渗透管道内流动问题的多解稳定性分析

来源 :北京科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ru438185839
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
具有膨胀或收缩壁面的渗透管道内的流动问题在工程和生物医学中有着广泛的应用。本学位论文主要考虑在一个具有膨胀或收缩壁面的均匀渗透管道中的黏性、不可压缩层流流动,给出此流动问题在壁面膨胀率取几个不同值时的多解情况,并对这些解进行稳定性分析。首先,给出壁面膨胀率α在[-5,3]这个范围内时的稳态问题的多个对称的相似解,并讨论得到的多解在相似形式的扰动下的时间稳定性。当-5≤α≤ 2时发现了三类解,当α=3时发现了四类解,这些解分别被标记为第Ⅰ,第Ⅱ,第Ⅲ和第Ⅳ类解。一方面,利用线性稳定性理论对这些解在对称、反对称和一般扰动下的时间稳定性进行分析。构造与这些扰动相关的边界条件下的特征值问题的二阶有限差分格式,并对其求解。发现-5≤α≤1/2时的第Ⅰ类解在某一个R(渗透雷诺数)的范围内是不稳定的,并且这些解的不稳定性由反对称扰动决定;而1 ≤α≤ 3时的第Ⅰ类解在其存在的R的范围内都是稳定的。其他类型的横速度剖面在管道中心和壁面之间有一个驻点的解(-5 ≤ α ≤3时的第Ⅱ类和第Ⅲ类解以及α=3时的第Ⅳ类解)总是不稳定的,其中一些在对称扰动下稳定的第Ⅲ类解在反对称扰动下不稳定,第Ⅳ类解的不稳定性由对称扰动决定。另一方面,通过直接求解扰动之后的非线性的时间依赖问题来验证线性稳定性分析的结果,发现两种稳定性结果是一致的。仅用相似形式的扰动来检验流动的稳定性是不完整的。进一步的,本文研究了解在一般形式的二维扰动下的稳定性。一方面,基于线性稳定性理论,建立了与流动方程相关的二维特征值问题,并使用在交错网格上的有限差分方法对其进行离散,得到广义特征值问题,并进行求解。线性稳定性分析表明,在考虑的壁面膨胀率在[-5,3]这个范围内,解的稳定性与相似形式的扰动下的稳定性相同,但是最不稳定的(对解的稳定性起决定作用的)特征值并不完全相同。另一方面,作为非线性稳定性分析或线性稳定性分析的验证,我们直接求解在这些流动模式上有一般形式的初始扰动的非线性二维时间依赖问题。结果表明,非线性分析的稳定性与线性稳定性分析的结果一致。最后,本文通过检验稳态流对三维扰动的稳定性来完善稳定性结果。这里主要考虑第Ⅰ类解的稳定性,因为其他类型的解在二维扰动下都是不稳定的。首先,基于线性稳定性理论和一种特定形式的三维扰动,得到一个二维特征值问题并用交错网格上的有限差分方法对其进行求解。发现在参数(壁面膨胀率和渗透雷诺数)取某些值时的解对这种形式的三维扰动比二维扰动更不稳定。进一步的,考虑了一般形式的三维扰动,得到一个三维特征值问题并用交错网格上的有限差分方法对其进行求解。结果显示临界渗透雷诺数比二维扰动下的更大,也就是解对三维扰动更不稳定。同时发现横速度剖面在管道中心和壁面之间有驻点的流动都是不稳定的。此外,随着壁面膨胀率的值增加,临界渗透雷诺数增加,也就是壁面膨胀对流动有失稳作用,壁面收缩对流动有稳定作用,并且膨胀率越大时的解对三维扰动越不稳定。
其他文献
物理是一门探究性学科,科学探究无论是作为教学手段还是作为核心素养,在物理教学中占据着重要地位。学习进阶理论也是近几年科学教育界的研究热点。本研究针对传统物理教学中的弊端,将科学探究作为教学手段,以学习进阶理论为指导,将高中物理知识划分进阶层级,进行阶梯式的设计。研究如何基于科学探究对高中物理知识进行进阶式的教学,提出该教学模式框架以及教学设计的流程与模型,并检验这种教学模式框架与教学设计在物理课堂
学位
刈割和放牧被认为是草地管理的两种有效措施,不合理的放牧直接影响草地健康和可持续发展,如何科学合理的制定草地管理制度、保护和恢复草地固有的结构和功能,对草地生态服务功能和社会价值具有重要意义。本研究以毛乌素沙地南缘宁夏盐池县温性荒漠草原为研究对象,设计三种刈割处理方式:刈割去除(A)、刈割就地覆盖(B)和刈割就地覆盖+添加覆盖(C)和三种刈割频次:一年一次刈割(A1、B1、C1)、一年两次刈割(A2
学位
<正>最近,笔者就化工安全生产的安全观问题与国内化工安全专家、中国化学品安全协会党委书记、常务副会长兼秘书长路念明有一番交流。笔者深感收获颇大,特在此转录。笔者:党的二十大报告中没有专门提安全生产一词。对此您如何理解?路念明:关于安全生产,党的二十大报告与十八大以来的论述既一脉相承,又不断深化。
期刊
本论文以吲哚里西啶生物碱为研究切入点,开展了蛙皮毒素类吲哚里西啶生物碱5-epi-167B和异戊烯基吲哚里西啶生物碱Notoamide这两类生物碱的合成研究。论文内容主要包括以下三个部分:第一章文献综述;第二章蛙皮毒素类吲哚里西啶生物碱5-epi-167B的合成;第三章异戊烯基吲哚里西啶类生物碱Notoamide的合成研究。论文的第一部分介绍了吲哚里西啶生物碱的分类、分离及活性,该类生物碱具有强大
学位
环境污染与能源危机是全球发展亟需解决的重大问题。生物质资源具有天然可再生特性,可从源头解决资源的不可持续问题。生物质基材料具有来源丰富、绿色环保、价格低廉及优异的生物可降解性和生物相容性等特点,能够为现有环境与能源问题提供“绿色”解决之道。生物质材料(尤其是聚多糖类)具有丰富的碳元素,是一种良好的碳材料原料,而碳气凝胶具有轻质、多孔、导电等优点,可用作超级电容器电极材料。因此,利用生物质材料制备碳
学位
在经济飞速发展的今天,企业为我国经济增长有着不可忽视的作用,虽然是创造利益的泉源、国民经济的细胞,但也承担着在经济市场中的压力。对企业发展而言,客户对产品和服务的盼望越来越高,不仅有速度要求也有质量要求。尤其是电子政务行业,我国高度重视数字政府的建设,将其作为推进数字中国发展、实现经济高质量振兴的重要手段和引擎。在国家加快数字政务的建设中,如何保证数字化项目的质量,也是各级政府及相关企业正在思考的
学位
ERP(企业资源计划)管理系统融入计算机科学与先进理念,可协调管理公司的数据流、资本流与物流,并可为公司的科研决策提出参考,以提高公司的科技水平与发展核心竞争性。ERP系统的成功实施将推动企业效率提升、管理变革以及结构优化。但是,根据数据计算,中国公司ERP项目执行的成功率并不高,按期、按计划、按目标顺利执行的中国公司,仅占10%至20%;未能实现目标,或效益不理想的公司约占了30%至40%;但失
学位
2013年中国提出“一带一路”倡议以来,中国奉行“向西看”战略,阿拉伯世界普遍奉行“向东看”战略,双方从近代以来的“背靠背”重新回归古丝绸之路时期的“面对面”,在政治互信、能源合作、经贸往来和文化交流等方面逐渐形成共生关系,中阿在对方整体对外关系中的地位不断上升。中阿人文交流基于双方共同的历史和文化记忆,在思想、文化和人员交流中促进共同意识的产生和思想碰撞,从而彼此增强友好度、信任感和亲和力。中阿
学位
公共产品作为全球治理的产物,自二战之后发展迅速。美国作为布雷顿森林体系的主要建构者和冷战之后的唯一超级大国,长期掌握着全球公共产品供给与维护的主导权。但自2008年国际金融危机以来,美国对全球公共产品的供给能力和供给意愿呈现边际递减趋势;相应地,由其主导的全球公共产品日益出现了功能缺位与能力不足等问题。尤其是特朗普政府执政以来,美国先后采取了一系列具有浓厚保护主义和单边主义色彩的对外政策,加剧了全
学位
目前,中墨关系面临着巨大的贸易差距。研究表明,墨西哥有超过600亿美元的巨额贸易逆差。《美-墨-加贸易协定》(USMCA)和中美贸易战等因素直接影响了世界舞台。本研究旨在确定如何加强墨西哥和中国的双边关系和合作,以改善墨西哥的经济状况。考虑到1972年至2019年的经济、政治和外交演变,本研究运用全球化理论的方法来解释墨西哥与中国相比在贸易、外交和政治上的弱势。通过考察多年来的中墨身份与角色,本文
学位