把物理思想注入于数学之中——以黏性流体力学的Navier-Stokes方程的求解为例,谈剑桥大学G.K.Batchelor教授的一个学术思想

本文指出有3条途径可以把物理思想注入于数学之中,来化解数学难点从而求解:(1)引入适当的物理模型;(2)引入各种近似;(3)引入各种变换.本文还以黏性流体力学为例,说明近200年来历代流体力学家是如何运用上述3种办法来求解著名的描述黏性流体运动的Navier-Stokes方程,使破解此难题的工作逐步推向前进并取得各自的成功.

弯管内减阻流体参数沿程变化模拟分析

为了研究减阻流体流动参数在弯管内的变化,利用Fluent软件对90°弯管内不同雷诺数下的黏弹性流体和水进行数值模拟。通过网格无关性验证及流动规律变化情况验证了几何模型和FENE-P黏弹性模型的可靠性。结果表明:黏弹性流体取得了一定的减阻效果,减阻率在弯道部分降低且沿程波动;流体减阻率随雷诺数的变化而变化,在临界雷诺数处减阻率最大;2种流体的壁面压力系数沿程减小,弯道部分的压力系数外侧明显高于内侧,其静水压强由外而内逐渐递减;弯道改变了轴向流速分布,外侧减阻流体流速远小于水,内侧则相反。

磁性和非磁性纳米流体的热传优化问题（英文）

考虑导电纳米流体在二维边界层上的定态流动,分析磁性(Fe2O3)和非磁性(Cu)纳米颗粒被用作基础流体的水中,流体的传热过程源于牛顿加热边界条件,流体的数学模型根据单项方法给出,该方法将纳米流体作为单一齐性流体.在某种精确解存在的特殊条件下,通过使用合适的无量纲变换,使流体运动所满足的非线性偏微分方程组转化为常微分方程组,流体的精确解则借助Maple软件及Whittaker函数给出.研究发现,含有Cu的纳米流体比含有Fe2O3的纳米流体具有更高的热传率。

高雷诺数流动理论、算法和应用的若干研究进展

在黏性流体力学的历史发展中，Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ（ＮＳ）方程组的简化理论、相应算法和应用构成了不同历史时期的学科前沿、核心内容的应用热点．以此为线索，简要评述经典边界层、多层（三层）边界层、干扰边界层、扩散抛物化（ＤＰ）ＮＳ方程诸理论、相应算法和应用的若干研究进展；诸理论之间以及他们与实验的关系；简化湍流计算的一点注释以及物理分析和数值模拟相结合的一些问题．

突然起动无限长平板的流场动量输运分析

以修正的牛顿内摩擦定律为基础,建立了瞬态动量方程. 用拉普拉斯变换法对无限长平板突然起动的动态流场进行了求解,求得瞬态过程的动量、动量流分布函数. 结果表明了速度、动量流输运的波动机制.

新型齿槽结构磨片的设计与实验

分析纤维分离磨片的作用机理,利用连续性方程及黏性流体运动微分方程,推导木材纤维原料沿齿槽二维流动的N-S方程;求解齿槽内纤维运动轨迹,得到纤维沿齿槽流动的运动规律。利用黏性流体流动能量损失计算公式分析齿槽内纤维运动能量损失,设定变化的齿刃侧倾角及齿槽宽度,从沿程损失及局部损失两方面降低纤维流动能量损失。基于纤维在齿槽内的流动规律及能量损失分析,设计具有扭转曲面齿槽结构的新型磨片,缓解周向齿区域加工强度,延长磨片使用寿命。采用新型磨片与普通磨片进行纤维解离实验,验证新型齿槽结构磨片设计的合理性;结果表明,新型齿槽结构可以明显改善纤维束堵塞齿槽的现象,新型齿槽结构磨片可以提高纤维的合格率约13%。