【摘 要】
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针对非牛顿幂律流体流体在无限大旋转圆盘附近的流动问题,在吸附边界条件下,采用广义Karman相似变换,将控制方程组化成常微分方程组.再利用改进的多重打靶法和Runge-Kutta法对非线性两点边值问题进行数值计算,并通过数值模拟对旋转盘上的三维流动进行研究,分析幂律指数、渗透参数对流动的影响.
【机 构】
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北京科技大学数理学院应用数学系,北京100083 北京科技大学机械工程学院热能系,北京100083
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针对非牛顿幂律流体流体在无限大旋转圆盘附近的流动问题,在吸附边界条件下,采用广义Karman相似变换,将控制方程组化成常微分方程组.再利用改进的多重打靶法和Runge-Kutta法对非线性两点边值问题进行数值计算,并通过数值模拟对旋转盘上的三维流动进行研究,分析幂律指数、渗透参数对流动的影响.
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在稳定的三维轴对称层流对撞流流场中分别使用直接模拟蒙特卡洛(DSMC)方法与确定性轨道跟踪的方法检测颗粒碰撞事件,配合硬球模型进行颗粒碰撞后处理,重点研究了不同尺寸,不同载荷下的颗粒对于撞击区中颗粒碰撞率的影响.
采用高精度直接数值模拟方法(虚拟区域法)来模拟液囊体弹性颗粒在DLD装置中的运动,研究了颗粒变形对分离临界直径的影响.结果表明当颗粒变形度小于一临界值时,临界直径随颗粒变形增加而减小,当超过临界值时,临界直径随颗粒变形增加而增加.
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用欧拉-拉格朗日模型对浆态鼓泡床反应器内的瞬态气-液-固三相流进行了数值模拟.对浆态鼓泡床反应器内的液态流动用欧拉方法进行了数值模拟,用拉格朗日轨道模型模拟了颗粒和气泡的运动.计算结果与实验结果吻合良好.
以降雨击溅问题为背景,综合使用基于Lagrange描述的SPH方法和Euler描述的耦合Level Set-VOF方法这两种数值方法对不同参数条件下飞溅形态的特征及其演化机理进行数值模拟,通过比较Lagrange结果与Euler结果,分析大We数浅垫层击溅问题中表面张力的作用形式和作用时机,讨论驱动飞溅形态演化的驱动因素,以期深化对该条件下击溅形态演化的认识.
研究了广义Jeffreys流体在多孔介质中由于平板的突然启动而引起的流动问题,即Stokes第一问题.在描述多孔介质中黏弹性流体流动运动性质的本构方程和Darcy定律中均引入了分数阶微积分算子,建立了广义Jeffreys流体的分数阶本构方程,并根据其给出了分数阶修正的Darcy定律的现象逻辑学模型.
研究了流体的黏弹特性与旋转的Coriolis效应之间的相互作用如何影响多孔介质内热对流的不稳定性.得到了黏弹性流体在多孔介质内热对流启动时的临界瑞利数,分析了黏弹性参数和Coriolis效应对热对流失稳的影响.结果表明,黏弹性流体的热对流失稳可能存在两种不同的模态:静态对流、振荡对流.对于多孔圆环柱当旋转强度较大时,随着圆柱半径的变化,静态对流和振荡对流交替作为热对流失稳的优先模态.
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研究了N幂律扩散下由表面的浓度梯度引起的非牛顿幂律流体Marangoni对流边界层问题数值解.假定表面张力与表面浓度梯度成二次函数关系,忽略温度梯度对表面张力的影响.浓度方程考虑广义的扩散过程(N幂律扩散),并且假定表面处存在流体的抽吸喷注和化学反应.
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