流动稳定性

摘要： 激波是指传播速度大于声速的扰动波波面前后流场速度、温度、压力等物理量呈现强间断.激波及其诱导的复杂流动广泛存在于核聚变能源、航空发动机、国防尖端武器等重大工程应用中已成为高速流动领域的重要前沿研究方向在高速空气动力学、涡动力学、流动稳定性、湍流生成演化机理等方面有着重大的科学意义.目前我国学科前沿研究和国家空天科技领域的重大需求带给激波和激波管领域的科技工作者一个新的机遇.然而由于在实际工程中存在极端环境条件已有实验数据非常有限缺乏深刻的物理机理认识深入开展与之相关的基础科学问题研究至关重要.

摘要： 压气机流动稳定性自适应控制是未来智能航空发动机的一项关键技术.基础研究需要回答3个关切:如何描述系统的稳定性?如何改变系统的稳定性?如何监测系统的稳定性?为此,本团队在压气机流动稳定性通用理论、壁面阻抗边界扩稳方法和在线实时失速预警技术等3个方面开展了系统深入的研究工作.(1)所发展的叶轮机流动稳定性通用理论既能包含流动非均匀性又能考虑叶片几何,计算高效,预测精度高,为压气机气动/稳定性一体化设计提供了可靠的评估工具.(2)所发展的基于壁面阻抗边界调控策略的SPS(stall precursor-suppressed)机匣处理和泡沫金属机匣处理在扩稳、降噪和保持系统气动性能方面取得实质性进展,采用等价分布源方法建立了包含机匣处理影响的压气机失速起始预测模型,对SPS机匣处理和泡沫金属机匣处理关键结构参数进行敏感性分析,使其具有明确的理论设计准则.实验结果证实,SPS机匣处理通过抑制失速先兆波的非线性演化达到扩稳的目的,在扩稳的同时可以保持压气机的压比和效率特性;泡沫金属机匣处理可以实现扩稳和降噪的双重效果,也具有良好的工程应用前景.(3)所发展的基于气动声学原理的实时失速预警方法将压气机失速预警时间提高到秒量级以上,能够在线监测系统稳定性.综合上述理论预测方法、扩稳技术和实时失速预警技术,发展了闭环反馈自适应控制方法,为未来智能航空发动机提供了一种自适应扩稳控制技术.

摘要： 气动技术向流动“可变、可控”的转变将促进大量新型、高性能飞行器的出现和发展是空气动力学的重要发展趋势之一.我国著名空气动力学专家庄逢甘院士曾指出“21世纪的空气动力学将首先在流动控制领域取得重大突破”.2020年美国DARPA正式启动主动流动控制飞行器研究计划CRANE项目目的是将主动流动控制作为核心技术融入飞行器设计以发展下一代革命性飞行器.主动流动控制技术适用于多种流动现象能起到推迟/提前转捩、抑制/促进流动分离、增强/减弱流动稳定性等作用从而实现航行器增升减阻和降低噪声、甚至实现飞行控制.研究主动流动控制技术与流场⁃声场⁃温度场多场演化分析其流动控制机理与特性可为未来先进飞行器设计奠定技术基础.

摘要： 2021年5月,北京大学助理教授韦东奕接受了采访,意外地因手提一瓶矿泉水和一袋馒头的朴素形象走红。走红的原因,是他质朴、腼腆的形象和在数学方面令人惊艳的天赋实力形成了极大的反差。韦东奕被网友们称为"北大韦神"。他曾连续两届获IMO(数学国际奥林匹克竞赛)满分金牌,本科期间几乎包揽丘成桐大学生数学竞赛各项目金奖,获得过首届阿里全球数学竞赛金奖……2021年,他荣获"2021达摩院青橙奖",获奖理由是:他发展了预解估计方法和波算子方法,解决了流动稳定性的数学理论中的一系列重要的公开问题。

摘要： 双层线路在高峰期时,车辆规划计算最优解过程中为每个约束条件都分配一个最优解,会极大地浪费计算资源。车辆物流线路规划过程中,约束条件不均衡的天然特性,会导致规划过程车辆的流动稳定性受到影响。针对约束条件不均衡,对车辆双层线路规划流动稳定性影响的问题展开研究。构建了车辆物流线路双层规划Stackelberg模型,上层部分主要用于约束车辆物流线路的容量以及结构,排除不可用路线;下层部分主要对车辆物流线路实施均衡化配流,防止过多的车辆拥挤在同一路线中。利用模型将调度业务整合到高容量的路线中调度。在模型中加入调度资源缓存技术,保证调度过程的稳定性。实验结果表明:与使用单一模型求解相比,使用该模型进行调度业务疏导,可以在很大程度上获得更稳定的性能,解决了车辆物流线路规划流动稳定性问题。

摘要： 本文采用全三维定常数值模拟的方法,对NASA Stage35跨声速压气机转子叶尖区域的流动特性进行研究,开展了网格独立性验证,通过与试验结果数据进行对比,确定了最优网格数量,核准了商用CFD软件的可靠性,计算获得的性能特性曲线和基元级性能与试验数据结果具有较好的一致性。通过对NASA Stage35转子叶尖区域流动特性分析表明:压气机发生流动失稳现象极有可能是由于在转子叶尖区域近压力面侧形成的低速流团堵塞叶栅通道造成的。在近失速工况,泄漏流和主流相互作用形成泄漏涡,泄漏涡和叶片前缘激波在流道中发生强烈干涉。同时,叶尖间隙泄漏涡经过激波后膨胀,间隙泄漏涡发生破碎,结构发生巨大变化,造成转子近叶尖区域的低速流团。

摘要： 流动稳定性问题常常归结于巨型非对称矩阵特征值问题。多数求解巨型非对称矩阵特征问题的算法均是经基本的Arnoldi算法演化而来。首先简述基本的Arnoldi算法;其次简述基于Arnoldi算法的几类变体,如显式重启Arnoldi算法,隐式重启Arnoldi算法与多重隐式重启Arnoldi算法;最后基于Arnoldi算法及其变体结合谱位移技术求解计算流动稳定性问题,并通过数值实验比较可知结合谱位移技术的多重隐式重启Arnoldi算法的求解效率最高。

摘要： 受控小扰动对流动稳定性与流场结构的调制作用具有潜在价值,但机理和失稳过程目前尚未完全明确。采用格子Boltzmann数值方法,对声场扰动条件下平行剪切流失稳过程开展了直接模拟研究,探讨了流动失稳的机理。研究表明,点源声场作用下的剪切流失稳形式依赖于激励声波的波长—文中定义为长波模式和短波模式,声波振幅的空间分布不均匀性是剪切层失稳的重要诱因。在短波模式下,受多普勒效应影响,剪切层上下两侧声波叠加效应导致流动上游区域压力脉动的波包结构;该结构的波长与剪切层失稳波长匹配,诱导流动失稳发生。在长波模式下,剪切层上声源垂直入射区首先失稳,剪切层对声波反射的方向选择性导致声压波动振幅分布的对称性破缺,且失稳区压力波动波长随时间推进而逐渐减小。当该波长落入剪切层失稳波长范围内时,剪切层流动开始失稳。

摘要： 能源可持续发展及国家经济的高质量发展使得深度调峰成为火电发电技术中不可缺少的一部分,超临界褐煤锅炉炉膛较大、质量流速较低的特点对确保水冷壁充分冷却和低负荷流动稳定较为不利。针对某电厂超临界660 MW褐煤锅炉,为确保其在深度调峰负荷时安全稳定运行及提高机组的调峰运行经济性,采用将水冷壁流动网络系统等效为流量回路、压力节点和连接管3类元件的方法,根据节点与回路所遵循的守恒定律,通过对648 MW负荷下计算结果与实炉测量数据对比,验证了模型的准确性,进而对炉膛深度调峰198 MW(30%BMCR)负荷下验证水冷壁水动力安全性参数进行计算分析。由计算结果可得,198 MW负荷下,水冷壁下炉膛最大质量流量偏差为3.03%,上炉膛最大偏差为13.66%,上、下炉膛最大汽温偏差分别为9.6°C、9.7°C,最高外壁温度为473.8°C,汽温偏差与最高外壁温均在合理范围内,保证了30%BMCR深度调峰负荷时水动力运行的安全性,并且不会发生流动不稳定,对超临界褐煤锅炉进一步突破深度调峰最低负荷的限制具有重要意义。

摘要： 圆柱绕流是典型的振荡器流动,扰动在空间固定位置随时间增长,诱导尾迹转捩,从而增大柱体振动与流场噪声.本文通过在圆柱迎流面、背流面以及全圆柱表面放置电磁激活板产生流向电磁力,调控二维基态流,降低尾迹中扰动增长率,实现转捩模态改变. Floquet稳定性分析发现,迎流面控制中转捩模态A和B的增长率变化较小,而背流面和全圆柱控制中两种模态的增长率均随电磁力控制参数的增大而减小.分析椭圆不稳定和双曲不稳定诱导的无黏增长率发现,迎流面控制中尾迹高无黏增长率与无控制时相似,而背流面和全圆柱控制中均随电磁力作用参数的增大而减小.三维直接数值模拟发现圆柱尾迹三维形态在背流面控制和全圆柱控制中由模态B转变为模态A,与Floquet稳定性分析结果吻合.此外,当圆柱尾迹形态发生变化后,背流面控制和全圆柱控制下圆柱所受的阻力分别降低了15.2%和14.4%.

摘要： 高超声速边界层流动不稳定性和转捩是航空航天领域的关键基础问题之一飞行器的气动特性和热防护对层流转捩为湍流导致的气动力和气动热的变化极为敏感，高超声速边界层从层流转捩成为湍流，可以使飞行器表面摩擦阻力和壁面热流大幅度增加，从而对飞行器的气动设计、姿态控制、燃料消耗、结构设计和热防护产生重要影响为了研究高超声速边界层的流动稳定性和转捩机理，在高超声速炮风洞中，采用铂薄膜热电阻温度计壁面脉动热流测量技术，在自由来流马赫数6的高超声速炮风洞中，对半锥角为5°的尖锥模型，进行高超声速尖锥边界层流动稳定性和转捩的实验测量研究对测量得到的壁面脉动热流信号进行多尺度连续子波变换，分别用分尺度子波双谱和互双谱进行分析，利用条件采样和相位平均的方法提取出壁面脉动热流时间序列信号中的不稳定扰动波的相位平均特征波形及其沿尖锥表面流向的演化特征，分析不稳定扰动细节随边界层流向的发展和演化通过分析，清楚地辨识到在高超声速边界层流动中第一模态和第二模态扰动的发展和演化过程，发现各个特征频率扰动之间的耦合作用明显，通过子波系数模极大值方法检测壁面脉动热流信号的局部扰动，并利用条件采样和相位平均的方法，提取出不稳定扰动波的相位平均特征波形及其沿尖锥表面流向的演化特征。

摘要： 在气井在生产过程中,认为气井产量低于临界携液流速,会积液停喷,但实际生产过程中不少气井产量较低,仍然能够长期维持低产量的不稳定自喷.根据实际情况分析,气井达不到临界携液流速后,会发生积液,但是如果气井地层压力足够,气井实际上是可以继续以不稳定带液生产,直至地层压力降到某个程度或是积液量到某一高度的情况下,气井才可能积液停喷.为了表征气井的生产情况,文章结合气井携液模型和系统节点分析方法,解释了气井不稳定生产的现象,同时将气井进行动态分类,达到了掌握气井生产动态和制定措施建议的目的,为气井的动态管理提供了依据.

摘要： 本文主要想说明有些气动声学和气动光学问题可以从流动稳定性的角度加以分析.举的例子一个是航空发动机外罩后缘裙边的降噪机理,另一个是在高速飞行器光学窗口采用氦气作为冷却工质可以带来的好处.这两个问题实际都牵涉剪切层的稳定性问题.航空发动机后缘存在由外罩外的流动和外涵道的流动所形成的剪切层,其不稳定性产生的大涡结构是重要的噪声源,而裙边的出现则降低了剪切层的不稳定性,从而降低了大尺度结构的增长率和幅值.对应Lighthill的气动声学理论,声源项中雷诺应力的二阶导数项也相应大幅减小,从而降低了噪声.对于光学窗口的喷流问题,外流和喷流形成极不稳定的剪切层,从而会产生大尺度结构,导致严重的气动光学效应.从流动稳定性角度分析,若改用氦气作为冷却工质,可大大降低剪切层的不稳定性及不稳定波的频率,或者使有害的扰动波的幅值降低,或者甚至可避免产生有害的扰动,从而改善光学窗口的品质.

摘要： 在深海油气田开采中，采用水下生产系统是降低开发成本、实现油气田有效开发的先进措施。其中水下分离器在整个水下生产系统中扮演着关键角色，其在海底完成气液分离或油气水分离。为研究水下柱状两级气液旋流分离器的分离性能及适用范围,对其进行了室内试验,测定了不同升气管直径和不同插入深度下柱状两级气液旋流分离器的分离效率、压降及出口粒径;通过改变气液比,测试了不同入口流型下分离器的抗段塞流冲击能力.实验结果表明,水下柱状两级气液分离器可以高效地分离气流中携带的液滴和固体颗粒,对不同气液流量均有很好的适用能力和流动稳定性,可以广泛应用于海底的气液分离.

摘要： 自然循环条件下,蒸汽发生器部分U型管内存在倒流现象,对反应堆非能动安全产生负面影响.本文在现有研究基础上,通过对基本守恒方程无量纲处理,采用线性扰动分析理论,推导得到特征格拉晓夫数随雷诺数的变化规律,当U型管格拉晓夫数高于特征格拉晓夫数时,管内流动是不稳定的,会出现倒流现象;在此基础上,以某型蒸汽发生器为对象,对U型管束流动稳定性进行判断,通过与现有判别方法进行对比,验证了本文建立的U型管内流动稳定性判别方法.本文所获得结论可以为蒸汽发生器优化设计提供一定的理论支持.

摘要： 近年来,微尺度条件下的化工、医药、传热与能源利用等系统的研究已经成为极具潜力和挑战性的课题.超临界CO2流体作为一种天然替代性环保工质,在相关细微尺度下已证明具有良好的热力学性能.本研究采用了数值计算的方法对近邻界CO2流体在微通道内流动稳定性和换热特性进行了系列的探索.研究发现,在靠近临界点的相对较宽泛的区域内,流体具有强膨胀特性和低热扩散特性,从而在微尺度条件下产生局部漩涡流动,大大促进了微尺度的混合和对流换热效率.进一步,研究针对这种微尺度局部涡动进行了机理分析和应用性参数估计,获得了微通道内近邻界流体瞬态换热和混合的基本特性.本研究希望能够为相关的近邻界流体特性与微尺度工艺过程研究提供有益的参考。

摘要： 采用非稳态的数学模型数值研究了具有侧壁对称进风结构的方腔内混合对流换热问题,研究重点为不同进风角度θ对方腔内流动和换热的影响,θ分别取00、200、450及700.计算结果表明,进风角度对方腔内混合对流换热解的影响是显著的,当进风角度θ为00时,最先失稳产生Hopf分岔;随着系统的失稳,对于具有完全对称的几何结构和边界条件的侧壁对称进风方腔,也可能得到非对称的流场和温度场,即对称破缺,此时,左右壁面的Nux和Nuy的值并不相等;此外,研究结果表明当进风角度θ从00增大到700时,相应的Nux随之降低,θ为00时Nux最高.总体上,对于任意进风角度,Nux的变化趋势是随Ri的增大而增大,随Re的升高而升高.但在解对理查森数Ri的取值很敏感的区域,如Re为2000,0＜Ri＜0.5时,Nux和Nuy的值并不随Ri的增大而单调递增,而是存在波动.

摘要： 采用CATHARE对两相自然循环系统的压降震荡性流动不稳定进行了数值模拟.计算结果表明,两相自然循环系统中,自然循环回路与稳压器之间的压降震荡是导致流动不稳定出现的主要原因.通过限制自然循环回路与稳压器之间的流量波动,可以防止两相自然循环出现流动不稳定.

摘要： 采用CATHARE对两相自然循环系统的压降震荡性流动不稳定进行了数值模拟.计算结果表明,两相自然循环系统中,自然循环回路与稳压器之间的压降震荡是导致流动不稳定出现的主要原因.通过限制自然循环回路与稳压器之间的流量波动,可以防止两相自然循环出现流动不稳定.

摘要： 采用CATHARE对两相自然循环系统的压降震荡性流动不稳定进行了数值模拟.计算结果表明,两相自然循环系统中,自然循环回路与稳压器之间的压降震荡是导致流动不稳定出现的主要原因.通过限制自然循环回路与稳压器之间的流量波动,可以防止两相自然循环出现流动不稳定.

摘要： [课题]本发明提供不改变LiPF6的结构而提高热稳定性、使含有LiPF6的溶液稳定化的方法，热稳定性提高的非水二次电池用电解液和热稳定性提高的非水二次电池。[解决手段]在含有LiPF6的溶液中存在相对于LiPF6以摩尔比计为0.001~2倍量的以下列通式(I)表示的磷酸酯氨化物：式中，m表示1或2的整数，R1、R2表示碳原子数为1~6的分支或直链的烷基和/或具有不饱和键的烃基；其中，R1和R2可具有选自烷氧基、氨基、烷硫基、饱和杂环基、不饱和杂环基和氟原子的取代基，R1与R2可相互键合而形成5~8元环的环状结构；R3表示碳原子数为1~6的分支或直链的烷基，或碳原子数为1~6的分支或直链的含氟烷基。

摘要： 叙述了基于负载在氧化铝上的钴的费托催化前体的制备方法，所述氧化铝任选地含有多达10wt％的二氧化硅，所述方法包括：a)用硅化合物处理氧化铝，所述硅化合物选自具有通式(I)Si(OR)4－nR’n的那些，其中n为1～3，其中，R’选自具有1～20个碳原子的伯烃基；其中，R选自具有1～6个碳原子的伯烃基；b)干燥并随后煅烧在步骤(a)结束时所得到的改性的载体，从而获得硅烷化载体；c)随后将钴沉积到在步骤(b)结束时所得到的硅烷化载体上；d)干燥并随后锻烧在步骤(c)结束时所得到的负载的钴，从而获得所述最终的催化前体；上述最终的催化前体中衍生自具有通式(I)的化合物的SiO2含量为4.5～10wt％。

摘要： 本发明公开了一种精确模拟流动阻力的多通道流动不稳定性实验装置，该实验装置包括进口联箱、出口联箱、流道组件、绝缘层和承压壳；所述流道组件和绝缘层设置在所述承压壳内；所述流道组件由至少两个流道组成，所述流道组件的一端通过进口端盖嵌入进口联箱，另一端通过出口端盖嵌入出口联箱；所述绝缘层设置在所述流道与流道之间，用于所述承压壳和流道组件之间的绝缘；所述承压壳用于承受流道内工作介质传递的压力。本发明通过采用嵌入式的通道设计实现了更贴近实际并联多通道换热器内的流动不稳定性特性的研究，解决了传统分离式并联通道之间进出口阻力对流动不稳定性特性的影响的问题。

摘要： 本发明公开了一种流动不稳定性测量系统及不稳定类型识别方法，包括：制冷剂储液罐、半导体制冷片、加热片、过冷器、微型磁力驱动泵、第一压力传感器、第一压差传感器、缓冲器、第二压力传感器、过滤器、体积流量计、第二压差传感器、预热段入口压力传感器、预热段入口热电偶、预热段、预热段直流电源、预热段压差传感器、实验段入口热电偶、光滑铜管、实验段、实验段直流电源、实验段热电偶、实验段出口热电偶、实验段压差传感器、实验段出口压力传感器、冷凝器、水箱、大流量齿轮泵、透明四氟管和水管；本发明具有能够测量出系统中各重要组件进出口的压力变化，并根据各重要组件压降大小，实现对系统局部进一步优化，提高系统的稳定性。

摘要： 本发明提供不改变LiPF6的结构而提高热稳定性、使含有LiPF6的溶液稳定化的方法，热稳定性提高的非水二次电池用电解液和热稳定性提高的非水二次电池。在含有LiPF6的溶液中存在相对于LiPF6以摩尔比计为0.001~2倍量的以下列通式(I)表示的磷酸酯氨化物：式中，m表示1或2的整数，R1、R2表示碳原子数为1~6的分支或直链的烷基和/或具有不饱和键的烃基；其中，R1和R2可具有选自烷氧基、氨基、烷硫基、饱和杂环基、不饱和杂环基和氟原子的取代基，R1与R2可相互键合而形成5~8元环的环状结构；R3表示碳原子数为1~6的分支或直链的烷基，或碳原子数为1~6的分支或直链的含氟烷基。

摘要： 一种含有含磷的酸和含磷的酸的酯、并可用于改善含有聚酯、共聚酯碳酸酯、聚碳酸酯及其混合物的聚合物的物理和化学性能的组合物，一种使用所述组合物处理所述聚合物的方法，以及含有所述聚合物和所述组合物的制品。

摘要： 本发明属于磁性材料技术领域，涉及一种高稳定性永磁材料的稳磁方法，包括：将永磁体充磁至饱和态；将永磁体依次放入稳磁工装内，其中，相邻两个永磁体相对端的磁极相同；然后将稳磁工装放于真空炉管内，抽真空，以10～15°C/min升温至600～750°C，保温0.1～5min，然后以20～30°C/min冷却至室温，得到高稳定性永磁材料。本发明稳磁方法可以获得磁畴结构更加均匀的永磁体，降低磁通不可逆损失，进一步提高永磁体在应用过程中的温度稳定性及时间稳定性。

摘要： 一种用于提高化妆品高温稳定性和低温稳定性的乳化剂及其用途，超级乳化剂SE‑300用于W/O型化妆品提高化妆品超高温和/超低温存储下的性能稳定的用途，所述超高温为60°C至80°C，所述超低温为‑30°C至‑40°C，所述性能为变稀、变色和分层中的一种或多种，其中超级乳化剂SE‑300具有大幅增加W/O界面厚度，提升乳化界面致密性的特点，宏观表现为强大的高低温稳定性能。

摘要： 本发明涉及用于提高聚合物(A)的储存稳定性和/或运输稳定性的方法，所述方法包括以下步骤：a)提供选自由以下组成的组的聚合物(A)：乙烯和C4至C12α烯烃共聚单体的共聚物、丙烯共聚物及其另外含有包含可水解硅烷基团的共聚单体单元的混合物；b)提供选自由以下组成的组的稳定剂(B)：位阻酚、烷基三烷氧基硅烷、烯基三烷氧基硅烷及其混合物；c)混合聚合物(A)和稳定剂(B)以获得稳定的聚合物组合物(I)；并且d)将步骤c)中获得的所述稳定的聚合物组合物(I)转移到包含至少一个阻挡层的容器中。另外，本发明涉及稳定剂(B)用于提高在具有阻挡层的容器中储存和/或运输的聚合物(A)的储存稳定性和/或运输稳定性的用途。

摘要： 本发明公开了一种基于Lyapunov稳定性理论的车辆稳定性控制方法，包括以下步骤：基于二自由度车辆动力学模型，建立稳定性控制动力学模型；利用Lyapunov稳定性理论，设计模型参考自适应控制器；根据设计的模型参考自适应控制器，求解出自适应前馈增益Ku和自适应反馈增益Kp；根据自适应前馈增益Ku和自适应反馈增益Kp，车辆能够动态调整附加的汽车附加横摆力矩，实现对车辆稳定性的实时控制。该方法基于车辆动力学模型，通过Lyapunov稳定性理论可以求得模型参考自适应系统的自适应律，同时能够保证控制系统的稳定性，使车辆能够有很好的控制效果，在一定程度上改善了车辆稳定性控制时控制精度和实时性等要求。