无限长同心旋转圆柱间临界界Taylor数的计算

本文利用原始变量法计算了无限长同心旋转圆柱间的流体流动的临界Ｔａｙｌｏｒ数，讨论了涡动失稳的临界值与间隙比的关系，分析了速度场的变化．计算结果表明，无限长同心旋转圆柱中Ｔａｙｌｏｒ涡动失稳的临界值与间隙比成反比关系，间隙越小，失稳的临界转速越高，大间隙下流体流动容易变成湍流，并且在一个给定的间隙比下，临界状态时，其涡动的轴向波长是一个定数．

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.

高Bond数下黏性液滴的Rayleigh-Taylor不稳定性

给出了高Bond数下黏性液滴表面Rayleigh-Taylor线性不稳定性的分析解,这种不稳定性对于超音速气流作用下液滴破碎的早期阶段起着至关重要的作用．基于稳定性分析的结果,导出了用于估算稳定液滴的最大直径及液滴无量纲初始破碎时间的计算式,这些计算式与相关文献给出的实验和分析结果比较显示了良好的一致．

山东烟田烟蚜种群动态与空间分布

烟蚜在山东烟田发生普遍,危害严重。研究山东烟田烟蚜种群动态与空间分布对于提高山东烟田烟蚜预测测报准确率以及有效防控该害虫具有重要意义。试验开展了烟蚜的田间种群消长动态调查,并应用5个聚集度指标(丛生指数I,聚块指标m^(*)/m,久野指标Ca,扩散系数C,负二项分布K值)和2种回归方法(Iwao回归分析法与Toylar幂法则)研究其空间分布特征。结果表明,2020—2021年烟田烟蚜的种群动态均为双峰型曲线:第1个高峰出现在5月下旬至6月上旬,第2个高峰出现在7月上中旬。在垂直分布上,烟草植株上部叶片的烟蚜数量占比(49.07%~70.29%)显著高于中部叶片(27.64%~33.71%)和下部叶片(1.64%~19.85%)。数据分析结果显示,I(1.733 2~42.703 0)>0,m^(*)/m(2.368 3~10.414 2)>1,Ca(1.368 3~9.414 2)>0,C(2.733 2~43.703 0)>1,0<K(0.106 2~0.730 8)<8;在Iwao回归方程中,β(4.578 65)>1,α(0.190 57)>0,在Toylar幂法则回归方程中,lga(0.691 65)>0,b(1.817 05)>1,说明调查期间烟蚜种群呈聚集分布,分布的基本成分是个体群。利用空间分布参数确定了烟蚜的理论抽样数,并提出合理的田间抽样技术,即在烟田内采用“Z”字形取样法,每点选取烟草5~10株、每株烟草调查上中部叶片2~4片。

Taylor-Couette流的数值模拟研究

采用数值模拟(CFD)对Taylor-couette流进行模拟,获得各转速下的涡流场信息。对比分析不同旋转雷诺数范围内涡形态。结果表明,各特征存在一定的转速分段范围:在转速小于5 r/min时为层流涡特征(Re为100~700)、在转速在6~20 r/min时为波状涡特性(Re为700~2800)、在转速在21~25 r/min时为调制波状涡特性(Re为2800~3650)、以及转速大于25 r/min时为湍流涡特性(Re>3650)。

高雷诺数下非混相Rayleigh-Taylor不稳定性的格子Boltzmann方法模拟

本文采用相场格子Boltzmann方法研究了竖直微通道内中等Atwoods数流体的单模Rayleigh-Taylor不稳定性问题,系统分析了雷诺数对相界面动力学行为以及扰动在各发展阶段演化规律的影响.数值结果表明高雷诺数条件下,不稳定性界面扰动的增长经历了四个不同的发展阶段,包括线性增长阶段、饱和速度阶段、重加速阶段及混沌混合阶段.在线性增长阶段,我们计算获得的气泡与尖钉振幅符合线性稳定性理论,并且线性增长率随着雷诺数的增加而增大.在第二个阶段,我们观察到气泡与尖钉将以恒定的速度增长,获得的尖钉饱和速度略高于Goncharov经典势能模型的解析解[Phys.Rev.Lett.200288134502],这归因于系统中产生了多个尺度的旋涡,而涡之间的相互作用促进了尖钉的增长.随着横向速度和纵向速度的差异扩大,气泡和尖钉界面演化诱导产生的Kelvin–Helmholtz不稳定性逐渐增强,从而流体混合区域出现许多不同层次的涡结构,加速了气泡与尖钉振幅的演化速度,并在演化后期阶段,导致界面发生多层次卷起、剧烈变形、混沌破裂等行为,最终形成了非常复杂的拓扑结构.此外,我们还统计了演化后期气泡与尖钉的无量纲加速度,发现气泡和尖钉的振幅在后期呈现二次增长规律,其增长率系数分别为0.045与0.233.而在低雷诺条件下,重流体在不稳定性后期以尖钉的形式向下运动而轻流体以气泡的形式向上升起.在整个演化过程中,界面变得足够光滑,气泡与尖钉在后期的演化速度接近于常数,未观察到后期的重加速与混沌混合阶段.

二维Rayleigh-Taylor不稳定性组分剖面与Atwood数相关性

由Rayleigh-Taylor不稳定性引起的湍流混合广泛存在于自然现象和工程应用中.在重力场作用下,将重流体置于轻流体之上,系统处于平衡状态.此时,在轻重流体界面处添加微小扰动,重流体向下形成尖钉,轻流体向上形成气泡,轻重流体进入湍流混合状态,系统失去稳定状态,进入失稳过程.组分剖面揭示了流场在任意时刻任意高度上的成分,从而揭示了Rayleigh-Taylor不稳定性的发展过程.利用计算流体力学软件CFD2模拟常加速度场下二维多模Rayleigh-Taylor不稳定性的发展,研究了重流体组分剖面随Atwood数的变化.文章对比了Atwood数为0.1,0.5,0.9这3种情况下质量分数剖面.在利用气泡高度hb和尖钉深度hs对高度做归一化之后,质量分数剖面不依赖于密度比.在不同密度比下,质量分数曲线都满足fm^1/2erf[4(y-hs/hb-hs-1/2)]+1/2.

Taylor公式余项的积分形式及应用

推导一种带有积分形式余项的Taylor公式,并用这个公式比较简单地证明e是无理数。

泰勒数在边坡稳定性的应用研究

边坡稳定性研究时会涉及大量的参数,但过多的参数交织到一起运算分析,会使计算过程过于繁琐且参数之间会互相影响,因此参数的整合尤为重要。泰勒将坡高H、黏聚力c和重度γ直接整合成泰勒数N,可有效减少参数,便于分析和研究。运用Slope/W软件验证泰勒图表法中的曲线,结果证明泰勒数在边坡稳定性分析中是可用的;通过泰勒数在边坡可靠度的应用研究,进一步证明泰勒数在边坡稳定性分析中具有指导意义。

定积分的一个渐近展开

先通过积分型余项的Taylor公式,二次积分换序等方法,对于具有m阶连续可微的被积函数下的定积分,介点取端点和中点时,得到了不同的m阶渐近展开公式(类似于Taylor公式);再利用Cauchy乘积的讨论,用Bernoulli数完美刻画了上述定积分的渐近式系数.

旋转电磁搅拌时机对GCr15轴承钢凝固组织的影响

通过石墨型铸造研究了旋转电磁搅拌时机对GCr15轴承钢凝固组织的影响.结果表明：在钢液凝固过程的不同时间段施加电磁搅拌,对轴承钢的凝固组织具有显著影响,越早施加电磁搅拌,磁泰勒数（表征磁场作用下强制流动的无量纲数）越大,钢液所受的电磁力越大,越有利于柱状晶向等轴晶转变;在0~0.5 min时间段施加电磁搅拌,铸锭等轴晶率提高了52%.此外,电磁搅拌引起的钢液对流推动了凝固前沿枝晶的折断、熔断和游离,枝晶碎片在强烈对流作用下增殖并被带到熔体心部成为异质核心,凝固前沿的温度梯度减小,成分过冷增大,促进了柱状晶向等轴晶转变.

滑动轴承油膜从层流到紊流过渡区域的试验研究

作为对滑动轴承油膜从层流到紊流过渡区域的试验研究,作者在国内首次设计了一试验台,试验观察了圆柱轴承中油膜层流失稳、Taylor涡旋的产生和发展过程,拍摄了流动过渡过程的一系列照片,并作了较详细的分析。分别用流动显示法和测摩擦力矩法测定了同心与偏心情况下判别层流失稳的临界Taylor数。与国外有关资料以及与线性理论和整体理论的计算结果比较表明,本文的试验观察和测量均获得较好的结果。

滤除泰勒涡的同心环隙科特流临界雷诺数的实验确定

通过模拟实验对同心环隙科特流进行了研究.实验表明:滤除掉泰勒涡的影响后,在同心环隙科特流中,层流与紊流的相互过渡是在同一临界雷诺数上发生的,没有过渡区.临界雷诺数与泰勒涡没有直接联系.同时还表明,不同的压力梯度下有不同的临界雷诺数.

旋转管式膜分离技术的应用与研究进展

介绍了旋转管式膜分离器在工业生产中的应用,论述了膜器分离性能和机理以及膜器环隙间流场的国外研究现状和进展,并指出了今后进一步研究的方向。

一种计算随机变量函数均值和标准差的方法

在工程实践中常常需要对随机变量函数的均值和标准差进行计算。对于这种问题 ,通常采用的是MonteCar lo方法、Taylor级数展开法、Taguchi法及其改进方法、Rosenbluthe法及其改进方法等。其中最有效的是MonteCarlo方法 ,但其计算效率低。为此 ,提出利用数论方法产生分布均匀的数论网格点 ,以此伪随机数代替由MonteCarlo方法产生的随机数计算随机变量函数的均值及标准差。计算实例表明 ,这种利用伪随机数的方法不但克服了Rosenbluthe改进方法在处理高阶函数时计算结果偏离实际值的缺点 ,而且与MonteCarlo方法相比 。

流动对DZ125合金定向凝固组织的影响

通过电磁感应加热和液态金属冷却相结合的实验方法,制备了不同流动强度下的DZ125高温合金定向凝固试样,并且引入泰勒数对流动强度进行定量表征,以研究不同流动强度对凝固组织的影响。结果表明:随着流动强度的增大,枝晶的定向性逐渐变差;随着泰勒数从900增大到38300,一次枝晶间距从124.6μm变化至103.2μm、84.0μm、76.9μm,呈指数衰减。

双重时变“泰勒规则”在中国货币政策操作中的检验

本文在双重时变设定中考察泰勒规则在中国的适用性,一方面参数时变性体现的是央行对经济冲击的响应强度变化,另一方面货币政策目标维数的时变性体现的是央行在不同时期核心政策目标的转移。实证结果表明:(1)影响央行利率调整的政策目标维度存在时变性,尤其体现在汇率对利率调整的阶段性影响;(2)利率对通货膨胀的响应并不充分,不符合严格意义上的泰勒规则,但在通货紧缩时期,利率调整在一定程度上能缓解通货紧缩,利率对通货膨胀与通货紧缩的反应存在明显的不对称性。基于我国货币供给的内生性,本文建议,我国应该加快推进利率市场化进程,培育以利率为货币政策中间变量的金融环境。

基于MUSIC算法多脉冲采样的ARM抗诱饵测向误差分析

针对ARM采用空间谱估计算法对抗雷达有源诱饵系统时,由于同一脉冲内各辐射源数据间具有强相关特性而使得算法的估计性能有所下降的问题,建立了多脉冲采样时观测数据分组相关的数学模型。通过Taylor展开的方法对随机相位矩阵的逆的期望进行求解,从而得到多脉冲采样下MUSIC算法对抗诱饵的测向误差近似值。并通过仿真实验给出了在脉冲数、辐射源数、阵元数及入射角度间隔不同时,估计有效比与经典MUSIC算法理论值的差异程度。采样脉冲数较少会使得ARM采用超分辨算法时的实测估计误差与理论值有较大差异。

幂函数在肠道微生物聚集性中的应用

饮食的营养物质直接影响人体的健康,同时为肠道微生物提供代谢产物,而微生物的代谢产物被肠道吸收后影响人体的生理功能。将采自95人粪便的微生物的16S rRNA样本数据按饮食的情况分为3组,饮食前、饮食含高脂肪和饮食含低脂肪。从微生物群落的空间分布模式和多样性角度,应用扩展的Taylor幂法则及Hill numbers多样性指数对分组数据进行计算比较,研究饮食结构变化对肠道微生物群落的空间分布模式和多样性特征的影响。结果表明肠道微生物群落的系统特征是稳定的,肠道微生物呈聚集状态,但微生物的种间与种内的异质性差异较小;饮食结构调整不能显著改变人群的肠道微生物的空间分布模式(异质性),Hill number指数(q=0,1)计算表明饮食含高脂肪人群相对饮食含低脂肪人群具有更高的肠道微生物多样性。但q=2,3,4的Hill number指数显示,3个分组的多样性无显著差异。综合结果表明肠道微生物群落的空间分布模式和多样性特征不随饮食结构的变化而改变。

网格Peclet数和网格尺寸对对流扩散方程差分格式精度的影响

用泰勒级数展开法对对流扩散方程中的扩散项进行了理论分析，从而证明对于给定的差分格式，不仅网格Ｐｅｃｌｅｔ数不能任意选取，而且网格尺寸也不能随意设定。用四种格式对一维有源对流扩散方程进行了计算，结果表明网格尺寸对差分格式精度的影响比网格Ｐｅｃｌｅｔ数更明显。为了得到真实可靠的结果，所用差分格式的阶数愈高，相应的网格尺寸就必须愈小。二阶以上的高精度迎风差分格式与二阶迎风格式相比，并无明显的优势，建议一般不必要采用二阶以上的高精度差分格式。