湍流混合

摘要： 2014年5月17—18日“东方红2号”科考船在黄海捕捉到一次海雾过程中的重力波活动迹象。本文利用船测、卫星云图和再分析资料,结合中尺度模式天气研究和预报系统(WRF,Weather Research and Forecasting)模式下嵌套的大涡模式(LES,Large-Eddy Simulations)模拟,对此次海雾进行研究,分析重力波在海雾生成和发展阶段的作用。分析表明:(1)此次海雾过程中船载激光测风雷达测得的重力波波长800~1000 m,周期6~8 min,位相向东北方向传播,相速约2 m/s;船载自动气象站和涡动相关通量观测系统记录的能见度、温度和垂直速度等存在周期为5~8 min的规律振荡;中分辨率成像光谱仪(MODIS)卫星显示的海雾云图上呈现了与重力波有关的滚轴状特征。(2)垂直速度振幅增大,伴随降温、增湿,在原来已经接近饱和的气层中,增强的湍流混合作用使混合层空气达到过饱和并发生凝结,液态水含量增大,在长波辐射冷却机制共同作用下,海雾生成并发展。(3)基于WRF模式下嵌套LES模式,较为准确地重现了海雾过程中出现的重力波特征,模式结果验证了重力波对海雾的发生起到触发作用。

摘要： 采用介观格子Boltzmann方法模拟界面张力作用下三维流体界面的Rayleigh-Taylor(RT)不稳定性的增长过程,主要分析表面张力对流体界面动力学行为及尖钉和气泡后期增长的影响机制.首先发现三维RT不稳定性的发生存在临界表面张力(σc),其值随着流体Atwood数的增大而增大,且数值预测值与理论分析结果σc=(ρh−ρl)g/k^(2)一致.另外,随着表面张力的增大,不稳定性演化过程中界面卷吸程度和结构复杂性逐渐减弱,系统中界面破裂形成离散液滴的数目也显著减少.相界面的后期动力学行为也从非对称发展转向始终保持关于中轴线对称.尖钉与气泡振幅在表面张力较小时对其变化不显著,当表面张力增大到一定值后,可以有效地抑制尖钉与气泡振幅的增长.进一步发现,高雷诺数三维RT不稳定性在不同表面张力下均经历4个不同的发展阶段:线性阶段、饱和速度阶段、重加速和混沌混合阶段.尖钉与气泡在饱和速度阶段以近似恒定的速度增长,其渐进速度的值与修正的势流理论模型结果一致.受非线性Kelvin-Helmholtz旋涡的剪切作用,尖钉与气泡随后的增长被加速,导致在重加速阶段的演化速度超过势流模型的解析解.重加速阶段不能持续发展下去,尖钉与气泡在不稳定性后期的增长速度会随时间上下波动,这表明不稳定性的演化进入了混沌混合阶段.通过数值分析,证实了三维RT不稳定性在后期的混沌混合阶段具有二次增长的规律,并且尖钉与气泡增长率总体上随着表面张力的增大而逐渐减少.

摘要： 利用中国第32次南极科学考察队于2015年12月至2016年1月在南极威德尔-斯科舍汇流区获得的湍流微结构、温盐深仪和下放式声学多普勒海流计观测资料,分析了该海域上层海洋(30~500 dbar)的湍流混合空间分布特征。结果显示,湍动能耗散率(ε)和湍扩散系数(K_(ρ))分布呈现明显的区域性特征,与当地的水团和环流分布密切相关。鲍威尔海盆边缘-南奥克尼海台区的表层水体因海冰融水的加入而层化加强,湍流混合受到抑制,其混合水平在整个调查海域中最弱,K_(ρ)普遍小于10^(-4)m^(2)×s^(-1);布兰斯菲尔德海峡区的水团主要由邻近海域的水团变性组成,上层海洋的层结不稳定,K_(ρ)平均值约为1.2×10^(-4)m^(2)×s^(-1);埃斯佩里兹海槽区是斯科舍海与威德尔海水交换的主要通道,在复杂流场与粗糙地形的共同作用下,水体混合剧烈,整个上层剖面的K_(ρ)基本在3.2×10^(-4)~3.2×10–3 m^(2)×s^(-1)之间,强混合维持了该海域相对均匀的温度和盐度垂向结构;斯科舍海南部陆坡区存在不同温盐性质水体的交汇入侵,引起混合增强,K_(ρ)约1.6×10^(-4)m^(2)×s^(-1)。本次观测结果表明,海水层化状态、垂向剪切流不稳定和水团交界处的热盐入侵对南大洋上层海洋湍流混合空间分布有重要影响。

摘要： 南海是存在强湍流混合的边缘海之一,但前人对南海湍流混合的研究更多关注的是中上层,对底层则鲜有关注。本文基于高分辨率温度传感器于2019年5月在南海东北部22个站位海底上方0.5m处持续观测4.4d的温度数据,分析了2216~3200m深度范围内底层海水温度的时间变化特征,并探讨了地形粗糙度和内潮对底层湍流混合的影响。分析结果表明,南海东北部各站位底层海水的温度变化量级约为10^(–4)~10-^(–3)°C;温度变化趋势与正压潮变化趋势不同,温度能谱显示多数站位在全日和半日频带区间出现谱峰,温度变化更多地受斜压潮影响,全日、半日内潮起主要调制作用。陆坡-深海盆过渡区及深海盆底层的湍动能耗散率量级为10^(–10)~10^(–9)m^(2)·s^(–3),涡扩散系数量级为10^(–4)~10^(–3)m^(2)·s^(–1)。观测数据未能显示底层湍流混合与地形粗糙度存在明显的相关性。底层湍流混合的空间分布与过去观测到的南海北部深海盆内潮的南北不对称性分布一致。

摘要： 针对传统重介质旋流器的分离效率和分离精度比较低的问题,采用独特的溢流中心管,设计一种直径为Ф300 mm的新型重介质旋流器,达到弱化物流分选中的流体紊乱和中间空气柱的目标。经研究得出结论:该新型重介质旋流器,不仅可减少湍流混合,而且可提高分离精度;对小于2 mm的细粒煤分选时,得到的可能偏差E;值是0.04,且分选密度和可能偏差E;值均随着入料压力的增大而降低。

摘要： 通过对工业炸药爆轰反应过程中微孔隙压溃的细观与宏观过程进行研究,提出炸药孔隙压溃不仅产生绝热压缩、射流冲击、摩擦剪切生热的"热点"因素;冲击射流产生的旋涡运动,还会起到搅拌混合作用,促进爆轰燃烧反应;同时旋涡运动的湍流能量还会通过粘性耗散转变为热能,供给爆轰波,与化学反应放热一起维持爆轰传播;即工业炸药爆轰中的微孔隙塌缩同时起到了"热点"、搅拌混合促燃和湍流释能的多重作用.炸药孔隙的搅拌混合作用决定了"化学反应区"和"湍流耗散区"的厚度大小,其中"化学反应区"的厚度与孔隙度成反比,"湍流耗散区"则与孔隙度成正比,两者的共同作用构成支持爆轰波的"释能区",这使得工业炸药存在能量利用率最高的最佳装药密度.基于爆轰波"释能区"的新观点,建立了工业炸药的最佳装药密度、极限直径、临界直径、高密度"压死"、炸药能量利用率等爆轰性能经典问题之间的内在联系.通过"孔隙混合效应"和乳化炸药粒径分析,基于敏化气泡与炸药粒径相匹配原则,提出对于粒径5～6μm的乳化炸药,敏化气泡以直径10～100μm为最佳.

摘要： 利用1992-2002年的温盐深数据与2012-2016年的Argo数据,基于细尺度参数化方法研究了吕宋海峡及周边海域(12°-30°N,115°-129°E)湍流混合的时空分布特征,并分析了地形粗糙度、内潮以及风输入的近惯性能通量对湍流混合的影响.结果表明,吕宋海峡和东海陆坡处具有强混合的特征,扩散率高达4×10-3m2/s,主要是由内潮产生导致的,其中吕宋海峡主要是M2、K1和O1内潮的贡献,而东海陆坡处主要是M2内潮的贡献;南海北部也呈现较强的混合,且陆坡处的混合比海盆高1-2个量级;南海中央海盆和离岸的菲律宾海混合较弱,扩散率为O(10-5m2/s).此外,在研究区域内,湍流混合的年际变化和季节变化均不明显,且混合扩散率与风输入的近惯性能通量未表现出明显的季节相关.

摘要： 为提高对微细颗粒物的捕集效率,基于横向双极静电除尘技术,开发出一种线-管式双极预荷电装置.借助COMSOL Multiphysics,采用电晕放电模块耦合湍流模块,研究其电流体动力学分布规律;搭建实验装置,测试其凝并特性.数值模拟结果表明:双极预荷电装置内同时存在生正、负电晕和产生正、负电荷,具有良好的湍流混合和凝并效果.对中位粒径为1.7μm硅微粉的凝并实验结果表明:经过预荷电装置后粉尘的粒径分布呈现明显的双峰分布;在平均场强为4～6 kV/cm,凝并效率随着外加电压的增加而提高;当外加电压超过11 kV,所有粒径区间粉尘的凝并效率均超过95％.研究结果有助于拓展横向双极静电除尘技术的应用范围,为双极静电技术的推广及工业应用提供参考.

摘要： 借鉴物理信息深度学习和深隐藏物理模型,提出一个从噪声的时空概率密度函数测算中辨识湍流模型的框架.该模型适用于由运积单点概率密度函数方程描述的条件Fickian标量期望扩散或耗散.采用均匀湍流二元标量混合的振幅映射闭包/Johnsohn-Edgeworth变换模型获得精确解,对所构建的模型进行了测评.

摘要： 激波与气-液界面的相互作用是超声速燃烧和惯性约束聚变等工程应用中常见且复杂的物理现象.针对其中更具实际意义的非平面激波与气-液两相斜界面相互作用问题,开展了基于VOF(Volume of fluid)模型的大涡模拟研究,分析了入射激波强度、初始振幅和气-液斜界面倾角等参数对界面变形和湍流混合现象的影响规律.结果 表明:入射激波强度和斜界面倾角大小是界面变形和湍流混合发展进程的主要影响因素,而初始振幅对其影响相对较小;在给定工况下,湍流混合区宽度随时间增长,提高入射激波强度和增大气-液斜界面倾角可以显著地加快界面变形和湍流混合的演化进程;随着初始振幅的增加,相界面发生变形的时间缩短,界面凸起结构的成型速度加快.所得结果对后续针对非平面激波的三维模拟研究具有一定的指导意义.

摘要： 对冲击波作用下的多模态RM不稳定性及其诱发的湍流混合进行了大涡模拟研究,分析了湍流混合演化的动力学行为.结果显示,每次冲击都会使得混合区湍流增强,冲击完成后就逐渐衰减.初始冲击后,湍流混合区的统计量以幂次律衰减.反射冲击后,统计量以指数规律衰减.反射稀疏波作用后,统计量以具有不同衰减因子的指数规律衰减.反射压缩波作用后,统计量以渐近的方式衰减.因此,湍流混合区的演化具有统计相似性.随着湍流混合区的发展,能谱逐渐向低波数区移动.混合区湍流充分发展后,能谱具有k-3.5标度关系.

摘要： 将传统的k-ε模型应用到存在激波的Richtmyer-Meshkov不稳定性(RMI)引起混合的研究中,采用代数关系式补充模型的封闭假设,给出了合理描述RMI特征的湍动能产生项的表达式。对封闭假设和初始化过程进行了详细研究。采用具有总变差递减保持性质的三阶Runge-Kutta方法进行时间积分,对流项采用高阶WENO方法重构网格边界的通量,扩散项采用交替方向隐式迭代(ADI)法求解。在此基础上,对法国原子能委员会(CEA)F.Poggi等的激波管实验进行了模拟。该实验首次采用激光多普勒测速仪(LDA)测量了激波管中产生于冲击波的气相混合物的瞬态速度,给出了混合区与反射激波相互作用前后混合区速度脉动的发展。它第一次给出了湍流的直接测量,为校核湍流混合模型提供了重要数据。研究发现:计算结果与实验吻合得较好,且较好地再现了第一次反射激波与湍流混合区相互作用之前湍流的衰减和它被反射激波增强的特征。这些结果表明本研究所采用的模型封闭、模型常数、数值算法和程序实现是合适的。

摘要： 对SCR烟气脱硝系统的性能试验指标进行分析,判定烟气脱硝系统的不均匀分布程度,建议可以将格栅混合技术和涡流混合技术相结合,在涡流混合器后的烟道内加装混合格栅或其他阻力较小的2级混合器,并优化导流装置和整流装置,以达到还原剂与NOx较好的湍流混合.

摘要： 介绍了流体物理研究所最近两年所开展的RT(Rayleigh-Taylor)不稳定性方面的实验研究工作。实验研究了RT不稳定性混合区发展同加速历程、界面类型的关系。除了对平面界面RT不稳定性发展进行实验研究，另外对比平面界面和正弦界面更为复杂的斜界面RT不稳定性也进行了实验研究。通过实验结果，发现了斜界面RT不稳定性发展过程，界面整体呈现反转过程，以及混合宽度的增长，初始倾角越大，混合区宽度关于S增长越小的新现象。利用X光测试得到混合区混入量的分布，为认识湍流混合的机理提供了参考。斜界面是典型的斜压流体结构，开展此类实验对认识斜压机理在界面不稳定性中的作用具有重要的意义。

摘要： 本文在南海东北部内波谱研究的基础上，通过分析地震处理方法及参数选取对海水地震剖面细结构的影响，建立合理的地震数据处理标准流程，结合该海域的海洋学历史观测资料对估算结果进行分析，探讨内波和湍流混合与不同海底地形和中尺度涡旋之间的关系。指出通过地震海洋学方法研究内波和湍流混合与海底地形和中尺度涡旋之间的关系具有重要的实用价值。

摘要： 将已发展的二阶矩模型应用到存在激波的Richtmyer-Meshkov不稳定性引起的混合研究中,模型采用雷诺应力、湍流质量通量和密度方差的输运方程来考虑密度脉动和湍流的各向异性.采用具有总变差递减保持性质的三阶Runge-Kutta方法进行时间积分,对流项采用高阶WENO方法重构网格边界的通量,扩散项采用交替方向隐式(ADI)方法求解.在此基础上,对法国原子能委员会F.Poggi等的激波管实验进行了模拟.通过计算结果与实验结果的详细比较得到:所发展的二阶矩模型能够计算存在混合引起的大密度梯度情况下多重激波导致的湍流增强以及混合区内湍流的各向异性.这些结果表明本文所采用的模型封闭、模型常数、数值算法和程序实现是合适的.

摘要： 本文进行了平面激波与SF6球形气体界面相互作用的实验和数值研究。通过在实验段吹制肥皂泡形成SF6气体界面.利用高速摄影结合阴影法获得了激波作用下界面变形和发展的清晰图像,并测量了界面上各种结构变化的定量实验数据。为了获得更丰富的流场信息,利用数值方法对实验进行了模拟。结果表明,平面激波作用下SF6界面发生了严重的变形,涡量的产生和分布是引起界面的变形和失稳以及湍流混合的决定因素。数值模拟和实验结果吻合,一方面验证了计算方法的可靠性,另一方面为理解RM不稳定性及湍流混合的物理机制提供了可靠的数值数据库。

摘要： 本文通过冷态流场试验和数值模拟，研究了双锥形喷口与双齿形环对旋流燃烧器喷口流场的速度分布、回流区特性及湍动度分布等空气动力场特性的作用。结果表明，双锥形喷口明显推迟了一、二次风的湍流混合，增加了一次风与中心回流区的混合；双齿形环增大了一次风速度，以及一次风与其它气流混合的接触面积，内齿增大了中心管的尺寸，有利于中心回流区的形成；双锥形喷口和双齿形环都增大了流场的湍动度。数值模拟结果表明双锥形喷口与双齿形环后形成的回流区是产生上述结果的主要原因。

摘要： 本文利用NCEP再分析格点资料、常规观测资料、数值预报产品以及卫星云图对2009年4月6日早晨金华市一次大范围大雾天气过程进行分析。结果表明，高空“槽后暖脊”的大气环流背景有利于地面长波辐射冷却和中层增温，易形成逆温，为大雾生成提供了有利条件，而边界层逆温层或等温层的形成与维持对雾的发展持续具有重要作用；凝结核、低层湍流混合是山区能见度较城镇大的主要原因；交换温度(Crossover Temperature)可用来预示整个潜在雾层的湿度状态，T-Crossover Temperature值可作为了解大雾生成、发展、消散过程的一项指标；模式产品能提供辐射雾形成的环境条件；红外云图、可见光云图有助于预测雾的形成、发展、消散过程。

摘要： 本文采用平面粒子图像测速(PIV)方法和大涡模拟(LES)方法,测量和计算了出口截面积相同的三角形和圆形孔口自由射流流场,这两种射流的出口雷诺数均为Re (=Uj De ) =50000 ,其中Uj为出口平均速度,De为等效直径,n为流体运动粘性。LES结果与PIV结果对比发现,二者非常吻合,说明LES能够很好地预测三角形和圆形射流流场。结合PIV和LES获得的数据,本文从平均流场,脉动流场以及瞬时流场三个角度,系统比较了三角形和圆形孔口自由射流近场区混合特性。研究发现,相比于圆形射流,三角形射流具有更高的混合率,更短的速度势核区,更快的湍动能增长率。在整个测量和计算区域,三角形射流保持着更高的衰减率和扩散率。另外,对比两种射流近场区的涡结构,三角形射流近场区涡结构具有较强的三维性,呈现出轴变换现象,这被认为是三角形射流具有更快混合率的原因。

摘要： 本发明涉及一种通过利用混合设备将环己酮肟混合到包含己内酰胺和硫酸的反应混合物制备己内酰胺的方法，该混合设备包括：(i)管，反应混合物可以流动通过所述管；和(ii)围绕管布置的多个通道，所述通道开口到管中，其中所述方法包括：使反应混合物通过管，并且将环己酮肟通过通道中的一个或者多个供料到反应混合物，其中Re＞5000，Re为雷诺数，定义为ρ·V·D/η，其中ρ＝被供料到管的反应混合物的密度(单位kg/m3)，V＝反应混合物的速度，V被定义为W/A，其中W是被供料到管中的反应混合物的流率(单位m3/s)，A是管在通道开口到管的平面处的横截面积(单位m2)，D＝管在通道开口到管的平面处的直径(单位m)，η＝被供料到管中的反应混合物的粘度(单位Pa·s)。

摘要： 本发明涉及一种通过利用混合设备将环己酮肟混合到包含己内酰胺和硫酸的反应混合物制备己内酰胺的方法，该混合设备包括：(i)管，反应混合物可以流动通过所述管；和(ii)围绕管布置的多个通道，所述通道开口到管中，其中所述方法包括：使反应混合物通过管，并且将环己酮肟通过通道中的一个或者多个供料到反应混合物，其中Re＞5000，Re为雷诺数，定义为ρ·V·D/η，其中ρ＝被供料到管的反应混合物的密度(单位kg/m3)，V＝反应混合物的速度，V被定义为W/A，其中W是被供料到管中的反应混合物的流率(单位m3/s)，A是管在通道开口到管的平面处的横截面积(单位m2)，D＝管在通道开口到管的平面处的直径(单位m)，η＝被供料到管中的反应混合物的粘度(单位Pa·s)。

摘要： 本实用新型公开了湍流微涡传质强化混合器，包括多个混合板，混合板的边缘具有齿状微涡发生结构，本实用新型用于多种气体组分混合的位置，在含有多种组分的气体绕流过湍流微涡传质强化混合器的过程中，在湍流微涡传质强化混合器下游产生一系列的强湍流微旋涡流场结构，旋涡通过位置互换、涡流扩散强化组分传递，提高组分混合的均匀性，本实用新型同时适用于气气、液液、气固等多组分或多相的混合及反应工艺。

摘要： 本实用新型提供了一种基于双快速温度传感器的海洋湍流通量与混合系数的测量系统，其中316不锈钢支架构成一个笼式结构的安装支架，声学多普勒三维点式流速仪电路仓安装在316不锈钢支架内部空间的上部，在声学多普勒三维点式流速仪电路仓下部设置有尼龙支架，尼龙支架支撑声学多普勒三维点式流速仪电路仓，声学多普勒三维点式流速仪电路仓外部安装有钛合金电池仓。其利用声学多普勒三维点式流速仪和一快速温度传感器同步触发采集，通过声学多普勒三维点式流速仪内置姿态传感器对流速的修正，能够同时、同点测量同一运动质点的速度和温度，另一快速温度传感器以128～512Hz高频采集温度数据，可同时实现海洋湍流通量和混合的定点长期观测。

摘要： 本实用新型公开了一种喷流混合式湍流吸收反应塔，涉及废气处理技术领域。本实用新型包括塔体和隔离架，塔体内固定有三个填料架，填料架上设有填料层，塔体底部为循环水腔，隔离架包括隔板和浮板，隔板固定在塔体内底部的中心处，隔板底部设有透气口，隔板顶部固定有上封板，上封板固定在塔体内壁，塔体下层的填料架和填料层固定在塔体内壁和隔板后侧之间的位置。本实用新型通过在塔体底部设置隔离架，能够将进入塔体的废气直接导入循环水腔内的循环水，从而处理气体中亲水性较高的一部分成分和携带的粉尘等颗粒物，能够对气体进行洗气的预处理，在保证正常的处理工序下，比传统的湍流塔占地面积更加小。

摘要： 流体路径装置组包括具有可流体连接到第一流体来源的近端的第一流体管线和具有可流体连接到第二流体来源的近端的第二流体管线。混流装置与该第一和第二流体管线的远端处于流体连通。该混流装置包括壳体、提供用于接收该第一流体的第一流体端口和用于接收该第二流体的第二流体端口。该壳体内安置了混合室，并且该混合室与该第一和第二流体端口处于流体连通。用于排出该第一和第二流体的混合溶液的与该混合室处于流体连通的第三流体端口。在该混合室内安置了用于促进该第一和第二流体的湍流混合的湍流诱导构件。

摘要： 本发明公开一种上浮式无缆湍流混合微结构测量剖面仪及测量方法，该剖面仪包括仪器仓，仪器仓的上下两端分别安装有传感器组和释放机构，传感器组的外围设置有保护罩，仪器仓的周侧安装有环形的阻尼刷，仪器仓通过释放机构与沉耦架固定连接，仪器仓的下部设置有支架，支架可分离地固定在沉耦架的上端面。本发明的有益效果是：通过设置释放机构以及可抛弃的沉耦架，能够在无缆绳干扰的前提下进行可追踪的上浮式全水深湍流剖面观测。

摘要： 本实用新型公开了一种中央空调的湍流混合出风口，包括进风管和风罩，风罩的内部水平设置有导风管，进风管贯穿风罩顶部轴心与导风管相互连通，导风管以进风管为轴环绕等距排列，导风管至少设计有两个折弯，导风管的折弯底部贯穿开设有排灰口，风罩的侧面开口覆盖设置有滤网；风罩内部的导风管将进风管输送的空气分散排出，从而保证室内制冷或制热的效果均匀，同时中央空调导入的空气中不可避免的带有一定的粉尘颗粒，空气在经由导风管时粉尘颗粒在其折弯处发生碰撞堆积，并经由底部排灰口排出导风管内部，导风管可清除空气中大部分粉尘颗粒，滤网覆盖风罩的开口以清除空气中的残留粉尘颗粒，同时滤网将风罩内部的导风管遮盖保证其美观度。

摘要： 本实用新型公开了一种湍流混合装置，所述包括内筒体、密封套设在所述内筒体上的外筒体，所述外筒体与内筒体形成外通气夹层；所述内筒体内部设有一与内筒体内壁密闭连接的隔板，所述内筒体的一端与燃烧筒的一端密闭连接，所述燃烧筒的另一端与所述隔板的一侧固定连接，所述内筒体与所述燃烧筒形成内通气夹层；所述内筒体的另一端设有进气口，所述进气口连通所述外通气夹层；所述外通气夹层通过设在所述内筒体一端的通气孔与所述内通气夹层连通；所述燃烧筒的一端设有出气口；所述外通气夹层和所述内通气夹层中均设有斜切于气流方向的导流板。本实用新型具有充分混合废气与空气的效果。

摘要： 本实用新型公开一种上浮式无缆湍流混合微结构测量剖面仪，该剖面仪包括仪器仓，仪器仓的上下两端分别安装有传感器组和释放机构，传感器组的外围设置有保护罩，仪器仓的周侧安装有环形的阻尼刷，仪器仓通过释放机构与沉耦架固定连接，仪器仓的下部设置有支架，支架可分离地固定在沉耦架的上端面。本实用新型的有益效果是：通过设置释放机构以及可抛弃的沉耦架，能够在无缆绳干扰的前提下进行可追踪的上浮式全水深湍流剖面观测。