环形截面柱形管中粘性流体的研究(续)(英文)

本文对环形截面柱形管中粘性流体的稳流和非平稳流进行了研究,得到了速度和粘性应力分布的规律,并且提出了能量损失的计算方法.通过Nave-Stocks方程式和用Weber函数对它们积分,对非平稳流进行了研究.通过建立数学模型,得到在一般边界条件下的封闭解.当流体处于静止状态并且在t=0时,压力系数变化率在流体上产生作用,在通解的基础上得到对非平稳流的解.同时获得瞬时和平均速度、动能和能量损失的变化规律.通过数值计算,对瞬时和平均速度,动能和动能损失系数变化量,以及由于粘性应力而造成的一般能量损失实验结果图进行了绘制.     

环形截面柱形管中粘性流体的研究

对环形截面柱形管中粘性流体的稳流和非平稳流进行了研究,得到了速度和粘性应力分布的规律,并且提出了能量损失的计算方法.通过Nave-Stocks方程式和用Weber函数对它们积分,对非平稳流进行了研究.通过建立数学模型,得到在一般边界条件下的封闭解.当流体处于静止状态并且在t=0时,压力系数变化率在流体上产生作用,在通解的基础上得到对非平稳流的解.同时获得瞬时和平均速度、动能和能量损失的变化规律.通过数值计算,对瞬时和平均速度,动能和动能损失系数变化量,以及由于粘性应力而造成的一般能量损失实验结果图进行了绘制.     

矩形断面明渠中恒定均匀流的机械能损失

明渠流中机械能损失的确定是水力学乃至工程流体力学中的重要内容.以构建的明渠恒定流新的总流能量方程及矩形断面明渠三维层流运动的理论解为基础,通过理论分析与三维数值计算,就矩形断面明渠中恒定均匀流的机械能损失系数随雷诺数及宽深比的变化进行了深化研究,得到如下成果:1)在层流条件下,机械能损失系数一般均与雷诺数和宽深比有关,只有对宽深比大于6.5的宽浅明渠,其相应流动的机械能损失系数才仅与雷诺数有关,且在雷诺数相同的条件下,一般矩形断面明渠流的机械能损失系数要大于宽浅明渠流的机械能损失系数;2)在紊流条件下,机械能损失系数也一般均随雷诺数与宽深比而变,但对给定的宽深比,存在相应的特征雷诺数,当流动的实际雷诺数大于该特征雷诺数后,机械能损失系数则不再随宽深比而变化,且在宽深比一定的条件下,雷诺数越小,其机械能损失系数的修正值越大.     

基于HHT变换的结构地震响应与能量计算分析

为了更好地研究地震动激励与结构响应之间的定量关系,通过HHT变换得到瞬时能量谱、Hilbert能量谱以及三维幅值谱,研究了基于HHT变换的结构地震反应的能量计算方法.提出了以地震动峰值能量的最大值和峰值系数作为地震对结构破坏的定量指标的概念。通过算例计算了地震动和结构位移的能量,求出了各种地震波峰值能量的最大值和峰值系数,得到结构各层能量与反映非平稳特征的峰值系数的关系。结果分析表明,基于HHT变换的结构地震能量计算,更加明确了地震波在结构传播过程中能量的变化规律,计算结果的精度可以满足工程设计要求.初步建立了地震动对结构破坏的强弱的判据,该判据是可行和可靠的.可为工程抗震设计和结构控制等研究提供重要的基础资料.     

单管系统水流运动的数值模拟与总流描述

针对湍管流,从粘性不可压缩流体运动的控制方程出发,得到了单管系统总流机械能损失和过流能力的关系式,实现了流场描述和总流描述的对接.采用雷诺应力模式封闭雷诺时均方程,通过针对性的网格布置对单管系统的水流运动进行了数值模拟,计算成果表明:1)当管道离底部壁面距离大于3倍管径后,进口段流场基本不受底部壁面条件影响,水流表现为完善收缩;2)当进口段的水流处于不完善收缩时,其总流机械能损失最大,过流能力最小;而当作用水头大于15倍管径后,作用水头对总流机械能损失和过流能力的影响很小.     

考虑热损失非牛顿稠油热采不稳定试井分析

针对蒸汽未波及区的油层没有得到有效改善这一问题,通过采用内区考虑热损失,外区考虑为非牛顿幂律流体复合模型分析,求得了无限地层情况下的拉氏空间解.通过数值反演方法作出了相应的样版曲线,并且对样版曲线作了相应的敏感性分析.新的样版曲线在非牛顿流的影响下有别于常规复合油藏,外区径向流段不再呈现一般的水平直线段,在交界处由于冷凝系数的影响,压力导数出现明显的下掉现象,冷凝系数越大,下掉越严重.为稠油开发油藏压力动态分析提供了一种新的模型.     

非定常可压缩湍流运动方程初探

本文从粘性可压缩非定常流这种最一般形式的纳维——斯托克斯方程和连续性方程出发,利用时均化概念,同时考虑到运动中各参量的不同特性而将其分为随机性和非随机性的,将基本方程进行了时均化处理及变换,初步揭示了粘性可压非定常湍流由于脉动引起的流体动力方程中的有关附加项、能量的变化形式以及运动中的应力问题,分析了粘性和脉动在流体运动中各方面的作用。     

一类弹粘塑性材料II型扩展裂纹的尖端场

为了研究粘性效应作用下的II型扩展裂纹尖端场,假设扩展裂纹尖端的粘性系数与塑性应变率的幂次成反比,通过量级匹配表明应力和应变均具有幂奇异性,奇异性指数由粘性系数中等效塑性应变率的幂指数唯一确定.引入Airy应力函数,求出了裂纹尖端应力和应变场的控制方程.选取适当的特征参数,给出了边界条件,对控制方程通过双参数打靶,进行了数值计算,求得了裂纹尖端的应力应变场.分析与计算结果表明粘性效应是裂纹尖端场的一个重要因素.     

局部水头损失对流体瞬变的影响及其数值模拟

为了分析由水流内部结构发生变化而导致的局部水头损失对流体瞬变压力分布的影响，通过增加约束方程和引入能量损失修正系数，建立节点法和均分法2种包含局部水头损失的流体瞬变计算模型.采用数学模型对考虑局部水头损失情况下的流体瞬变进行数值模拟，得到等效节点瞬变压力变化过程、压力管道沿线最大水击压力的包络线、局部水头损失比重对沿程最大瞬变压力分布的干扰以及局部水头损失呈多点离散分布对沿程最大瞬变压力分布
的影响.结果表明，局部水头损失会导致附近的瞬变压力和压力包络线的分布发生局部改变，但通常不会影响整个系统的最大瞬变压力值；对于所占比重较小并且呈离散分布的局部水头损失，采用修正系数法能够对压力管道的最大瞬变压力进行等价模拟     

恒定粘性不可压缩流体Navier-Stokes方程的非协调节点展开有限元逼近

本文把中子扩散方程的节点展开法运用于流场的计算,对恒定粘性不可压缩流体的Navier-Stokes方程提出了非协调节点展开有限元逼近,论证了有限元解的存在唯一性和收敛性,并进行了数值试验,得到了比较满意的结果。     

柱形管中非定常压力层流的计算方法

非定常流出现在各种机械、压力管道、炼油厂设备、聚合物运输管道中．对于压力非定常流规律的研究源自于其各种应用．非定常流研究的目的在于发展流体水力学现象的计算方法．本文研究各种截面形状的（圆形的、长方形及环形的）封闭管道中的非定常流．对于每一种情况进行了数学模拟,定义了问题的边界条件,得到了速度分布的解析解,给出了有效截面上的功率损失．在一般的边界条件下所有类型问题的解都被考虑进来．一些具有重要实际用途的特殊问题基于通解进行了研究．进行了数值计算,计算结构由图及设计方程给出．     

水平气井不稳定渗流数学模型的格林函数求解方法

水平井技术作为提高单井产量的有效手段,能数倍增加储层泄气面积,而目前水平气井的渗流问题研究较少。在气体不稳定渗流基本微分方程的基础上,采用Green函数法,通过积分叠加原理获得在箱式边界条件下水平井不稳定渗流微分方程的拟压力解,为水平气井产能提供了理论依据。     

Flow computations of multi-stages by URANS and flux balanced mixing models

The quasi-steady methods based on mixing models have been widely applied to flow computations of turbomachinery multistages in aerospace engineering. Meanwhile, the unsteady numerical simulation has also been used due to its ability in obtaining time-dependent flow solutions. In the paper, two different mixing treatments and the corresponding flux balanced ones are presented to exchange the flow solutions on the interfaces between adjacent blade rows. The four mixing treatments are then used for flow computations of a subsonic 1.5-stage axial turbine and a quasi-1.5-stage transonic compressor rotor. The results are compared with those by unsteady numerical method, which is implemented by using the sliding mesh technique. The effects of the quasi-steady and unsteady computation methods on the conservation of flow solutions across the interfaces are presented and addressed. Furthermore, the influence of mixing treatments on shock wave and flow separation of the transonic compressor rotor is presented in detail. All the results demonstrate that the flux balanced mixing treatments can be used for multi-stage flow computations with improved performance on interface conservation, even in the complex flows.     

基于泛函理论分析输气管道不稳定流动

在天然气输送管网中,枝状管网是的一种常见的形式.针对天然气枝状管道系统的组成特征,采用系统分析的观点,将管道系统划分成一系列基本组成单元,建立单元中不稳定流动方程,并根据单元之间的关系,综合考虑相关的连接条件、边界条件以及初始条件,从而提出了整个系统的联立模型.然后基于泛函分析理论和算子级数法求解联立模型,得到了问题的广义解.该方法具有解析解和数值解的特点,当所划分的基本单元较大时,可以得到直观的近似解析解;当所划分的基本单元较小时,可以得到更准确的数值解.由于管道单元和时间步长的取值可长可短,这就提高了求解的灵活性.以此为基础,编制了计算机程序,并应用于四川某气田管网的实际模拟.通过分析和应用表明,其模型和算法具有计算方便,精度高,省时和适用范围广等优点.     

粘性不可压缩流体平面流动的有限差分解法

本文使用上风差分格式求解了二维非定常粘性不可压缩流体非守恒的Navier-Stokes方程,讨论了相应的差分方程的精度、收敛性和人工粘性.发现当雷诺数增大时,使用非守恒型方程比守恒型方程易于收敛、更为适宜.本文还对壁面拐角上点的涡量计算提出了一种新的方法.以曲折流道内粘性流体的流动为例进行了数值计算,结果表明与实验结果具有较好的一致性.     

明渠非恒定流控制方程的求解与应用

本文从物质不灭定律出发导出了明渠非恒定流的连续性方程．把动量变化率和作用于质量的力联系起来，导出了明渠非恒定流的动量方程．对这些很难求解的联立拟线性方程，文中作了一些探讨，在某些条件下，给出了方程的解，并在实测中加以应用．     

三维不可压非定常流动的数值计算

采用多重网格法对三维不可压非定常粘性流动进行了数值实验，控制方程在非结构网格上用有限体积法进行离散，本文计算了雷诺数为100情况下的圆柱绕流问题，计算结果与实验结果和国外的计算结果基本吻合，说明了该方法的准确性和有效性。     

澜沧江景洪电站日调节运行方案的研究

运用一维非恒定流数学模型对电站日运行方案进行研究:采用Preissmann隐式格式建立一维非恒定流数学模型,通过物理模型试验结果对数学模型计算结果进行了验证,在两者结果吻合较好的情况下,对景洪电站4种日调节工况下澜沧江景洪电站下游约85 km河段的水流条件进行了非恒定流计算,通过景洪电站日调节4种运行工况下的非恒定流特征参数:下游河道水位日变幅、小时变率和20 m in变率,分析景洪电站4种工况的非恒定流水流条件对景洪电站下游河道通航水流条件的影响,得到了对下游河道通航水流条件较小的景洪电站运行工况。