基于SPH方法的瞬态非等温黏弹性Couette流的数值模拟

基于光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics, SPH)方法对瞬态非等温黏弹性流动问题进行了数值模拟.首先,模拟了等温情况下基于Oldroyd-B模型的黏弹性Couette流动;随后,将其扩展到非等温情况下进行模拟,其中选用Reynolds指数模型来评估黏度和松弛时间的温度依赖.通过与有限体积方法解的比较和对数值收敛性的评价,验证了SPH方法模拟非等温黏弹性流动问题的准确性和有效性.讨论了非等温流动相较于等温流动的不同流动特征,分析了温度依赖系数、Péclet数等对黏弹性流动过程的影响.数值结果表明,SPH方法可准确有效地模拟非等温黏弹性流动问题.

可调压可视化微间隙Couette流变仪的研究及应用

采用精密的机械加工和独特的气动旋转密封技术,研制出可调压可视化微间隙Couette流变仪。外圆筒旋转内圆筒静止的特点,使该流变仪能产生剪切速率高达105/s数量级稳定的纯剪切流。利用商业旋转流变仪,测量试验用中、低粘度硅油在低剪切速率和不同温度下的粘度,应用粘温关系,推算出高剪切速率下粘性热使粘度下降的量,其值与微间隙Couette流变仪的测量结果较为吻合。在一定的切应力下,观察到淡水和中低粘度硅油在微间隙中发生剪切空化的现象,发现剪切空化的发生还强烈依赖于流体中气体的相对溶解量。

Couette流和空腔粘性流的格子Boltzmann方法模拟

采用 13速六方格子Boltzmann方法研究Couette流和空腔粘性流 ,模拟了在Pr =0 91,Re =10 0 ,5 0 0 0 ,及Pr =0 91,1,1 2 5而Re =30 0 0情况下Couette流流场的速度、温度分布 ,研究了热输运过程 ;同时用该模型模拟了高雷诺数的空腔粘性流流场演化稳定后 ,形成的涡旋的形状及腔内温度分布情况。

一种新的Couette流变仪的精度校核

利用新研制的外筒旋转可调压可视化Couette流变仪,开展了强剪切流的空化试验,发现剪切力矩及瞬态温度对剪切空化的影响非常明显。通过传感器温度阶跃响应试验数据,求得温度传感器在静止液体内受阶跃温度变化时的表面传热系数。采用柱坐标系,基于试验获得的纯剪切力矩和瞬态传热微分方程,由数值计算方法求出不同时刻强剪切Couette流的瞬态温度,理论计算值与试验结果较为吻合,表明新的外筒旋转可调压可视Couette流变仪获得的纯剪切力矩和瞬态温度的准确性,以及间隙的均匀性。利用文献[9]的初步估算方法,也可求出强剪切Couette流的温度变化值。对比分析结果表明,所提方法校核精度高且适用范围广。

平行平板间Couette流起动过程的运算微积解

求解平行平板间Couette流的起动过程通常使用分离变量法,得到的速度分布在平板间距趋于无穷时难以逼近Stokes第一问题的解,而两者在物理上却是完全一致的。本文利用运算微积法和Heaviside算子进行求解,不但解决了这一问题,而且具有运算简单的特点。

同轴旋转圆筒间Taylor-Couette流场的PIV测量实例

运用PIV技术测量了Taylor-Couette涡发生器的环隙横截面速度场、环隙子午面速度场;分析了旋转圆筒间流体在不同操作条件下的流动形态以及速度分布规律,探讨了实验条件下泰勒数与各种含涡流场的关系.得到不同转动速度下环隙横截面、环隙子午面的流场特征,进而了解环隙流体的空间运动方式.实验表明:内筒转速越高,圆周运动切向速度越大,环隙中各点的轴向速度和径向速度值都在增大;随着内筒转速增大,涡旋的数量先分离增多,而后又趋于合并减少,Taylor涡的完整性也发生变化,相邻涡之间相互影响,产生了非闭合涡.

论紊流Couette流

在分析脉动粘性系数νT 在断面上的分布趋势的基础上 ,吸取前人的研究成果 ,提出新的νT公式和紊流Couette流的流速分布公式 .

微米尺度二维压力驱动Couette流分区特性的实验分析

小孔节流是空气静压导轨中常见的节流方式,为了研究空气静压导轨气膜压力分布问题,研制了一种气体止推轴承气膜压力分布测试试验台。以小孔节流为例。基于空气静压导轨气膜压力递减规律,将气膜沿长度方向划分为压力驱动区和牛顿摩擦区。通过Fluent仿真气膜支撑区气体流态并计算其流速和压力,得到的实验结果与气体压力分布的数值分析结果吻合。得出了相关结论:气膜沿长度方向分为压力驱动区和牛顿摩擦区。通过实验验证压力分区理论的有效性。

球Couette流的数值模拟

该文利用谱方法对同心旋转球间轴对称Couette流进行数值模拟.给出Navier- Stokes方程的流函数-涡度形式,利用Stokes流把边界条件齐次化,选取Stokes算子的特征函数做为逼近子空间的基函数,对同心旋转球间轴对称Couette流进行谱逼近,并展示数值计算结果.

多重尺度法在平面Couette流稳定性分析中的应用

本文用文［３］所建议的多重尺度法分析了经过修正的平面Ｃｏｕｅｔｔｅ流动的线性稳定性性质。在平面Ｃｏｕｅｔｔｅ流的分析中，用多重尺度法可以找到不稳定的Ｔｏｌｌｍｉｅｎ－Ｓｃｈｌｉｃｈｔｉｎｇ波，但却不能找到最不稳定的模态，通过与文［３］相比较，本文对这种方法进行了探讨。

超薄含水油膜Couette流润滑特性的分子动力学模拟

基于分子动力学方法,建立超薄含水柴油膜的全原子分子模型,进行不同含水率下油膜Couette流的润滑特性研究。在相同剪切速度作用下,分析含水油膜的微观结构、速度分布、整体键取向参数、剪切黏度等性质。发现不含水时油膜形成了类固体层,不具有流动性,且在剪切过程中黏度值下降,即表现出剪切时间稀化现象;而含水工况下,油膜出现分层结构,流速符合Couette流的流动特性;且含水率越高,油膜的分层现象越明显,链烃的有序性越强,致使油水混合薄膜的剪切黏度值也越低,呈现出非牛顿流体性质,此时油膜固有的剪切稀化特性被削弱。研究表明,水分子由于具有较强的分子间作用力,能促使油膜中的有机分子重新排布,从而对油膜的润滑性能产生较大改变。

振动Couette流稀薄效应的直接模拟Monte Carlo方法

以不稳定直接模拟Monte Carlo方法(DSMC)对以时间周期振动的Couette流作出特征参数方面的研究。计算以Knudsen(Kn)and Stokes(β)数为特征函数。另外,本文以适用于振动Couette流自由分子流动区的线性无碰撞Boltzm ann方程导出解析方法,并且利用它验证了在自由分子流动区的DSMC结果。

边界未定Couette流流体发热强度的计算

边界禾定 Couette 流是流体弹性润滑时常见的一种流动,这种流动的发热强度是计算运动副表面闪温或温升的基础数据。本文不但考虑了粘性耗散产生的热量,而且考虑由于压缩润滑油时产生的热强度。结果表明:用本文计算方法得到的发热强度比现用公式得到的结果大,而且啮合点在节圆处发热强度不为零。

双筒环隙旋转Couette流的流动特性分析

双筒环隙的旋转Couette流广泛应用于旋转机械的多个领域,其流动特性显著影响了相关装置的机械性能、寿命和可靠性等。为研究旋转Couette流的流动特性,采用理论推导和数值分析两种方法开展了流场分析,并且两种方法的计算结果比较吻合,可为工程应用提供相应的理论依据。

高剪切率的Couette流下液氩流体热导率的分子动力学模拟

基于平衡分子动力学(EMD)模拟方法,对Lees-Edwards周期性边界条件作一修正并成功地应用其形成具有高恒定剪切率的Couette流动,最后通过Green-Kubo公式计算得到了剪切流下液氩流体的热导率。计算结果,表明在剪切流下液氩流体的热导率仍然表现为各向同性,同时还发现流动方向的热导率不随流动剪切率的增加而发生变化,并且该值跟静态下液氩的热导率(λ=0.132 Wm^(-1)K^(-1))基本一致。

基于Boltzmann模型方程的平板Couette流计算

将基于Boltzmann模型方程的气体运动论统一算法推广应用于Couette槽道流计算,发展可用于槽道流问题的气体运动论边界条件数学模型及数值处理方法,研究建立模拟不同Knudsen数二维低速槽道流动问题的气体运动论数值算法,通过将近连续流到高稀薄区Couette剪切流计算结果与基于微观分子统计模拟的类DSMC值、基于宏观流体力学滑移Navier-Stokes解和线化Boltzmann近似解比较分析,显示出该文发展的介观Boltzmann简化速度分布函数方程数值算法对不同尺度槽道流问题具有很强的模拟能力。

Couette流能量的演变

利用Green函数法解析求得Couette流流函数的精确解,通过定义Couette能量、相对能量和能量增长率讨论了初始场结构对Couette流能量演变的影响、能量达到最大值时对应的时间与初始场的关系、最有利于Couette流能量在有限时段快速增长的初始场结构,并对Farrell的研究结果进行了补充和完善.在此基础上,进一步探讨了初值扰动对Couette流能量演变的影响.

广义Oldroyd-B流体的非定常Couette流的精确解

讨论了带分数阶导数的广义Oldroyd-B流体的非定常Couette流,应用Laplace变换和Weber变换及广义Mittag-Leffler函数,得到了该问题的精确解。

Couette-Taylor-Poiseuille流的数值模拟

对中等半径比同心旋转圆柱间Couette-Taylor-Poiseu ille流进行了数值计算,并与已有的实验数据进行比较以获得流场的更多信息。结果表明,数值计算与实验结果吻合较好,依次再现了层流涡、波动涡、非波动螺旋涡以及波动螺旋涡;轴流可以起到稳定流场的作用,轴流存在时,流场转捩的临界泰勒数Ta值会变大,涡胞变小,涡心不再位于轴间隙的中间,从左向右的轴流比较明显,交替指向内轴和外轴,并缠绕在涡胞的周围;除去平均轴流速度后,速度矢量场显示出不同的涡形,形状与相同Ta时的涡胞基本相同;在不同的泰勒数Ta和雷诺数Re下,涡心的轴向传播速度约为平均轴向流速的1.17倍,相传播速度约为内筒转速的0.42倍。

Couette-Taylor流系统的低模分析及全局稳定性与同步的研究

研究Couette-Taylor流三模Lorenz系统的部分动力学行为与仿真问题,并解释了对应的Couette-Taylor流的演化过程.给出了此三模系统的全局吸引集和正向不变集,得出两个三模系统全局指数同步结果,并利用仿真加以验证.