三维可激发系统中Winfree湍流态的控制

三维可激发系统中的Winfree湍流态被认为与心室纤维性颤动可能有着密切的关系.如何快速而有效地消除Winfree湍流是理论工作者非常关心的问题.文章作者发展了两种可有效地控制三维可激发系统中Winfree湍流态的方法:(1)局域的周期刺激,即通过小区域内的周期刺激所产生的激发波来消除Winfree湍流;(2)全局的时空微扰,通过对参数的时空调制来消除Wnifree湍流.

Texaco气化炉冷态流场和湍流混合的数值模拟

在直径为1000mm,高4000mm的双通道射流喷嘴的气化炉上,以Texaco气化炉冷模试验为基准对象,将空气经环隙和中心射入气化炉,以氢气为示踪剂,预测环隙和中心射流的混合程度。结合流体质量与动量守恒方程和k-ε湍流模型,用SIMPLER算法计算,对气化炉内的冷态流场和湍流混合进行了模拟,模拟了炉内速度分布、量纲一浓度分布、混合分数分布和轴向衰减的情况。结果显示:气化炉内浓度分布极不均匀;炉内存在富氧和贫氧区;环隙和中心通道射流动量比加大,混合分数沿轴向衰减加快,达到充分混合的时间缩短。模拟结果与冷模试验结果的比较表明计算值与试验值吻合良好。

径向浓淡旋流煤粉燃烧器气流湍流特性的冷态试验研究

本文利用ＩＦＡ３００型一维热膜风速仪系统对径向浓淡旋流煤粉燃烧器单相冷态湍流流场进行了试验研究，测量了流场内不同位置瞬时速度的数值，同时测量了脉动速度均方根、湍流度、平坦因子和偏斜因子在流场内的分布，得到了新型旋流燃烧器气流湍流特性参数的分布规律，可以用于研究径向浓淡旋流煤粉燃烧器的燃烧特性。

采用不同湍流模型及差分格式对四角切向燃烧煤粉锅炉内冷态流场的数值模拟

采用商业软件 FLUENT所提供的不同湍流模型 ;K-ε模型、RNG K-ε模型、带旋流修正的 RNG K-ε模型、Realizable K-ε模型、雷诺应力模型 ,对四角切向燃烧煤粉锅炉内冷态气相流动进行了数值模拟。为减小数值伪扩散对强旋流动的影响 ,本文采用了减小网格尺寸和提高差分格式精度等措施。通过与实验结果的对比分析 ,客观评价了这些模型与方法对该流动模拟效果的影响 ,为理论分析强旋湍流流动和对四角切向燃烧煤粉锅炉内流体流动的工程设计提供了参考依据。图 5参

四角切圆锅炉冷态空气动力场湍流模型研究

对自建的冷态四角切圆锅炉模型的空气动力场进行了数值模拟研究,分别采用Standard k-ε、RNGk-ε、Realizable k-ε和雷诺应力(RSM)4种湍流模型计算上一次风、下一次风和三次风的速度分布,并与高精度的PIV试验测量结果进行对比。结果表明,Realizable k-ε模型不仅可以准确分析湍流特性,而且机时消耗较RSM模型大幅减少,其对四角切圆锅炉湍流场的数值模拟研究更具优越性。

基于大涡模拟的水轮机内瞬态湍流场特性分析

基于三维瞬态N-S方程,采用大涡模拟方法中的Smargorinsky模型,应用模拟动静干扰效果较好的滑移网格技术,以标准k-ε模型稳态计算的结果作为初始条件,对某混流式水轮机全流道进行了的三维瞬态湍流数值模拟.用Fluent 6.3,采用非结构化的混合网格和压力速度耦合的PISO算法,成功地模拟了水轮机在运行中的各种瞬态细节过程,如涡旋的卷起、增长、合并、破碎和脱落.模拟结果给出了偏工况下水轮机导水机构和转轮流道内大尺度涡结构的瞬态发展演变过程.计算结果表明大涡模拟方法能较好地模拟水轮机内水流的瞬态流动特性和瞬时涡的发展演化过程,该方法可为探索研究水力机械复杂流道湍流运动状态下涡旋的形成机理提供有价值的参考.

平展流冷态湍流场的PIV测量

针对单烧嘴湍流预混平焰冷态实验模型,采用粒子激光测速(PIV)技术对烧嘴下方主要燃烧区的速度场(250mm×350mm)进行了测量,得出在旋流强度为1.76,空气量/煤气量为19.39下的速度场。速度场由回流区、附壁射流区和过渡区组成,同时进一步分析了三个区域内径向速度和轴向速度的变化规律。

湍流模型对瞬态流固耦合换热数值模拟影响分析

采用ANSYS Fluent程序建立了固体加热功率指数增长的气体冷却模型,分析了瞬态过程中的流动传热特性,通过数值模拟结果与3组实验数据进行对比,研究了标准k-ε模型、标准k-ω模型、过渡SST模型和RSM模型4种典型湍流模型对瞬态过程中流固耦合换热数值模拟结果的影响。通过分析发现:热负载指数提升过程中,热功率一部分用于对流换热,而另一部分仍留在固体内,且热功率提升速率越高,对流换热的占比越低;采用不同湍流模型模拟出的等效表面热流密度均低于实验值,且采用ε类湍流模型的模拟结果与实验数据更接近。

稳态与湍流特征测试对通量数据质量的评价

应用CO_2通量、感热和潜热通量稳态测试及垂直速度积分测试相结合的湍流数据质量评价方法对锡林浩特国家气候观象台2009年全年的湍流通量观测数据进行了质量评价。结果表明,锡林浩特通量观测数据质量总体较好;80%以上数据通过质量评价为较好数据;质量评价较好的数据分布呈白天大于夜间、夏季大于冬季的特点。经过对比分析,前期数据处理能剔除大部分质量不好的数据,但应用稳态测试与湍流积分测试筛选后,数据质量仍有明显提高,能量闭合率较前期数据分析前提高2%以上。

大气湍流对单光子通信中光子态的影响

为了研究光子态在大气湍流中的变化规律,基于拉盖尔-高斯光束横向空间波函数(光子轨道角动量的本征函数)以及湍流大气中拉盖尔-高斯光束光子态(可由各本征光子态叠加构成),得到了湍流大气中光子态的探测概率,并分析了大气湍流、传输距离、质量因子对光子态的影响。结果表明,质量因子是决定发射光子态跳变的重要因素,相同质量因子的光子态在接受端的测量权重基本相同,且质量因子值越大原光子态测量权重越小。同时,在湍流大气的影响下,从原光子态跳变到轨道角动量增加某值的光子态的测量权重总和与跳变到减小相应轨道角动量的光子态的测量权重总和基本相同;随着湍流强度或传输距离的增加,发射光子态在接受端的光子测量权重不断减小,而且湍流强度对光子态测量权重的影响比距离的大。

湍流扩散火焰的非稳态火焰面模拟

采用稳态的和非稳态的火焰面模型同时对一个湍流甲烷射流扩散火焰进行了数值模拟,比较了两者对湍流平均火焰结构、活性自由基和污染物(氮氧化物)排放的模拟效果。速度场采用κ-ε模型计算,守恒标量混合物分数的分布通过其概率密度函数(PDF)输运方程的求解得到。稳态的火焰面结构由查询火焰面数据库得到,而非稳态的火焰面结构由火焰面方程和流场方程耦合求解来计算。采用详细的GRI—Mech 3.0机理描述甲烷的氧化和氮氧化物的形成。数值模拟结果和实验数据作了广泛的对比,验证了火焰面模型对湍流扩散燃烧的定量模拟能力。

用PIV技术研究四角切圆锅炉燃烧器区冷态燃烧流场的湍流积分尺度

四角切圆锅炉内煤粉的燃烧过程对提高锅炉运行效率及NOX减排有着显著的现实意义。通过搭建四角切圆锅炉冷态模型,利用粒子成像测速技(Particle Image Velocimetry),采用空间相关分析方法,针对燃烧器区四角射流复杂湍流的涡拟序结构,开展基于湍流积分尺度来表征的3个典型水平层面涡尺度分布规律研究。通过对湍流积分尺度和时均速度的相关分析研究,认为冷态燃烧器区湍流涡尺度分布不仅与风口流速相关,同时还与风层位置密切相关,并不与风口流速呈线性变化规律,上一次风层涡尺度分布与其它两个风层的相比存在很大差异,因此湍流积分尺度的研究对煤粉高效洁净燃烧具有一定的理论指导意义。

瑞利-伯纳德热湍流中的多湍流态现象

热湍流现象是自然界以及生产生活中很普遍的现象,它源于温差导致的密度差引起的自然对流。瑞利-伯纳德(Rayleigh-Bénard,RB)热湍流系统是从众多自然现象、工程实际中抽象出来的研究热湍流的经典流体力学模型系统。在过去的几十年间,瑞利-伯纳德热湍流系统被广泛用来研究湍流热输运、流动结构演化等特性。最近的研究发现即使在相同的控制参数下,RB热湍流系统中的大尺度流动存在不同的湍流态(结构),且不同的湍流态对应着不同的热输运效率。因此,理解不同的湍流态(结构)的产生机制有助于调控系统的热输运效率。本文就RB热湍流系统中的多湍流态现象,着重评述近年来的若干研究新进展,并对今后的研究工作进行展望。

湍流粒子的速度及其F-P方程的定态解

建立了湍流粒子的速度，并由此得到相应的Fokker－Planck方程（FPE），得到了其定态解．讨论了各方向上的方差．

激光在大气湍流态中传播(Ⅰ)—湍流研究的基本理论

从激光在大气湍流态中传播的角度出发 ,概述湍流、光场方程等基本理论 (不涉及其具体湍流效应 )。

展向旋转平板Couette湍流中的多态现象

展向旋转平板Couette湍流(Spanwise rotating plane Couette flow,RPCF)是旋转壁湍流的标模问题之一,在过去的几十年里,被广泛用来研究旋转对壁湍流的统计和流动结构的影响。近些年,作者及其合作者就该问题开展了一系列直接数值模拟研究工作。该研究不仅发现了旋转在低旋转数和高旋转数时对流动结构和统计的不同影响,还首次在RPCF中发现了多湍流态现象:即在相同的控制参数下,流动可以处在两种不同的湍流态上,这两种不同的湍流态的流动结构和湍流统计差别显著。还发现该多态现象可以在很大的旋转数范围里存在。进一步分析大尺度二次流在不同态的能量传输中的作用,发现在二次流较弱的流态下,二次流起的作用相对较小,能量很大一部分直接从平均流传到剩余场;而当二次流较强时,二次流起到一个能量传输纽带作用。该分析也从侧面验证了大尺度结构在多态现象中占据重要地位的猜想。

平展流冷态湍流场的PIV分析

针对单烧嘴湍流平焰燃烧冷态实验模型,采用粒子激光测速(PIV)技术对烧嘴下方的主要燃烧区速度场(350 mm×250 mm)进行了测量,得出在旋流强度为1.76,空气量/煤气量为19.39下的径向速度和轴向速度分布.实验研究发现,平展流由回流区、附壁射流区和过渡区组成,同时分析了3个区域内径向速度和轴向速度的变化规律,得到了二维速度场分布的特点.

红外照相机的热浮法湍射流流态转捩机理探究

为了探究湍射流3种流动状态的转捩机理,设计并搭建了可控式湍射流实验仪,利用热浮法红外拍摄了3种流态,实现了湍射流的可视化及精确测量。通过实验观察和分析了包络态中流体转捩速度与雷诺数的关系,确定了转捩临界雷诺数大小范围,并推导和验证了涡环态中推进力与流体流速的半经验公式;同时通过颜色仿真展示了喷口截面处的压强分布图像;利用网格剖分的方式分析了涡环转捩机理,完善了流体运动过程的精细测量,为实验室测量雷诺数提供了一种可行方法。

圆管内稳态湍流的速度分布

本文提出一种新的简捷关系式，用于计算圆管内稳态湍流的时均速度分布。将圆管内湍流核心区域的流动看作粘性层流与无粘性理想流动之间的一种过渡形态，因而湍流的速度分布是部分理想流体平推流与层流叠加的结果。其中，粘性层流的权重与雷诺数大小有关。大量计算结果表明，在雷诺数5，000-1，000，000范围内，新关系式所计算速度分布与对数型通用速度分布基本一致，同时新的速度分布式在圆管中心处无数学奇点。

光子纠缠态在海洋湍流中纠缠退化的研究

基于量子光学和Kolmogorov海洋湍流谱理论,建立了双量子比特路径纠缠态在海洋湍流中传输的数学模型,得到了其纠缠退化的解析表达式。利用共生纠缠度度量方法,进一步数值分析了双量子比特路径纠缠态在海洋湍流中的纠缠退化问题。结果表明:双量子比特路径纠缠态在海洋湍流中传输时,其纠缠退化程度与制备该纠缠态的实验装置密切相关。空间距离分布较小的双量子比特路径纠缠态在海洋湍流中传输时纠缠保真度较高。通过数值计算进一步定量分析了多种海洋湍流因素及传输距离对纠缠态退相干问题,得出了双量子比特路径纠缠态在均方温度耗散率较低且动能耗散率较大的海洋湍流中传输时纠缠保真度较高。研究结果对基于光子纠缠态的远距离水下量子通信具有参考意义。