化学反应对高对流Maxwell流体在多孔面上作MHD流动和传质的影响

研究导电的高对流Maxwell流体在多孔表面上,作计及物质化学反应时的MHD流动及其传质.将非线性的偏微分控制方程及其相应的边界条件,变换为非线性的常微分方程,并利用Kel-ler-Box法进行数值求解.用图形给出了各种物理参数对流动和传质特性的影响,并对结果进行了讨论.可以看到,化学反应阶次提高了扩散边界层的厚度;还可以看到,传质率强烈地依赖于Schmidt数和反应率参数.此外,在特例情况下得到了以往文献中可供利用的结果.

应用逐次Taylor级数线性化法在多孔伸展界面上求解高对流Maxwell流体的磁流体动力学流动

研究不可压缩的高对流Maxwell(UCM)流体,在多孔伸展界面上作磁流体动力学(MHD)的边界层流动.利用相似变换将控制的偏微分方程,变换为非线性常微分方程.采用逐次Taylor级数线性化方法(STLM)求解该非线性问题.对所显现的参数完成速度分量的计算,介绍了表面摩擦因数的数值结果,并分析了问题所显现参数的变化.

磁场、流体特性及几何参数对液态金属双扩散对流的影响

磁场作用下导电流体热对流是当前研究的热点问题,本文采用高精度高分辨率的数值方法对二维腔体内液态金属双扩散对流进行直接数值模拟,研究了在水平或垂直磁场作用下,磁场强度、Prandtl数、Lewis数以及高宽比对流动和传热传质的影响.研究结果表明:磁场主要表现为对流动和传热传质的抑制作用.在相同强度下,水平磁场比垂直磁场的抑制作用更大,但在较弱磁场和较强磁场时,二者对传热传质的影响效果相近.对于不同方向和强度的磁场,传热传质效率总是随着Prandtl数的增大而增大,并且在Pr=0.9附近存在解的分岔现象.随着Lewis数的增大,流动从定常流动过渡到周期流动,且传质效率受到的影响更大.在所考虑的高宽比范围内,随着高宽比的增大,无磁场及弱磁场时传热传质效率振荡变化,而强磁场下传热传质效率受高宽比的影响较小.对相同涡卷数量的流动,高宽比越小,传热传质越强.

高Prandtl数双层流体的热毛细对流数值模拟

不相溶混的双层流体系统的传热传质现象广泛地存在于自然界和工程技术领域中,尤其是芯片工业与微电子工业中半导体材料的液封提拉法生长制备工艺中,双层流体的流动稳定性直接影响着晶体材料的生长质量。微重力条件下,由于没有了重力的影响,可以增强双层流体流动的稳定性以获得更为优异的晶体生长环境,然而,两相界面处的热毛细力引起的热毛细对流却对双层流体系统中的传热传质现象影响甚大。目前,可采用实验研究的方法对水平温度梯度作用下的双层流体的热毛细对流进行可视化研究,以观测流动特性及失稳的耗散结构。在空间实验中,由于低Prandtl数流体不可透视的特性,故在实验中鲜少采用其作为观察工质,多采用高Prandtl数流体。关于双层流体的热毛细对流,前人的研究主要集中在矩形腔体内环形池内的低Prandtl数双层流体的流动特性,对环形液池中高Prandtl数双层流体的流动特性及失稳耗散结构的研究还鲜见报道。本工作针对微重力条件下,水平温度梯度作用下的环形液池内B_(2)O_(3)/蓝宝石熔体、5cSt硅油/HT-70、水/FC-75三组工质对的热毛细对流特性进行了研究,采用数值模拟的方法获得了R-Z截面的流函数、温度分布,以及监测点的速度和温度周期波动,揭示了流动失稳后的振荡流型。研究结果表明,运动粘度会影响流动流型,对于运动粘度较低的5cSt硅油/HT-70、水/FC-75的工质对,流动失稳为热毛细对流失稳,而高运动粘度的B_(2)O_(3)/蓝宝石熔体则出现了热毛细对流失稳与Marangoni失稳。对比三种工质对的流动失稳临界Marangoni数,发现上下液层Prandtl数比值越大,则临界Marangoni数越大,选择较大的上下液层Prandtl数比值,可增强环形双液层流体流动稳定性。

混合流体对流运动的研究进展

混合流体对流是研究非平衡对流的稳定性、非线形动力学特性及湍流形成机理的典型模型之一.本文论述了混合流体对流的主要研究进展.在此基础上,对混合流体对流的数值模拟的研究提出了有待进一步研究和探讨的问题.

用物理黏性构建高阶不振荡对流扩散差分格式

利用数值摄动算法,通过扩散格式数值摄动重构把对流扩散方程的2阶中心差分格式(2-CDS)重构为高精度高分辨率格式,解析分析和模型方程计算证实了新格式的高精度不振荡性质.新格式是把物理黏性使流动光滑化的扩散运动规律引入2-CDS中的结果.该法显然与构建高级离散格式的常见方法不同.证实:数值摄动重构中引入扩散运动规律的结果格式与引入对流运动规律(下游不影响上游的规律)的结果格式一致,说明对离散方程的数值摄动运算,在维持原格式结构形式不动的条件下,不仅能提高格式精度和稳健性,且可揭示对流离散运动规律与扩散离散运动规律之间的内在关联;同时证实,文中提出和使用的上、下游分裂方法是构建高精度不振荡离散格式的一个有效方法.

对流扩散方程QUICK格式的数值摄动高精度重构格式

利用高智提出的数值摄动算法,把对流扩散方程的常用QUICK格式(黏性和对流项分别用二阶中心和QUICK格式离散)进行了高精度重构,包括利用离散单元内所有结点的全域重构和分别利用离散单元内上下游结点的上下游重构,得到两类新的更高阶精度的数值摄动重构格式,称为高的QUICK格式(G-QUICK格式).G-QUICK格式与QUICK格式相比简单性相当,但精度更高;全域重构G-QUICK格式和QUICK格式均为条件稳定,上下游重构得到一些绝对稳定的G-QUICK格式.解析分析和数值算例均证实了G-QUICK格式的优良性能,上下游重构的G-QUICK格式为在对流扩散方程的QUICK格式中避免使用人工黏性提供了新途径.

扭带管内油的受迫对流换热实验

以３０＃透平油为工质，对在光管内插入三种不同扭率扭带的受迫流动的冷、热态流阻及换热性能进行了实验。实验的雷诺数为２００～１１５０，普朗特数为３２０～５９０．实验结果表明：在本实验范围内，插有不同扭率的全长连续扭带管的换热系数为光管的１．７～２．６．倍，而阻力系数为光管的３～７．５倍；且扭率的大小对扭带的流阻与换热影响较大。另外，还对间断扭带管内油的受迫对流换热进行了实验。

纳米流体强化传热问题的高效算法设计及其高精度数值模拟

对周期性温度边界条件下方腔内Copper-水纳米流体的对流传热问题建立了完全四阶高精度紧致差分格式,并探讨了该格式高效算法设计,同时引入伪时间导数项采用Von Neumann方法证明了格式的绝对稳定性.研究了不同Ri数下纳米颗粒体积分数、左右边界温度的正弦振幅比和相位偏差对纳米流体传热效率的影响.数值结果表明,对于给定的Ri数,随着纳米颗粒体积分数的增大和边界温度的正弦振幅比的增加,纳米流体的传热效果会显著增强,而相位偏差只影响方腔右侧的温度分布.

摄动有限差分(PFD)方法的数值计算

本文利用数值摄动的思想发展了对流扩散(CD)方程的摄动有限差分(PFD)[2]格式,局部线化可获得摄动准确解(PENS)格式。把格式中的指数函数按网格雷诺数的幂级数展开,能够给出PENS格式的各阶近似,即各阶PFD格式。本文构造了一维CD方程的PENS及二阶PFD格式以及二维CD方程的二阶PFD格式,并利用二阶精度的PFD格式计算了一维CD方程、方腔流动和前、后台阶绕流流动等算例。计算给出了准确度较高的数值结果。

向内发射同轴虚阴极振荡器波束互作用的数值模拟研究(英文)

对向内发射同轴虚阴极振荡器微波主频进行了解析求解,利用稳态相对论流体Maxwell方程组得到了微波主频所满足的方程;同时使用MAFIA程序的TS3模块对向内发射同轴虚阴极振荡器中波束互作用进行了全三维PIC数值模拟研究,通过对微波输出圆波导中5个传输模式的监测,得到了各模式的频谱分布及输出功率．结果表明,在有阳极反射板存在时,构成的准腔结构能够有效地改善频谱,从而提高能量转换效率．

慢速洋中脊超基性岩热液区热液产物特征

慢速洋中脊离轴区高温热液对流系统主要建立在超基性岩基础上,其成矿流体为碱性还原性流体(Bach et al.,2010),流体组分很大程度上取决于高温海水与超基性岩的水-岩反应,该类热液区上的块状硫化物因此表现出相对特殊的矿物组成和化学成分(Klevenz et al.,2011)。我们对Rainbow区(Lein et al.,2003)、Logatchev(Gablina et al.,2000)、Ashadze(Mozgova et al.,2008)