基于欧拉-拉格朗日方法的水下气体泄漏扩散行为研究

针对水下气体泄漏扩散问题,基于计算流体动力学(CFD)理论采用流体体积模型(VOF)与离散相模型(DPM)耦合的方法,对气体在水中的扩散过程进行模拟与分析,水和空气作为连续相,泄漏气体作为离散相,离散相粒子与水下气泡具有相同的物理性质,其密度变化服从理想气体状态方程。基于建立的数值模型,研究水下气体羽流的形成和发展过程以及在水面形成的涌流效应,评估气体上浮时间、水面气池尺寸和涌流高度等参数。研究表明:泄漏气体以喷射状涌入水中,上升过程中体积逐渐膨胀增大,运动至水面时形成倒立的锥形羽流结构;气体带动表层水运动,引起羽流两侧表层水回流,在水面产生涌流效应和圆形的气池;涌流高度逐渐增大后呈小幅波动状发展,气池半径逐渐增大后稳定。仿真结果与小尺度实验数据对比验证了数值模型的可行性。

中国西部及周边区域电离层暴的统计特性

利用中国西部及周边9个电离层观测台站的历史数据,修正了统计研究中电离层暴事件的提取方式,在此基础上分析了区域内电离层暴的统计规律。研究表明,区域内以正暴为主,大暴主要发生在喷泉效应起作用的区域;多数台站冬季多正暴,夏季多负暴,春秋季二者相当,但在个别台站有较大差异;暴的起始时间主要分布于日落后,且在不同纬度略有差别。

星系旋转曲线对暗物质问题的启示(宇宙两暗问题探索之一)

星系的平直型旋转曲线以及引力透镜效应观测结果暗示暗物质的存在,但迄今还不知道暗物质是什么.本文提出,要解开暗物质之谜,首先应从星系旋转曲线的观察结果入手.星系的平直型旋转曲线表明暗物质是星系所发射的稳定、各向同性能量流.本文引伸Guth-Linde的宇宙暴胀模型提出一种"喷泉效应"模型,它说明星系虽然发射能量流却由于得到物质的不断补充而能够保持相对稳定性,而且使宇宙在膨胀过程中能保持接近于临界密度的物质与能量总密度,从而使宇宙始终保持接近于平坦状态.

注射分析中面模型的泉涌效应的近似处理

在注射流动与传热分析的中面模型采用自适应隐式控制体积法,并在熔体前沿进行泉涌效应的近似处理。熔体前沿厚度方向的质量和能量交换依据速度分布及质量和能量的守恒进行计算,使中面的熔体向两侧进行质量和能量的传递,从而获得熔体前沿泉涌效应的近似处理。实例计算表明,通过泉涌效应的近似处理,熔体前沿的计算温度有所提高,计算的注射压力有所下降,计算结果表明这样的近似处理合理及实用。

喷泉产生的空气负离子及其影响因素的研究

[目的 ]了解喷泉产生的空气负离子情况。 [方法 ]用空气离子测定仪对空气负离子进行测定。 [结果 ]对两处喷泉的 8天测定数据表明 ,空气负离子的最高浓度分别为 936 2个 / cm3和 6 7140个 / cm3,最低分别为 2 2 0个 / cm3和 85 8个 / cm3。喷泉开时的不同状态可对周围环境中的空气负离子产生直接影响 ;空气负离子的浓度同喷泉的规模成正比 (P<0 .0 1) ;同一喷泉在 7月份产生的空气负离子浓度高于 5月份 (P<0 .0 1) ;喷泉开启 30 min,6 0 min,90 min产生的空气负离子浓度统计学上差异无显著性 (P<0 .0 5 ) ;空气负离子产生的量同两处喷泉距离成负相关。 (r=- 0 .82 6和 r=0 .812 )。 [结论 ]喷泉开启时可产生大量的空气负离子 ,其产生的量同喷泉的规模状态、气象条件有一定的关系。

原子喷泉频标:原理与发展

介绍了喷泉频标的原理与发展.喷泉频标是一项近20年来发展起来的原子钟技术,它以激光冷却技术为基础,利用该技术实现了冷原子介质的俘获与上抛.冷原子介质在上抛下落过程中首先完成原子态制备,然后两次通过微波谐振腔实现Ramsey作用,在两次作用之间原子经历自由演化,最后原子经过探测区,通过双能级荧光探测法探测原子跃迁概率得到鉴频的Ramsey干涉条纹,并实现频率锁定,其中心条纹的线宽在1Hz左右.频率稳定度和频率不确定度是喷泉频标的两个重要指标.影响喷泉钟频率稳定度的因素主要有量子投影噪声和电子学噪声,目前喷泉钟的短期稳定度为(10^(-13)—10^(-14))τ^(-1/2),长期稳定度在(10^(-16)—10^(-17))量级.喷泉频标的频率不确定度主要受二阶塞曼频移、黑体辐射频移、冷原子碰撞频移以及与微波相关的频移等的影响.目前喷泉钟的不确定度在小的10^(-16)量级.作为基准频标,喷泉钟的工作介质主要是^(133)Cs,^(87)Rb.国际各大计量机构都研制了喷泉频标,它在各地协调世界时的建立、国际原子时的校准等方面发挥着越来越重要的作用.此外,喷泉频标还用于研究高精度时频基准和时间比对链路、验证基本物理理论等.

基于滑移网格的倾转旋翼机全机干扰流场研究

为了对倾转旋翼机全机干扰规律及机理进行研究,对某倾转旋翼机的孤立机身流场特性、悬停及巡航状态下全机干扰流场特性进行模拟分析。首先,分别生成围绕机身和旋翼桨叶的贴体网格,然后通过网格搭接得到全机干扰流场计算网格;基于滑移网格方法,建立一套适用于倾转旋翼机全机气动干扰特性分析的数值方法,并以有试验结果对比的ROBIN机身进行了算例验证;采用建立的数值模拟方法对倾转旋翼机的孤立机身流场、悬停及巡航状态下全机干扰流场进行细致的模拟,重点分析了旋翼/机身间的气动干扰特性。研究发现,悬停时,倾转旋翼机会出现特有的"喷泉效应"现象,并导致机翼出现周期性下洗载荷,下洗载荷平均值约为旋翼总拉力的12.19%。巡航时,旋翼桨尖涡会向后脱落与机翼相互作用,导致倾转旋翼机机身阻力出现周期性变化,同时机身阻力平均值也有所增加。

空气污染源对鞍山市区尘污染影响分析

利用鞍山市空气污染源排放清单和ADMS——城市模型,从不同类型、不同高度两个角度分析了鞍山市区及周边的污染源(包括清单污染源和非清单污染源)对市区空气中尘污染的影响,并初步分析了背景及外来尘、各尾矿库及排岩场扬尘和市区二次扬尘产生量及对市区空气质量的影响,并提出了尘污染的解决重点。

喷泉效应泵的性能与测试

喷泉效应泵是意大利计量研究所（ＩＭＧＣ）研制的，是校准和测试ＬＨｅⅡ流量计的二次设备，本文详细介绍了该泵的结构、性能、测试方法及测试结果；还介绍了目前正在研制中的用饱和氦或过冷氦操作的测试设备，它能保持槽温和液面等外在参数的高度稳定。

铯原子喷泉频标的相对论频移

详细分析了铯原子喷泉频标的相对论频移机制，其中包括频标内部的二级多普勒频移和重力频移，以及与频标位置有关的重力领移。导出了频移的计算公式，估算了频移的大小并讨论了它们对铯原子喷泉频标准确度的影响。

声辐射力的原理与应用

综述声辐射力的定义和研究历史,并阐述声辐射力的产生原理和两种基本的研究方法。在此基础上介绍了当前声辐射力的一些进展,以及在生物医学超声、航天工业、材料科学等领域内的重要应用。进一步解释了声喷泉效应和声悬浮这两种由声辐射力产生的有趣的声学现象。最后总结与展望声辐射力的研究与发展前景。

天宫二号里那块优雅的“手表”——空间冷原子钟

天宫二号带着一款别致的"手表"——空间冷原子钟正在绕着地球翱翔。它仰望深空,俯视大地,探索浩淼宇宙遵循的黄金规则,细致描绘地球母亲的每一寸土地。这是人类史上首台在空间实验室开展科学研究的空间冷原子钟,它的精准度也是史无前例的,为3 000万年误差不超过1 s。这台原子钟是中国科学家们历经十数年孕育和抚养成才的,它承载着中国在空间定位、深空探测,以及广义相对论的验证等方面的研究使命。

分布式存储系统中新型可修复喷泉码构造

为了缓解可修复喷泉码(repairable fountain codes, RFC)编码包传输需消耗大量带宽资源的难题,提出了一种基于改进压缩列存储算法的新型RFC构造方法(RFC based on improved compressed column storage, ICCS-RFC)。对于ICCS-RFC方案,编码包的邻域信息被建模为序列,并以生成矩阵的列为单位进行无损压缩。在保留可修复喷泉码性能的前提下,该方案可以有效减少故障节点修复和源文件恢复所需的传输数据量。此外,还提出了一种新的性能指标——有效吞吐量来分析ICCS-RFC方案的性能。理论分析和仿真结果验证了该方案的优越性能,表明该方法能够显著降低有效吞吐量,尤其是对于单故障节点修复的情况。

倾转旋翼机流动机理及气动干扰特性试验

采用试验方法测量了悬停和过渡状态倾转旋翼机旋翼/机翼气动干扰特性,部分揭示了干扰流动的机理。基于3D-PIV(particle image velocimetry)技术的流场测量结果,发现大总距状态相对于小总距时倾转旋翼下洗流收缩更为剧烈,并有更强烈的卷起涡;揭示了"喷泉效应"的产生机理,受旋翼诱导作用的影响,"喷泉"中心的位置会随着总距和间距的改变而发生显著变化。测量了不同构型及状态参数对倾转旋翼/机翼之间气动干扰影响,发现减小垂直或水平距离均可使倾转旋翼升力有所增大,但将会增加机翼受到的旋翼下洗载荷。进行了该构型过渡状态气动干扰特性试验,获得旋翼、机翼综合气动特性与机翼攻角之间的影响关系,在较大机翼攻角时,将会加强对旋翼下洗流的阻碍作用,对旋翼起到类似"地面效应"的增升效果,但该现象随着机翼的偏转不断削弱;机翼升力随机翼段攻角增加呈现出先增大后减小的趋势。

倾转四旋翼飞行器垂直飞行状态气动特性

综合采用基于滑移网格技术的计算流体力学(CFD)方法与悬停状态气动干扰试验方法,对倾转四旋翼(QTR)飞行器垂直飞行状态的流场进行模拟与试验,研究飞行器垂直飞行状态气动特性以及部分参数对气动特性的影响。结果表明:倾转四旋翼飞行器在垂直飞行状态,前后旋翼之间干扰不明显,但旋翼与机翼的干扰明显;旋翼旋向对旋翼与机翼的干扰不同,右旋时,机翼气动力占旋翼拉力的15%,左旋时占旋翼拉力的9%;飞行器在垂直运动过程中,会引起在前飞方向的分力和低/抬头力矩变化;飞行器在垂直下降过程中,旋翼会进入涡环状态,机翼的存在有效降低了涡环状态的破坏作用,涡环降低气流对机翼翼尖冲击作用。该结果有助于飞行器的设计与安全飞行。