简介：采用高精度格式求解二维Navier-Stokes方程研究超声速射流与同向超声速后台阶流动相互作用的流场基本结构及规律,分别应用5阶WENO格式、6阶中心差分格式离散对流项和黏性项,时间推进采用3阶Runge-Kutta格式,并应用消息传递接口(messagepassinginterface,MPI)非阻塞式通信实现并行化.分别研究了超声速后台阶流动、超声速射流的基本结构特征,以此讨论和分析超声速后台阶流动/射流相互作用的特征,以及不同来流条件对波系结构、涡结构、剪切层、膨胀扇等的影响,尤其是来流剪切层和射流剪切层的相互作用,形成复杂的波系结构及相互干扰的流动现象.

简介：对喷嘴等效直径相同出口Reynolds数均为15000的3种等腰三角形（顶角分别为30,60和90°）以及圆形孔口射流进行了流场显示与速度场测量.结果表明：相比于圆形射流,等腰三角形射流的出口中心线速度衰减更快,湍流度更高,三角形射流卷吸周围流体能力显著增强.随着三角形顶角减小,近场区涡结构三维性更强,卷吸效果更明显.此外,对不同射流的中心线湍动能谱概率密度函数Taylor尺度和Kolmogorov尺度进行了分析讨论,发现出口形状对湍流小尺度运动的影响较小.

简介：壳核结构的微胶囊在医学药学材料食品农业等领域具有广泛的应用前景,其制备方法一直是相关领域关注的焦点.同轴流动聚焦（co-flowfocusing）是一种新型制备技术,利用复合射流的破碎制备微胶囊具有包裹率高过程量化可控参数域广产率高等诸多优势.在实验中,复合射流的破碎受到多个过程参数的影响,并涉及了多层界面的耦合效应.利用简化的物理模型,在时间和时空域中分析了三相水-油-水复合射流不稳定性的发展和演化.在黏性流体线性稳定性理论中,同轴射流和驱动液体的基本速度型分别基于管流和误差函数构造,并通过数值方法求解满足相应边界条件下的线化小扰动控制方程.结果表明：增加内外层界面的界面张力均有利于射流的破碎;流体的黏性对同轴射流的稳定性均有着促进作用;越大的黏性越小的内界面张力对应着越大的射流破碎波长;内外界面的耦合作用以及复合液滴的包裹情况均与内外射流的半径比息息相关;绝对-对流不稳定性转换的临界Weber数随Reynolds数内层界面张力的增大而增大,随内层和驱动流体的黏性增大而减小.这些结果将有助于提高液体驱动下同轴流动聚焦技术的过程控制,为实际应用提供理论指导.

简介：实验研究了水滴在冷表面结冰结霜,以及合成热射流除霜除冰过程.实验中采用-30.0℃的半导体制冷片作为制冷源,将水滴滴在半导体制冷片的标定位置,在水滴完全结冰结霜且形态不再改变后,合成热射流激励器工作.利用电子显微镜观测并记录合成热射流除霜除冰的整个过程.结果显示:合成热射流能够完全除去结霜冰滴表面的霜,并且能将凝固水滴完全融化为透明的水滴.并且与合成双射流除霜效果相比,合成热射流的除霜速度极大增加,并且完全除霜后,冰滴的高度比合成双射流除霜减少20%.

简介：在低速来流条件下,针对前缘位置嵌有合成射流/合成双射流激励器的机翼的水滴撞击特性开展了数值模拟研究,基于Fluent软件,采用Euler气液两相模型和欧拉壁面液膜(Eulerianwallfilm,EWF)模型,得到的计算结果表明:在合成射流或合成双射流的主动控制下,阻挡了机翼前缘等积冰重点防护区域内的水滴撞击,从而大幅降低了该区域的结冰强度.其机理是:在高频合成射流的作用下,机翼前缘上游附近形成了一对稳定的闭合回流区,形成了水滴的“真空区域由于回流区内部水滴速度和质量分数较低,改变了机翼前缘水滴运动轨迹和水滴收集率分布,能够减少机翼前缘结冰程度并改变冰形,起到了虚拟气动外形的作用.

简介：通过理论推导提出了一种评价高速流动PIV示踪粒子随流能力的松弛特性分析模型,在法向Mach数大于1.4时具有良好的适用性.将新模型应用于试验测量,发展了高速流动PIV系统和示踪粒子布撒技术,验证了高速流动PIV的定量化测量能力.针对空间发展的二维超声速气固两相混合层,数值模拟了不同Stokes数和对流Mach数（M_c）下的粒子跟随性以及弥散和迁徙运动,结果表明：相同对流Mach数,粒径越小的示踪粒子跟随性越好,Stokes数在[1,10]范围内的粒子有最大扩散距离.示踪粒子的直径大小决定其在超声速混合层大涡拟序结构中的分布特征,且粒径越小,气体与粒子的掺混越剧烈.相同粒径的粒子,对流Mach数越大跟随性越差.

简介：对水滴结冰结霜过程及合成双射流作用时水滴结冰结霜过程分别进行了实验研究.实验中将半导体制冷片作为实验板将温度从室温降低到-30°C,采用电子显微镜观测无合成双射流和开启合成双射流作用的水滴凝固结冰结霜过程.结果显示：水滴从下部向上逐渐凝固，并且水滴表面凝固速度大于内部凝固速度.由于水凝固为冰，密度减小、体积增大，使得水滴形态改变，顶端突出，变成锥形.由于合成双射流强迫产生对流换热，凝固水滴不会像无激励器作用时在表面生成针叶状的霜，而是在水滴表面均匀形成一层白色的颗粒状霜.随着时间推移，霜的厚度并没有增加，并且水滴的高度降低，凝固水滴的锥形尖端逐渐变得平坦，水滴与冷板平面的接触面积增加.

简介：报导了提高压电射流角速度传感器性能的途径.通过改进结构和工艺提高了压电射流角速度传感器的零位重复性、稳定性,减低了交叉耦合.实验结果表明:零位重复性从原来的0.2(°)/S提高到0.1(°)/S,交叉耦合从原来的2%减小到1%.

简介：采用放电测量和光学诊断技术对三电极等离子体合成射流激励器电特性及流场特性进行了实验研究,分析了放电电容、激励器腔体体积和射流出口直径对三电极等离子体合成射流流场分布及速度特性的影响.实验结果表明:三电极等离子体合成射流激励器放电过程包含触发、放电增强、放电衰减和电弧熄灭四个阶段,表现出典型的欠阻尼放电特征;等离子体合成射流流场包含射流主流、前驱激波和复杂的反射波系.放电电容、腔体体积和射流出口直径均存在一阈值,当电容和出口直径小于阈值、腔体体积大于阈值时,前驱激波以当地声速(约345m/s)恒速传播,否则前驱激波则以大于345m/s的速度传播,且与射流速度呈现相同的变化趋势,即随着放电电容和出口直径的增加而增大,随着腔体体积的增加而减小.

简介：等离子体合成射流控制技术因其具有不需要外部气源,工作频带宽,射流速度高,射流净质量通量为零,低功耗,激励器形式多样,环境适应性强等特点,成为了目前针对高速流场主动流动控制技术中应用潜能大、有望实现实际工程应用突破的流动控制装置.传统的等离子体激励器的出口多为垂直于流向或与流向成一定夹角,故垂直于流向的动量分量会对激励器的流动控制能力产生影响.为增强流向动量注入能力,拟设计一种新型的水平动量注入型等离子体合成射流激励器.本文主要内容有:采用外部电路电参数测量与高速纹影技术,对激励器常压下单周期工作特性与重频工作特性进行了初步研究.对水平动量注入型等离子体合成射流激励器的射流结构进行分析,探究该激励器工作频率对射流流场的流场特性与控制能力的影响.最后在高速纹影测量的基础上,开展了激励器高频工作时均出口动压的研究.实验表明:水平动量注入型激励器单周期射流初始速度达到220m/s单周期激波初始速度达到477m/s.此外,工作频率对于激励器的影响主要体现在对激励器控制范围的影响,当激励器工作频率增高时,在相同位置时激励器的动压输入能力下降.

简介：基于非结构/混合网格、耗散自适应2阶混合格式以及脱体涡模拟(detachededdysimulation,DES)方法开展了现代战斗机模型复杂分离流动的数值模拟,并与有限的平均气动力试验数据进行了对比,结果表明计算具有合理性,在此基础上进一步应用本征正交分解(properorthogonaldecomposition,POD)和动力学模态分解(dynamicmodedecomposition,DMD)方法对数值模拟流场的非定常特性进行了对比分析.研究表明飞行器背风区流场由一对边条涡的螺旋运动主导,旋涡破裂前在横向空间截面上流场是中性稳定的,同时主涡核的运动是多频耦合的.POD和DMD的对比分析则表明:两者模态配对的方式不同,但主要模态之间具有一定相关性;POD模态中包含多种频率的运动,而且能量较集中于主模态,流场重构效率更高;DMD则将流场的主要特征运动提取为一些单频模态的组合,同时能够给出模态的稳定性.

简介：微尺度流动能够一步到位地制备不同结构和功能、尺寸在微米量级的复合液滴.文章回顾了几种常见的基于复合液滴的微尺度流动方法,包括同轴电雾化、复合流动聚焦、微流控芯片、玻璃微毛细管等,并对各种技术的原理和进展进行了简要概括和分析.在这类流动中,不同种类的流体在一定的几何结构通道或外力场作用下平稳地拉伸成微细射流并最终破碎成复合液滴.在同轴电雾化和复合流动聚焦技术中,从毛细管流出的流体能够形成稳定的锥-射流结构,当外力作用改变时能够形成不同的流动模式.在微流控芯片和玻璃微毛细管技术中,流体被约束在固定管道内,不同管道构型下能够形成不同的流动形态.这些方法都采用纯物理机理,过程稳定、易于操作,制备的复合液滴粒径可控,单分散性好,微观结构可设计,在科学研究和工程实际中具有重要的应用价值.

简介：为了更加精确地模拟流动／运动耦合问题，建立了耦合动态混合网格生成、非定常流场计算和六自由度运动方程求解的一体化计算方法，并在统一框架内同时实现了松耦合与紧耦合方法．通过圆柱涡致自激振荡（vortexinducedvibration，VIV）的模拟，对不同时间精度的松耦合和紧耦合算法的优劣及适用范围进行了评估和分析；通过引入附加质量的概念，对耦合算法的稳定性进行了理论分析．研究表明：在流体的密度与物体的密度接近时，松耦合方法是不稳定的，必须采用紧耦合方法．最后利用耦合算法对二维鱼体的自主游动和钝锥三自由度自由飞过程进行了数值模拟，证实了理论分析的结论．

简介：文章以生物纳米通道及纳米孔中的离子传输及化学反应为背景,以离子流整流、电渗流整流、离子积累耗散模型为理论基础,使用有限元数值计算方法研究压力及电场交互作用下的锥形纳米孔孔内离子浓度分布及速度场分布现象.分析了不同电压下压力和电场的交互作用对锥形纳米孔中速度场、流场及浓度分布的影响.结果表明纳米孔孔内氢离子运动方向主要受电场方向影响.由于静电吸附效应,沿着孔壁流动的电渗流中的氢离子浓度会高于体溶液中的氢离子浓度.当电压较小时,流场方向主要受压力流的影响,当电压较大时,流场流动方向由电渗流带动的流体流动和压力驱动的流体流动共同决定.

简介：应用流体力学是钱学森提出的工程科学思想在流体力学领域中的体现,倡导从流动特征出发,建立相应的理论模型,然后运用数学方法求解得出理论结果,从而深入分析流动物理.文章以两个方向的研究实例来阐述应用流体力学的具体实践.

简介：开式凹腔作为超燃冲压发动机中增加掺混和稳焰的装置,其流动稳定性的研究对深入理解凹腔增加掺混和稳焰机理以及凹腔的设计有着重要的学术意义和工程应用价值.基于大涡模拟方法对超燃冲压发动机开式凹腔流动进行数值模拟,分别米用动力学模态分解（dynamicmodedecomposition,DMD）和本征正交分解方法（properorthogonaldecomposition,POD）对自激振荡流动进行稳定性分析.DMD方法可准确提取凹腔的振荡频率,与Rossitei＇模型以及压力脉动FFT分析得到的频率吻合较好,且DMD中对应Roster前3阶频率的模态在流动中的主导作用顺序也与FFT分析结果一致,自激振荡中RossiterH模态占据主导作用,同时DMD方法对Rossiter3阶以上模态频率的预测能力明显强于FFT分析方法.在对低频的提取方面,DMD方法比Rossiter模型更具有优势.与前6阶Rossiter模态对应DMD模态均缓慢收敛,主要表现为剪切层中的分离涡结构和中部及下游区域中的涡结构.前3阶不稳定模态中的分离涡结构主要集中在中部剪切层以及后缘附近区域.POD方法中较少的模态包含流场绝大部分的能量.但是,通过POD方法提取的模态频率在分辨率上效果不佳,提取到最低频率为Rossiter3阶模态对应的频率,且模态中均存在次频,次频与主频之间的耦合导致模态的形态相差较大.另外,与DMD方法相比POD方法无法判断所提取的模态的稳定性.

简介：文章从静力和动力学的角度简要回顾了关于沿内角的自发毛细流动研究的最近进展.作为一个通用几何形状,内角在地面微观尺度下或处于失重状态的航天飞行器系统内大尺度下为液体提供有效的输运通道.当一定的几何条件得到满足并且当毛细力远远大于体力比如重力的时候,沿着内角会发生自发毛细力驱动流动现象.从静力学的角度来说,本文讨论的自发毛细驱动流动和当特定的边界条件发生突然变化,比如重力作用突然消失时带有内角的容器内部单值有限高度的平衡自由面的非存在性有关系.Concus-Finn方法可以用来确定这样的平衡自由面在一个横截面处处一致的柱形容器内的非存在性.用这个方法可以推导出在失重状态下一个内角为2α的通常柱形容器里,当接触角小于π/2-α时,平衡曲面不存在.通常来说,沿内角的自发毛细驱动流动属于层流.利用尺度分析和摄动法,成功分析了该流动的动力学特性,并且推导出对设计有用的封闭形式的解析解.一个典型的结果是在黏性流的范畴里毛细面端点的移动和t~（1/2）成正比.

简介：文章利用CFD软件FLUENT中的自定义函数接口，将等离子体对中性气体的激励作用模型化为体积力引入Navier—Stokes方程，研究了等离子体气动激励诱导的平板射流，以及介质阻挡放电（dielectricbarrierdischarge，DBD）等离子体激励对NACA0015翼型大迎角分离流的控制作用．计算分析表明，多对电极等离子体激励器可以有效控制NACA0015翼型大迎角分离流动．

简介：对高超声速压缩拐角流动中Grtler涡特性及热流分布进行了实验研究.开发了温敏漆(temperaturesensitivepaint,TSP)系统,简要介绍了TSP技术的原理、文章所用的TSP涂料的标定曲线、辅助设备参数、实验过程数据后处理过程,采用基于离散Fourier定律的热流算法.研究在Ma=6低噪声风洞中进行,采用TSP技术,得到压缩拐角斜坡板上的热流分布图像,并对高低热流条带现象做出解释,与Grtler涡有对应关系.通过改变拐角角度及来流参数,获得了不同拐角和单位Reynolds数条件下的热流分布图像,分析得到压缩拐角斜坡上Grtler涡特性及热流分布在变参数条件下的变化规律.研究发现:当增加拐角角度或增大单位Reynolds数时,Grtler涡的波长减小,且涡的起始位置更靠近拐角;随单位Reynolds数增加,斜坡上热流值整体增加,热流峰值位置前移;峰值位置后,热流缓慢减小的区域与Grtler涡位置相对应.

简介：文章详细讨论了两类非对称涡流动诱发的模型摇滚运动．第1类是针对旋成体机身组合体模型，其摇滚运动是由前体非对称涡流动诱发的，运功形态呈现不确定性，由模型头尖部的扰动触发形成．文章提出了快速旋转头尖部扰动的控制技术，以抑制该类模型的大攻角摇滚运动．第2类是针对非常规机身的组合体模型，其摇滚运动的主控流动是非常规机身和机翼的前缘分离涡流动，这些流动是由组合体模型的边界条件确定的，从而运动形态具有很好的确定性．所以，这类模型的自由摇滚运动必须通过改变边界条件来改变诱发摇滚运动的流动，以达到抑制模型自由摇滚运动的目的．最后，文章还讨论了这类运动是由非对称的机翼涡涡强主控的．