圣维南双曲型偏微分方程组而言,其求解过程相对容易。模型中的表面流流量采用修正的曼宁方程描述,表面糙率采用已有经验公式,数值计算方法采用六点差分格式。模拟结果表明,该模型能够体现湿地表面流的高阻力、低流速特征。水深越浅,水流模式变化越慢,水深越大,表面流受植被阻力越小,水流模式变化越快。

定向凝固宏微观热质传递及双扩散流作用

针对氯化铵水溶液定向凝固实验,从枝晶微尺度到宏观尺度耦合模拟了相变热质传递过程,并考察了双扩散流的影响。研究结果表明,NH_4Cl-H_2O溶液的枝晶微界面浓度变化与非平衡态的谢尔方程趋于一致。两相区内液相率较高,易于流动的产生;热浮升力形成逆时针回流,溶质浮升力形成顺时针回流;热浮升力作用大于溶质浮升力。但双扩散流几乎不影响凝固沿着结晶室高度方向进行的一维定向特性。数值模拟中低估了两相区的渗透率,是造成两相区厚度模拟结果小于实验值的原因.

时变性浆液径向扩散流的模拟研究

作者建立了浆液在裂隙中作径向扩散流的锋面运移方程，对锋面的运移过程进行了计算机模拟。模拟时考虑了裂隙的倾角和含水情况，将浆液视为与时间有关的宾汉流体，并就不同的地质、材料和工艺参数所得到的模拟结果作了对比。

周期势场中定向扩散流的蒙特卡罗计算

提出一种稳定和精确的坐标变换和闭合积分方法，用以求解描述周期势场中布朗粒子作定向运动的乘性朗之万方程。

适用于深层页岩气井生产模拟和预测的自扩散流热耦合模型

明确高温、高压条件下页岩气的渗流规律是准确预测深层页岩气井产能的前提。为此,基于前人提出的自扩散流动模型,增加考虑温度场变化的影响,建立了渗流场和温度场耦合的自扩散流动模型(以下简称自扩散流热耦合模型),然后,将该模型与以达西定律和努森扩散为基础的渗流模型(以下简称修正达西模型)计算结果进行对比;基于自扩散流热耦合模型,分析考虑温度场变化的深层页岩气自扩散流动行为,探讨了井底温度变化对深层页岩气采出程度的影响;进而将自扩散流热耦合模型应用于四川盆地长宁区块上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组一口页岩气水平井的生产模拟。研究结果表明:①在相同参数下,采用自扩散流热耦合模型计算的页岩气产量大于修正达西模型计算值;②考虑温度场变化时,自扩散系数剖面出现峰值,气体密度剖面出现谷值,并且峰值/谷值对应数据点同步向地层内部移动,说明自扩散系数影响着气体传质速率,并且随着生产的进行,近井低温对气体自扩散的影响范围不断增大;③当井底温度低于地层温度时,近井气体自扩散系数减小,发生气体近井阻塞现象,从而使气井产量降低;④根据现场实例井的生产模拟结果,考虑温度场的变化,自扩散流热耦合模型能够更加准确地模拟深层页岩气井产量。结论认为,所建立的自扩散流热耦合模型可靠性和准确度更高,可以用于深层页岩气井的生产模拟和预测。

恒定有压扩散流的大涡模拟

采用大涡模拟(LES)方法对恒定有压扩散流进行了数值模拟,对大尺度漩涡直接求解Navier-Stokes方程,小尺度漩涡采用标准Smagorinsky亚格子模型模拟.针对不同雷诺数下扩散段内的水流进行数值模拟,得到了各雷诺数流动时的时均速度场,分析了不同流态下扩散段内恒定有压扩散流时均流动特性.通过对不同流态下扩散段内连续瞬态流场的分析,探讨了不同雷诺数流动时扩散段内瞬态流场结构特点以及分离区内漩涡的变化规律,指出在恒定流状态下扩散段内存在流动的局部不稳态现象(主流的非周期性摆动),并对此现象进行分析.计算结果和试验结果吻合较好.

用扩散流模型数值模拟后台阶湍流颗粒输运

建立了一个两维气固两相湍流扩散流数学模型,并且用此模型数值模拟了气固两相绕流后台阶的湍流流动。预测分析了台阶后固体颗粒的湍流输运速度,并将预测结果与Laslandes等的用两种两流体模型(k-ε-A_p,k-ε-k_p)的数值预测结果及实验结果进行了比对,结果表明扩散流数学模型可以用于描述气固两相流动。它的预测效果不但与目前实用的两流体模型相当,而且还可以正确地预测固体颗粒的横向速度,在这一点上还超过了两流体模型的预测效果。

污染物周期性排放的二维平流扩散方程解析解

为更好地理解和管理污染物周期性排放对自然环境的影响,研究了重金属污染物在土壤层呈周期性排放的二维平流扩散方程中的解析解问题.基于二维模型方程,利用拉普拉斯变换技术,得到源汇项以周期性函数的时间依赖的解析解.结果强调了重金属浓度呈周期性排放的显著下降,并强调了周期性排放对浓度峰值的影响及源汇作用在预测和管理控制重金属污染方面的重要性,为进一步深入研究二维平流扩散方程中的周期性排放问题提供基础.

恒定有压扩散流局部非稳态现象数值模拟研究

三维数值模拟采用大涡模拟（LES）方法,小尺度涡的影响采用RNG亚格子模型。通过瞬时流场结构分析,发现在恒定流状态下扩散段内存在流动的局部非稳态（流动）现象。结合速度历时过程及其频谱分析,探讨了此现象产生的原因,指出扩散段内水流运动由低频摆动运动和高频脉动运动组成,主流的低频摆动是由分离区漩涡的横向振荡诱发的。基于不同雷诺数（Re=500-56000）及边壁扩散角度（5-10度）扩散段内水流运动局部非稳态现象的统计特征,指出对称边界条件下主流在扩散段内做准周期摆动,高雷诺数（Re〉7000）时其摆动的统计特征不受雷诺数影响;水平扩散段不产此现象的极限扩散角为7度。壁面压强历时过程的频谱分析表明,对称边界条件下扩散段内产生局部非稳态现象时,边壁压强的时域过程并不对称,但频域过程基本对称。计算结果和试验结果基本吻合。

耦合多孔介质层的内产热腔体双扩散自然对流

为提升太阳池的蓄热能力和运行稳定性,需要充分了解盐梯度太阳池的热盐对流特性。采用格子Boltzmann方法模拟研究具有多孔介质层内产热腔体内的双扩散自然对流与熵产。探讨内产热系数、达西数、Soret与Dufour效应等影响因素作用下,腔体内热质传递过程与熵产的变化规律。结果表明:低达西数的多孔介质层有助于抑制腔体底面的传热传质效率,且盲目减小达西数的影响并不大,而内产热的增加会抑制腔体底面的传热传质效率。Soret效应有助于促进腔体内部的传质过程,而Dufour效应对传热过程有积极影响。低达西数的多孔介质层有助于抑制熵产的产生,而内产热强度对熵产有促进作用,且在高内产热强度的工况下,热不可逆性处于主导地位。Soret效应对熵产的作用不明显,而Dufour效应对熵产有促进作用,且在高Dufour效应作用下,热不可逆性在总熵产中占主导地位。

基于热扩散技术的梭梭树干液流特征研究

利用TDP热扩散式茎流计,结合自动气象站,对古尔班通古特沙漠南缘原生梭梭的树干液流及环境因子进行连续监测,分析了梭梭树干液流对环境要素的响应,建立了生长季梭梭树干液流与环境因子的关系,估算出梭梭群落的日、季耗水量。结果表明:(1)液流速率日变化主要为单峰曲线,夏季偶有出现双峰曲线,不同季节间的液流速率大小差异显著,夏季树干液流启动早,峰值出现早,夜间持续有微弱的液流;(2)梭梭树干瞬时液流速率与风速、净辐射、空气温度、饱和水汽压亏缺值等因素呈显著正相关,与实际水汽压和空气湿度呈极显著负相关,影响梭梭树干瞬时液流速率变化的关键因子是净辐射和饱和水汽压亏缺值是导致树干液流速率瞬时变化的关键因子;(3)梭梭树干日均液流速率与净辐射、空气温度、实际水汽压、土壤含水率和土壤温度等呈极显著正相关,与空气湿度等呈极显著负相关,与风速相关性不显著,影响梭梭日均液流速率变化的关键因子是净辐射、饱和水汽压亏缺和空气温度。

淹没扩散出流不稳定现象研究

抽水蓄能电站上水库的进出水口,在抽水工况下,各个水平分流孔口的出流类似于矩形扩散管嘴的淹没出流。针对国内某一在建的抽水蓄能电站上库进出水口的模型试验;采用先进的量测手段,获得了大量进出水口拦污栅处的三维流速资料,发现出水口的水流流态是不稳定的,除随机的脉动外还存在不稳定的摆动:对各流速分量进行了频谱分析和相关性分析,得出各分量的摆动频率和脉动频率及其互相关系数。研究成果可作为进出水口拦污栅设计的参考。

污染物移流扩散方程的高精度分裂格式

提出了污染物移流扩散方程的一种高精度分裂格式 ,该格式将多维移流扩散方程分裂为多个一维方程进行求解 ,在每个方向上仅涉及三个空间节点而达到空间四阶精度 .采用该格式对几个经典的纯移流、移流扩散问题进行了数值模拟 ,数值结果表明 ,该格式比经典的移流扩散方程格式的精度要高得多 ,此外该格式还具有编程简单、求解十分快速的优点 .

充满多孔介质的方腔内双扩散自然对流格子Boltzmann模拟

采用格子Boltzmann方法,对4个壁面均为低温、低浓度,内置高浓度发热圆的充满均匀多孔介质的方腔内双扩散自然对流现象进行了数值模拟研究.分析了Darcy(达西)数Da(10-4≤D_a≤10^(-2))和浮升力比B(-5.0≤B≤5.0)对内部发热圆表面平均Nusselt(努赛尔)数Nuav和平均Sherwood(舍伍德)数Shav的影响.模拟结果表明:除B=-1.0时,Nu_(av)和Sh_(av)随D_a的增加而增大;当-5.0<B<5.0,在D_a=10^(-4)时,Nu_(av)和Sh_(av)几乎不受B变化的影响;在Da=10^(-3)和Da=10^(-2)时,Nu_(av)和Sh_(av)随B的增加先减小后增大,在B=-1.0时取得最小值.

河流混合污染物浓度二维移流扩散方程的解析计算及其简化计算的条件Ⅱ:顺直河流考虑边界反射

在保守物质恒定连续点源条件下,从包含河流纵向扩散项的二维移流扩散方程解析解出发,考虑两岸边界反射作用,给出了河流污染物浓度的二维解析计算方法及污染物的无量纲浓度分布方程。定义了能综合反映纵向移流作用与纵向、横向扩散作用比值的修正贝克来数Pw。在Pw相等以及在相对浓度达到10-6的精度条件下,通过数值计算给出了边界反射次数与修正贝克来数的回归关系式。当Pw≥7.5,忽略纵向扩散项的条件下,岸边排放与中心排放浓度分布的一半具有自动相似性。给出了河流污染物相对浓度分布、排放岸和对岸特征浓度点的无量纲纵坐标以及全断面均匀混合的无量纲距离与修正贝克来数Pw之间的关系曲线。研究结果论证了以修正贝克来数作为移流扩散方程简化的判据,并据此给出考虑边界反射时移流扩散方程的简化条件,其是可行的。