Topological Structure of Vortex Solution in Jackiw-Pi Model

By using φ-mapping method,we discuss the topological structure of the self-duality solution in Jackiw-Pimodel in terms of gauge potential decomposition.We set up relationship between Chern-Simons vortex solution andtopological number,which is determined by Hopf index and Brouwer degree.We also give the quantization of flux inthis ease.Then,we study the angular momentum of the vortex,which can be expressed in terms of,the flux.

基于气体动理论的二维Karman涡街数值模拟

基于从稀薄流到连续流的跨流域气体动理论统一算法(gas-kinetic unified algorithm,GKUA),通过数值求解考虑转动自由度激发的Boltzmann-Rykov模型方程,得到了一种跨流域非定常流动数值模拟的方法.该求解方法以Boltzmann模型方程为控制方程,在常温状态下如果考虑转动能激发的情况则选用Rykov模型.文中数值求解Rykov模型时,首先基于转动能模对速度分布函数积分以消去分子转动能量这一自变量,在速度空间应用自适应离散速度坐标法与数值积分演化更新计算技术,在位置空间应用3阶WENO空间离散格式和3阶显式Runge-Kutta时间推进.针对经典的二维Karman涡街流动现象进行数值模拟,说明该跨流域非定常流动模拟算法对于连续流区低速流动的适应性.

电加热圆柱尾迹涡的流动显示

本文在低湍流度风洞及水槽中，就低雷诺数范围内对加势圆柱尾迹涡进行流动显示研究，实验表明在水介质中均匀加热圆柱时可促进其尾涡的脱落、而沿展向局部加热时，其局部涡脱落频率增大，导致原准二维卡门涡街三维化；相反空气中加热圆柱对旋涡脱落有扼制作用，本文首次观察到加热诱发的圆柱尾迹不稳定性的展向波，表现为Ｒｅ＾＊〈Ｒｅ（临界涡脱落雷诺数）时双子涡展向断裂成间距为展向波长λ的涡段。

大型输水渡槽水流超常波动成因分析与对策

南水北调中线总干渠十二里河渡槽在大流量输水时出现波幅达1.0 m的超常大波动现象,总干渠输水能力受到影响,对相关建筑物构成危害。通过水力学模型试验,复演了原型渡槽大流量输水时的超常大波动现象;分析揭示了渡槽产生超常大波动的成因是渡槽出口的“卡门涡街”及由此引发的渡槽进口左右两槽进流量的周期性变化。从消除渡槽出口墩尾“卡门涡街”波源、阻止渡槽进口前左右两槽进流量发生周期性变化等方面,分别提出了消减渡槽超常大波动的工程措施及闸门调度运行方案。研究结果表明:渡槽内的最大波幅均降至0.2 m以下。闸门调度运行方案在工程现场运用后,渡槽及渠道内的大波浪均得到了有效控制。

圆柱尾迹涡的三维演化及结构特征

应用无粘涡丝运动学理论和局部诱导近似(LIA)方法,以Lagrange观点跟踪涡丝在背景流场中运动,用数值方法研究了中等Re数(≈10~3)下圆柱分离尾迹中Kármán涡和涡辫区涡丝的三维演化的机制和动力学过程,及其结构特征。背景流场考虑为尾迹时间平均速度流场和Kármán涡街流场。初始展向小扰动为指数形式和谐波形式。结果指出:Kármán涡和涡辫区中的涡丝具有展向不稳定性,形成流向涡量。在尾迹的初期输运过程中,表现出有序的大、小尺度涡结构。并进一步分析了其产生的机理。

不规则柱体绕流的数值研究

为研究不规则柱体绕流的流体力学特性,介绍了国内外柱体绕流研究的相关进展与研究方法,然后运用数值模拟软件STAR-CCM+建立了4个二维模型,并在雷诺数Re=8×10~5和3.6×10~6两种情况下进行了数值模拟。通过对比普通圆柱体绕流和改变截面形状后的柱体的绕流效果,发现不规则柱体对绕流产生了一定的影响,能够延缓尾涡的脱落,效果显著。

基于波理论的涡街流量计雾状流测量模型

建立了雾状流条件下涡街流量计的修正模型。雾状流中液相的存在会导致涡街流量计的测量误差,通过将以往研究者在单相流中对Karman涡街现象的认识及取得的研究成果作为基础,并结合实验流体本身所具有的动力特点,利用Karman涡街波传递的理论分析了非定常不稳定的雾状流流场中的Karman涡街现象,构建了双向耦合的气液两相流动力学模型。试验结果显示,当液相体积含率从0～0.13%变化时,模型修正后的结果与实际值较为接近。

Kàrmàn涡街流场的定性分析研究

本文在采用Ｒａｎｋｉｎｅ涡模型和冻结Ｏｓｅｅｎ涡模型消除Ｋａｒｍａｎ涡街流场的速度奇性后，对Ｋａｒｍａｎ涡街流场进行了拓扑结构分析。证明Ｋａｒｍａｎ涡街流场的自由驻点表现为中心和鞍点。随着空间多数的变化，流动结构可具有三种形式。

卡门涡街风力发电机结构优化的分析计算

设计一种新型风力发电机，利用Fluent对卡门涡街流场特性进行分析计算，对比速度值对发电机结构进行优化设计。选取截面为梯形、圆形、方形和三角形的4种阻流体对比分析，得出截面为梯形的阻流体最优。改变梯形阻流体的特征长度与管道高度的尺寸比以及梯形几何参数，对比分析y方向速度峰值，得出最优的尺寸比为0．35，底角为60°，等效高度为0．5。通过提取和分析阻流体后不同位置的Y方向速度峰值，得出当旋转轴与阻流体距离为2～3倍阻流体特征长度时，发电机可得到最佳的功率输出。

失稳初期的低雷诺数圆柱绕流POD-Galerkin建模方法研究

POD-Galerkin方法是构建非定常流动低阶模型的有效方法。然而,研究表明基于周期振荡样本及其时均解构建的低阶模型只能反演流场振荡饱和后的周期性运动,不能复现流动从不稳定定常解开始振荡的发散过程,不便于流动的稳定性分析和控制研究。通过尝试选择流场进入周期性运动之前的样本来构建低阶的流体动力学模型,并用于反演流动失稳初期微幅振荡的流场。以低雷诺数(Re=100)下圆柱绕流为例,构建了卡门涡街失稳初期的流动降阶模型。通过与CFD数值结果对比,表明选择合适的样本数据,构建的低阶模型可以复现流场发散初期的频率和阻尼等特性。

流场中柔性体摆动尾迹模态分析

在自然界和实际工程问题中,柔性体和流体的流固耦合现象广泛存在。本研究应用浸入边界方法模拟了柔性体在流场中从静止到稳定运动的过程,发现在摆动柔性体的尾迹中存在3种模态:即由强度较小的卡门涡街过渡为无规律的混沌状态,最后当摆动稳定后尾迹区呈现强度较大的卡门涡街;随着柔性体抗弯强度减小,柔性体摆动尾迹中的涡量增大,模态转变时间提前,而当摆动状态稳定后,抗弯强度对尾迹影响不明显,但对应的阻力系数并不是对应减小,只有合适的抗弯强度才能减少柔性体在流场中的阻力。此问题的探讨对生物学运动的反应时间差异和提高工程效率具一定的参考意义。

LTLZK流量计的精度影响因素探讨以及改进

LTLZK流量计在红井子稳流注水中发挥了巨大的作用,在介绍该型流量计在红井子作业区的使用情况以及相关原理结构的基础之上,通过流体力学的方法,利用CFD软件,建立模拟模型分析,结合现场实际,对引起该型流量计的计量误差的原因进行分析,并提出相关的建议。

多塔塔群设备失效原因分析及处理

结合工程实例,对风诱导产生塔共振及裂纹产生原因进行了分析,得出了多塔塔群设备失效原因是由于下封头与裙座连接焊缝质量和风诱导共振共同作用的结论,以此提出了受损塔的修复方案。经现场改造,效果明显,已实现塔设备安全稳定运行。