北京大学湍流国家重点实验室介绍

北京大学湍流研究国家重点实验室是在我国著名科学家、国际湍流模式理论奠基人周培源先生的支持与倡导下,于1995年底通过科技部验收而正式成立的.实验室成立以来,继承和发扬了长期积累的学科优势,在科学研究、基础建设、合作交流等方面精耕细作,目前已经成为国内湍流研究的中心,并在国际湍流界具有一定影响.实验室顺应非线性科学与复杂系统科学研究的不断深入,将湍流问题逐步纳入到复杂系统这一更高层次的研究领域中去,2001年经科技部批准,实验室更名为"湍流与复杂系统国家重点实验室".

湍流研究国家重点实验室研究动态

湍流研究国家重点实验室研究动态梁彬北京大学湍流研究国家重点实验室，北京１００８７１湍流研究国家重点实验室一直是以基础研究为主，着眼于湍流发生发展的机制，从理论、计算和实验方面进行研究．实验室也兼顾应用基础研究，在环境流体力学、大气边界层模拟和风工程研...

创新创业教育背景下的高校大学生机器人创新实验室建设与探索

高校创新创业实验室是以学生为主要培养对象,为提高学生创新创业能力为核心素养而开展创新创业教育的实践平台。在创新创业教育背景下,通过机器人创新实验课程设置和内容改革、实践平台和师资团队建设、教学方法和模式探索等,建立理论实践结合、教学科研互助、教师学生互动、课内课外联动、学校企业合作的培养方式,建立了机器人相关的专业课程—创新课程—社团活动—创新创业实验室—创新创业研究—科学研究立体交织的创新创业教育体系,实现加入机器人创新实验室的团队学员获奖率和考研率,改革了线上线下多样化的教学模式,搭建了以机器人技术为支撑的多元化创新创业实践教学和科研平台,有效推动创新创业教育育人模式的创新、体系的完善、内容的优化、质量的提高。

三级反射式智能聚光塔仿真实验教学设计与改革

设计了一种新型塔式聚光器,分析了北斗定位追光算法对光能的利用率,运用模糊逻辑的PID控制算法,验证系统的鲁棒性,实现仿真实验教学研究与设计。对聚光镜场模型进行改进,得到三级反射光线分布规律。使用Tracepro软件进行光路仿真,根据计算和仿真得到的阈值,搭配两自由度舵机,建立三级反射式镜场。并通过引导学生改进实验算法和设计多级镜场来提高系统追光的准确性以及聚光的效率等。知识仿真实验设计涉及机械、光学、电路以及控制等学科知识,功能扩展性好,实用性高。知识探索光电控制系统设计的仿真实验教学改革路径。

可压缩均匀湍流中重粒子运动行为的先验研究

本研究以高精度可压缩均匀各向同性湍流直接数值模拟数据为基础,通过点粒子模型和单向耦合方式模拟了100万个重粒子在湍流中的运动.着重进行了两方面的研究,首先,通过使用不同滤波宽度的谱截断滤波器来获得大尺度流场,并研究了不同滤波尺度对粒子运动的影响;其次,设置了5种不同的粒子初速度,以研究粒子聚集性和运动学性质的演化.在研究粒子聚集性方面,使用了香农熵来描述粒子的瞬时聚集性,而稳态时的统计结果则通过概率密度分布函数来描述.研究结果表明,滤波尺度对不同Stokes数的粒子聚集效应产生不同的影响.具体而言,小尺度流动结构对低Stokes数的粒子聚集性有促进作用,而对高Stokes数的粒子聚集性则有抑制作用.此外,随着Stokes数的增加和截断波数的减小,粒子的速度和加速度的概率密度分布变得更为集中.另外,还发现颗粒的初始速度差异会在演化的初期产生明显影响,最终会趋于相同的统计定常状态.这一发现强调了湍流中粒子运动的复杂性和统计特性的重要性.

网格湍流CAARC模型风洞实验

对大气湍流边界层的真实模拟是风工程风洞模拟实验所要满足的基本条件之一。平均速度剖面 ,湍流度剖面 ,积分尺度和风谱是反映大气湍流边界层流动的四个最基本的因素。本文首先研究了不同孔隙率的均匀网格湍流场的流动特性 ,得到湍流度、积分尺度以及风谱的变化规律 ,然后在变化其中某一个因素而保持另外三个因素不变的条件下 ,研究了处于均匀网格湍流场中的CAARC模型风荷载响应的变化 ,从而确定每一个因素的独立变化对模型所受风荷载的影响。实验结果表明湍流度和积分尺度对结构物所受风荷载都有很重要的影响 ,在风洞大气湍流边界层模拟中应该予以充分的考虑 ,否则将会引起风荷载实验结果的偏差。

北京商务中心风环境风洞实验研究

北京商务中心区 (CentralBusinessDistrict,CBD)规划于故宫东部约 5km地带 ,涵盖面积约 4km2 ,最高建筑物超过 30 0m。采用风洞刷蚀技术结合朝阳气象站常规资料对CBD行人风环境进行研究 ,结果表明 :( 1 )在冬春季西北大风时 ,CBD高大建筑物附近出现局地 8级以上大风的概率为 0 1 1 4% ,相当于每年发生 5 0次 ,超过了每年小于 1 0次的可接收评估准则 ,将会影响行人舒适度和安全 ;偏南风符合行人舒适度评估准则 ,不会造成明显风环境问题。 ( 2 )夏季白天偏南风盛行 ,在CBD东西两侧建筑物密集区域出现小风(风速低于 1 5ms- 1 )的概率高达 2 2 % 。

平板湍流边界层内气泡流流动实验研究

在低湍流度水槽里 ,利用片光源显示了平板气液两相湍流边界层内气泡流的流场结构 ,研究了平板安装位置、来流速度、喷气方式等参数对湍流边界层内气泡流的影响 .利用激光测速技术测量了平板水平放置时气泡流最外缘处的水平速度及厚度 .结果表明 :平板喷气减阻的原因在于喷气改变了平板湍流边界层的流动结构 。

论思维的复杂系统模型暨新一代专家系统的设想

在复杂系统研究思想指导下,构建了基于神经元网络结构的复杂系统思维模型,提出以网络节点表示概念,以网络连接表示命题,以网络回路实现知识表达,以网络节点间的时空动力学激发实现演绎推理等思维活动的理论新框架,并以此为基础对新一代专家系统进行了设计。

复杂地形在不同大气条件下流场显示实验研究

在拖曳式水槽中利用不同密度分层的盐水来模拟不同的大气条件。对香港岛铜锣湾地带的污染情况进行了不同大气条件下的流场显示实验。从该地区在常年风作用下流场的变化,找出污染物不易扩散的原因。

射流和圆柱尾流湍流层次结构的实验研究

用热线测量了射流和圆柱尾流湍流核心区不同位置处的风速脉动 ,通过对速度结构函数标度性质的计算 ,研究了湍流层次结构模型。主要结论有 :层次结构模型中的相似性假设得到了实验的有力支持 ;模型提出的标度指数公式精确地反映了湍流随机场的标度性质 ;速度结构函数的标度性质是与具体湍流流动有关的。

湍流标度律的实验测量(英文)

实验测量了射流与圆柱尾流纵、横向的湍流速度脉动 ,计算了这两种方向的湍流速度结构函数的标度规律。结果表明 ,横向的湍流速度脉动比纵向有着更大的间歇性 ,这支持目前已有的一些关于均匀各向同性湍流的实验测量和数值计算的结果 ,而与另一些文献报道不同。此外 ,还对纵、横向湍流速度结构函数标度律的S L模型进行了一些分析。

湍流度对翼型绕流影响的数值模拟及与实验的对比

研究了NACA0012翼型在低Reynolds数不同湍流度下的空气动力学特性.既运用了有限谱法和QUICK格式相结合的数值计算方法,又通过实验手段,研究了湍流度对流场的影响,并得到了计算与实验相符的结果.计算结果说明了有限谱法的高精度及与其他格式结合后应用的灵活性.对翼型受力和流场的结果分析显示:低湍流度下无明显的失速特征,高湍流度下失速特征明显;湍流度还对边界层后的剪切层有很大影响,高湍流度的受力特征和流场结果与高Reynolds数下的情形相似.

旋转槽道湍流标量场输运特性数值模拟研究

展向旋转槽道湍流中的标量场输运过程是与众多工程流动直接相关的模型问题。基于直接数值模拟工作对该问题开展系统性的研究。由壁面摩擦速度定义的流动Reynolds数固定在180,重点考察Schmidt数和旋转数的影响。结果表明,较弱旋转强度即可对主导流动结构形态产生明显的影响:此时槽道不稳定侧产生流向大尺度结构,由此导致标量场出现条带状结构。强旋转时不稳定侧出现被湍流充分混合的区域,而在稳定侧流动层流化并出现近似传导区。平均标量剖面在湍流区和层流区呈现斜率不同的线性分布。Schmidt数小于1时,湍流区标量场脉动和湍流输运随旋转数出现非单调变化,而Schmidt数大于等于1时两者都随旋转数单调下降。由此导致总标量传输率在Schmidt数小于1时随旋转数先上升后下降,而当Schmidt数大于1时单调下降且在弱旋转区域下降趋势最快。

防风网作用效果的风洞实验评估

以某钢铁集团即将建设的大型堆料场为背景,运用平面风速传感器和丝线流动显示方法对料场防风网的作用效果进行了评估,得到了料场在3个主导风向下的基本流动形态。实验结果表明建设防风网将使来流风速明显降低,最多可达80%。但由于开孔率偏低,在料场内部会造成大尺度的涡结构。因此有必要对防风网的设计做进一步的优化。本文结果同时也说明由于地形等因素的影响,防风网的实际效果应结合堆料场的具体条件进行讨论。

体育场内场风环境模拟实验研究

体育场内场风环境是建筑设计者和体育工作者非常重视和关心的问题。因为它涉及到运动成绩被承认与否和体育比赛的效果。本文针对浙江省黄龙体育中心主体育场的建筑结构特点，对其内场近地面的风场进行了测量，并采用空气动力学实验中经常使用的热线风速仪和烟线示踪法对各种不同风向角条件下，外场风在现体育场结构方案中对场内带来的影响，显示内场风场的变化。对体育场建成后的使用，提出风影响预报。可以避免今后由于风作用而产生不利影响时的盲目性。同时可以采取一些相应的补救措施，更能提高体育场的使用性能。

甲烷排放与应对气候变化国家战略探析

甲烷的全球变暖潜势是二氧化碳的72倍(20年水平),但其在大气中的寿命短于二氧化碳,可以作为优先减排对象。中国的甲烷排放十分突出,甲烷减排在应对气候变化国家战略中具有重要的基础性地位,然而在政策研究中,甲烷受到的关注程度远低于二氧化碳。本文基于甲烷排放研究的相关进展,首次系统性地论述了中国甲烷排放与应对气候变化国家战略之间的关系。主要结论是:甲烷排放的有效控制和减缓可以成为中国温室气体减排的重要组成部分,甲烷等温室气体的减排战略要用"系统减排"思路替代传统的"末端减排"思路;甲烷系统减排的策略和实施措施不仅需要重视主要排放部门(如煤炭开采与洗选业,农业)的直接末端减排,更需要突出强调建设活动、城市消费、资本投资和出口贸易等消费端的间接体现减排;在国际气候谈判中通过纳入甲烷排放,可以至少在五个方面丰富和支撑中国的国家立场,如从承诺"单位GDP二氧化碳减排"向承诺"单位GDP温室气体减排"转变。

振动尖塔对风洞模拟大气湍流边界层的作用

针对大气边界层风洞模拟中常常出现的湍流度随高度衰减太快的问题,本文尝试了一种新的被动模拟方法———振动尖塔法。该方法主要采用了具有弹性底座的尖塔型旋涡发生器。尖塔群受风洞自由来流驱动,发生随机振动,向下游流场注入了强烈的低频扰动,致使试验区的湍流度、积分尺度和风谱惯性子区的宽度都明显增加,改善了风洞的模拟性能。

多跨梁离散系统的频谱和模态的定性性质

采用差分法建立了两端任意支承多跨梁的差分离散模型,对只具有两端支承的单跨梁是正系统的情形,导出了对应的多跨梁差分离散系统的柔度系数;从单跨梁正系统的刚度矩阵的符号振荡性出发,通过引入辅助系统,讨论了多跨梁的柔度矩阵的振荡性,确定了对应于单跨梁正系统的多跨梁差分离散系统的频谱和模态的一系列定性性质。

我国冬奥重点项目的竞技格局与奥运备战策略

通过文献资料法、专家访谈法、调查法等方法,对我国冬奥会重点项目的竞技格局与备战工作进行专门研究。结果显示:目前我国冬奥项目的整体竞技实力还比较落后,重点夺牌项目集中于短道速滑和速度滑冰2个冰上竞速项目,以及花样滑冰和自由式滑雪空中技巧2个难美性项目。黑龙江和吉林2个省份在国内保持传统的领先地位,而新疆维吾尔自治区运动员竞技水平的提升具有重要意义。为了实现我国冬奥项目的全面发展,要大力推进"南展西进"工程,逐步优化重点项目布局;完善科技支撑体系与国内竞赛体系,全方位加强国际合作;进一步加强后备人才建设,提高教练员、裁判员等专业人员的综合素质。