界面不稳定性

摘要： 多相微反应器等微通道设备具有高效、安全等优势与广阔的应用前景,其中气泡分散相的形变、聚并、破裂等诸多流体力学行为对反应体系具有非常重要的影响,然而由于微通道的尺度特征以及多相流动非均匀性、复杂性等特点,复杂限域结构内的气泡形变与破裂机理认识仍不够充分.本文针对近年来在微尺度限域结构中的气泡形变与破裂等研究进展进行综述,首先概述了微通道多相流主要研究对象及研究方法,探讨了含有颗粒等受限狭窄空间及复杂多相条件下的传递机理研究进展,总结了气泡界面演变及不稳定破裂过程的多相相间作用机制.最后,提出研究体系构建、研究方法改进、相间作用解析以及工程化需求匹配是微尺度复杂限域空间内的气泡行为研究关键,并对下一步研究方向进行了分析与展望.

摘要： 多层密绕螺线管是炸药柱面内爆磁通量压缩多级MC-1装置的核心构件.设计了一套内爆磁通量压缩装置,初步开展了两级内爆压缩多层密绕螺线管实验,得到了较为清晰的高速摄影图像.密绕螺线管在炸药强爆轰驱动下的界面不稳定性发展是能否获取超高磁场和超高磁压力的关键因素.高速摄影实验结果显示,多层密绕螺线管在内爆过程中没有出现垮塌,套筒内界面仍保持对称性,外界面出现强爆轰导致的周期扰动.为此建立了考虑磁压力的二维有限元内爆数值计算模型,系统研究了密绕螺线管在炸药内爆驱动下的稳定性问题.计算结果表明,炸药网络板多点起爆方式对套筒冲击不稳定性的发展影响较大,网络起爆点数量的增加可以有效抑制套筒界面不稳定性的增长.相比于环氧缓冲层,在炸药与螺线管套筒之间添加1～2 mm的间隙可以更有效地衰减爆轰波引入的周期扰动.

摘要： 运动激波与流体界面相互作用能够引起复杂的流动现象,包括激波反射折射、界面失稳以及湍流混合等,在自然界和工程实际中具有重要的应用价值和研究意义.入射激波冲击之后,初始界面上的扰动在斜压涡量和压力扰动等机制下经历线性和非线性增长,界面形态不断发生变化;当反射激波再次冲击变形的界面时,涡量的产生及输运将改变界面不稳定性的演化过程,产生不同的物理现象和规律.由于反射激波的生成及控制比单次激波要更加复杂,开展与之相关的界面不稳定性研究工作具有极大的挑战性.本文回顾了近年来学者们在反射激波诱导界面失稳和湍流混合方面取得的实验、数值和理论研究进展,重点从平面和汇聚两种典型的初始激波形状出发,讨论了界面形状、激波强度、反射距离等初始条件对反射激波再次作用下界面不稳定性的影响规律,并进一步展望今后的研究重点和方向.

摘要： 本文采用可压缩多介质黏性流动和湍流数值模拟代码MVFT,研究了球形汇聚几何中内爆加载Air/SF6扰动界面导致的界面不稳定性和湍流混合的演化规律和物理机制.结果表明,这种条件下会发生复杂的波系演化,进而导致界面不稳定性和湍流混合也具有复杂的演化规律.冲击波首次加载Air/SF6扰动界面后诱发Richtmyer-Meshkov(RM)不稳定性;然后扰动界面向心加速运动,此时会发生Rayleigh-Taylor(RT)不稳定性;接着扰动界面逐渐转为向心减速运动,此时发生SF6加速Air的致稳效应,它会抑制界面不稳定性和湍流混合的发展,使湍流混合区(TMZ)宽度增长速度逐渐减小,当RT致稳机制逐渐增强并占绝对主导时,湍流混合区宽度出现负增长.当透射冲击波聚心反弹后,对湍流混合区形成的是一个准等熵斜波-冲击波-泰勒波的二次加载过程,沿重/轻介质方向产生的是加载-加载-卸载效应.准等熵斜波加载也会对RT致稳机制有贡献.反射冲击波加载又会诱发RM不稳定性,而泰勒波加载会诱发RT不稳定性,二次加载产生的反射波聚心又反弹,进而重复准等熵斜波-冲击波-泰勒波的加载过程.汇聚几何所特有的Bell-Plesset(BP)效应会促进界面不稳定性和湍流混合发展.在球形汇聚几何中内爆加载所诱发的界面不稳定性和湍流混合发展过程中,RM不稳定性、RT不稳定性、BP效应和RT致稳机制存在互相竞争机制.湍动能分布显示湍流混合区发展沿径向是不对称的,不同方向湍动能分量和能谱结果表明湍流混合区发展还具有强的各向异性.

摘要： 利用可压缩多介质黏性流动和湍流大涡模拟代码(MVFT),在超算平台上对“反尖端”界面不稳定性及其诱发的湍流混合问题进行了大规模三维数值模拟分析.数值模拟结果清晰地显示了冲击波加载界面后分解产生的冲击波、稀疏波、压缩波及其在SF6气体中的运动和相互作用,以及波多次加载界面的复杂过程,波和界面的每一次作用都会加速湍流混合区的发展和物质混合.“反尖端”界面受冲击波加载后发生反相而形成典型的大尺度壁面气泡和中心轴尖钉结构,该大尺度结构基本确定了湍流混合区的平均几何特征和包络范围而不依赖计算网格.高分辨率的计算网格下,捕捉到了更精细的小尺度湍涡结构和更强的湍流脉动,显示了湍流混合区所具有的复杂结构和特征.

摘要： 利用AUTODYN二次开发接口建立三维多层密绕螺线管数值模型,并实现周期性边界条件,应用光滑粒子动力学方法对内爆压缩多层密绕螺线管过程及其界面不稳定性开展数值模拟.计算结果表明,内爆压缩螺线管结构过程存在扰动快速增长至后期的界面失稳现象,与对应的实验结果较为相符.同时,计算显示螺线管结构参数对界面不稳定性发展具有显著影响,螺旋角度减小,结构压缩后期的界面不稳定性趋于严重;铜线直径减小,结构压缩后期的界面不稳定性趋于减弱.

摘要： A series of lock-exchange experiments of gravity currents down a slope were presented.The ambient linearly water was generated by a two-tank method.The propagation of the gravity currents was recorded using a high-speed camera and a particle image velocimetry (PIV) equipment was applied to obtain the microstructures of flow field.The experimental results show that,the head velocity change process of gravity currents with obstacles was "acceleration,deceleration,second acceleration and deceleration".For gravity currents in linearly stratified environments,the maximum head velocity during the second acceleration phase was about 50％ smaller than that in unstratified environments.A negative eddy above the obstacle appeared when the gravity currents passed over the obstacle,which greatly enhanced the entrainment and mixing between the gravity current and the ambient water.The strength of the entrainment effect became more evident with increasing of the obstacle's height.Both of the stratified water and the obstacle can hold-up the develop of the gravity currents' positive vorticities,while,the stratification played a more important role in this inhibition.%开展一系列开闸式异重流沿斜坡运动的水槽实验.利用“双缸法”生成线性分层水体,通过高速摄像机记录异重流的发展过程,利用激光粒子图像测速技术(PIV)获取局部流场结构.结果表明:在有障碍物的情况下,异重流的头部速度变化过程为“加速-减速-二次加速-减速”;在分层水体中,二次加速达到的最大速度比在均匀水体中约小50％.异重流在越过障碍物的过程中,会在障碍物的上前方出现非常明显的负向漩涡,从而加剧异重流与环境水体之间的掺混与交换,掺混强度随着障碍物高度的增大而增加.水体分层和障碍物的存在均会抑制异重流正向涡度场的发展,其中水体分层的抑制作用更强.

摘要： 本文对旋转流场条件下离心力对旋叶式分离器壁面液膜界面不稳定性的影响规律进行了理论研究.首先利用势函数对汽液两相的动量方程和连续方程进行线性化处理.然后通过对无黏条件下液膜界面的受力分析,获得汽液界面的动力学边界条件和运动学边界条件,结合线性化方程组建立液膜界面波的色散方程.根据力平衡原理获得了液膜运动规律,并结合色散方程建立了界面不稳定发生的判定准则关系式.基于所获得的理论模型编写计算程序,对界面稳定性进行计算分析.研究发现,旋转流场条件下的离心力能够抑制旋叶式分离器壁面液膜界面不稳定的发生.%Theory study was performed for centrifugal force effect on film interfacial instability on the wall of cyclone separator in rotational flow in this paper. The momentum equations and continuity equations of gas-liquid fluid were linearized by substitution of potential function firstly. Then the dynamic boundary condition and kinematic boundary condition of interface were obtained base on stress analysis of film interface under inviscid condition. The dispersion relation of film interface wave was established by the combination of boundary conditions and the linearized equations. Based on dispersion relation and film motion law which was obtained by force equilibrium,the determination criterion of interfacial instability was established. A computer program was developed based on the theory model to calculate interfacial instability. It was found that centrifugal force had effect to constrain film interfacial instability on the wall of cyclone separator in rotational flow.

摘要： 中国科学技术大学工程科学学院教授罗喜胜、陆夕云等在汇聚激波诱导的流体力学界面不稳定性研究方面取得突破性进展．在国际上首次通过实验得到了汇聚激波管中界面扰动的演化规律，发现在反射激波再次作用之前界面扰动会出现衰减，证明了在汇聚激波作用下存在轻重界面减速引起的Rayleigh-Taylor稳定性。

摘要： 文中首先对LARED-S程序进行了介绍.该程序为欧拉网格下的二维、三维并行多介质辐射流体力学模拟程序,主要用于惯性约束聚变(ICF)等领域中辐射流体界面不稳定性模拟.在计算建模上,LARED-S程序包含流体动力学、电子和离子热传导、辐射过程、热核反应、带电粒子输运等物理过程.LARED-S程序支持平面和球坐标系;采用高精度的欧拉格式(包括NND、WENO等)计算流体力学;采用LevelSet方法进行物质捕捉;采用五点二阶精度的格式计算热传导/扩散方程,并通过改进的迭代算法加速非线性能量方程组的求解效率;二维程序具备活动自适应加密(AMM)和局部网格自适应加密(AMR)计算功能.在JASMIN软件支撑框架的支持下,LARED-S程序可在数千甚至数万处理器核上高效运行.

摘要： 近年来本课题组在研制具有自主知识产权的大规模并行计算程序基础上，在国际上率先开展了系列新的RM界面不稳定性实验和数值模拟研究工作，数值模拟解读实验现象，获得了对界面不稳定性规律的新的认识。丰富了RM界面不稳定性的研究内涵，为进一步探索后期混合区发展规律，结合数值模拟，得到机理性认识奠定了基础。

摘要： 当冲击波加速分割不同密度流体的界面时,界面上的扰动开始增长,并最终导致湍流混合,这个问题被称为Richtmyer-Meshkov(RM)不稳定性.RM不稳定性产生的物理机理是由于冲击波导致界面上压力梯度和密度梯度不共线或者说它们的叉积不为零(▽p×▽ρ≠0)而产生的斜压效应.由于RM不稳定性在自然界和工程领域有着广泛的应用背景,所以该问题备受关注,比如,在惯性约束聚变ICF内爆加速阶段,整形驱动脉冲产生多个冲击波,导致各个流体界面的扰动增长;在ICF内爆减速阶段,聚心冲击波在内界面多次反射,使内界面扰动快速发展,这对ICF有重要影响.在超音速和高超音速空气冲压发动机中,RM不稳定性可以促进燃料和氧化剂之间的混合,进而提高燃烧效率,还有诸如水下爆炸、天体物理等.至今,科学家们已经开展了大量的理论、实验和数值模拟研究工作.

摘要： 在水平激波管中,实验研究了柱状汇聚激波作用下,SF6气柱界面的发展演化过程.基于激波动力学理论,采用连续弯曲壁面形成柱状汇聚激波,射流方式形成不同气体柱形界面并利用乙二醇蒸汽作为示踪粒子,结合连续激光片光与高速摄影技术,得到了SF6气柱界面的发展演化过程,并比较了两种初始位置不同的界面发展的异同.实验结果表明,由于入射激波和反射激波强度的变化以及壁面效应的不同,不同位置处的气柱界面发展形态不一样.测量了界面一些特征量的变化,并将两种情况下特征量的变化进行了比较.

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： 本文采用Mortar谱元法和多处理器并行计算技术模拟了Kelvin-Helmhtz界面不稳定性湍流的混合发展过程,通过对混合层动量厚度、能谱和总动能的计算,评估了Kelvin-Helmhtz混合层的演化机理。计算结果表明:三维Mortar谱元法可以有效混合层流动的湍流混合和演化,能够捕捉到涡的合并现象和大涡到小涡的级联过程。

摘要： 本文采用高阶WENO方法结合具有TVD性质的高阶Runge-Kutta方法,对汇聚激波驱动下柱壳结构分层气体混合过程进行了一系列数值模拟,研究了初始扰动尺度对混合过程的影响.数值模拟结果表明:对于本文计算中采用的小尺度条带形谱分布初始扰动,混合区的发展对扰动尺度较为敏感.扰动尺度越小,混合区宽度增长越慢,混合区内混合沿展向更为充分.

摘要： 本文采用高阶WENO方法结合具有TVD性质的高阶Runge-Kutta方法,对汇聚激波驱动下柱壳结构分层气体混合过程进行了一系列数值模拟,研究了初始扰动尺度对混合过程的影响.数值模拟结果表明:对于本文计算中采用的小尺度条带形谱分布初始扰动,混合区的发展对扰动尺度较为敏感.扰动尺度越小,混合区宽度增长越慢,混合区内混合沿展向更为充分.

摘要： 本文采用高阶WENO方法结合具有TVD性质的高阶Runge-Kutta方法,对汇聚激波驱动下柱壳结构分层气体混合过程进行了一系列数值模拟,研究了初始扰动尺度对混合过程的影响.数值模拟结果表明:对于本文计算中采用的小尺度条带形谱分布初始扰动,混合区的发展对扰动尺度较为敏感.扰动尺度越小,混合区宽度增长越慢,混合区内混合沿展向更为充分.

摘要： 本文采用高阶WENO方法结合具有TVD性质的高阶Runge-Kutta方法,对汇聚激波驱动下柱壳结构分层气体混合过程进行了一系列数值模拟,研究了初始扰动尺度对混合过程的影响.数值模拟结果表明:对于本文计算中采用的小尺度条带形谱分布初始扰动,混合区的发展对扰动尺度较为敏感.扰动尺度越小,混合区宽度增长越慢,混合区内混合沿展向更为充分.

摘要： 本发明公开一种无膜重气柱界面在激波冲击作用下的RM不稳定性精密实验系统。本发明的系统主要由水平放置的不锈钢管道和垂直放置的进气排气管道所构成。所述不锈钢管道包括驱动段、被驱动段、实验段和尾段，其中驱动段与被驱动段之间设有聚酯薄膜，从而对驱动段实现密封，而被驱动段、实验段和尾段之间则互相连通。所述进气排气管道包括气体箱、实验段、真空箱和真空泵，在重力作用下，重气体由气体箱以气柱形式流入实验段，在负压吸气作用下，重气体排入真空箱中。采用本发明可以形成稳定的无膜重气柱初始界面，用于无膜重气柱界面RM不稳定性从产生、发展到湍流混合全过程的高精度测量，操作方便，可重复性好。

摘要： 本发明公开了一种测量精度得到提高的用于RM不稳定性试验气液界面的速度测量装置，它包括示波器、两个以上气液界面监测器和两个以上信号放大器，每个气液界面监测器包括一个激光发射器和一个置于该激光发射器光路上的光电信号转换器，各激光发射器的光路相互平行，光电信号转换器分别与各自对应的信号放大器的输入端电连接，信号放大器的输出端与示波器电连接。本发明结构合理，测量便捷，测量精度高，可消除现有技术中高速摄影法的拍摄误差。

摘要： 本发明公开了一种流体界面RT和RM不稳定性发生装置，该装置由管体组成，所述管体包括气体段和实验段，该气体段和实验段密封连接，其中气体段上端密封，实验段下端设有一隔膜。上述结构安装方便，结构紧凑，可以很方便快捷地实现流体界面的RT、RM两种方式的不稳定性模拟实验。

摘要： 用于选择性地稳定与校正脊柱畸形和不稳定性的柔性、滑动、动态植入系统由一套柔性脊椎植入体构成，其是用关节连接、可滑动和动态的(1)，属于修复和植入的医疗领域，由U形支撑体或平台(3)的双线性平行序列构成，其中，所述序列的每一对以选择性的活动性与椎弓根螺钉(4)连接，同样成对地，每个脊椎(6)的适当的后骨部分(5)与两个薄的、连续的并且是柔性的金属叶片(8)被耦合在边缘(具有属于每个U形支撑体的轨道(7)的平台的侧部)之间。下方的薄叶片(8)固定于第一U形支撑体(3)，所述第一U形支撑体(3)与待植入的脊椎部分的第一下方的脊椎(6)对应。柔性薄叶片(8)以仅一个末端封闭的方式固定在上部的脊椎平台上，从而用内部自由末端使叶片滑动到弯曲状态或所植入的脊柱(2)延伸所需的任何其他运动。

摘要： 本发明涉及使用双功能PNA探针进行熔解曲线分析的方法、以及使用所述方法诊断微卫星不稳定性的方法和诊断微卫星不稳定性的试剂盒。更具体地，本发明涉及：通过使用能够与相同碱基发生重复的区域特异性结合的荧光PNA探针根据缺失的碱基突变的数量以不同的键合强度结合的荧光PNA探针的结构进行熔解曲线分析的方法；以及通过所述分析方法和通过分析作为结果发生的碱基突变的数量检测相同碱基发生重复的区域中碱基缺失产生的微卫星标记物中的基因突变能够快速准确地确定微卫星不稳定性的诊断方法。根据本发明，通过使用准基因座中具有高灵敏度和特异性的五个微卫星标记物，可以分析微卫星标记物基因是否已以高灵敏度缺失，因此，与现有的MSI诊断方法相比，可以降低成本并且可以减少检查所需的时间。

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： 本发明公开一种无膜重气柱界面在激波冲击作用下的RM不稳定性精密实验系统。本发明的系统主要由水平放置的不锈钢管道和垂直放置的进气排气管道所构成。所述不锈钢管道包括驱动段、被驱动段、实验段和尾段，其中驱动段与被驱动段之间设有聚酯薄膜，从而对驱动段实现密封，而被驱动段、实验段和尾段之间则互相连通。所述进气排气管道包括气体箱、实验段、真空箱和真空泵，在重力作用下，重气体由气体箱以气柱形式流入实验段，在负压吸气作用下，重气体排入真空箱中。采用本发明可以形成稳定的无膜重气柱初始界面，用于无膜重气柱界面RM不稳定性从产生、发展到湍流混合全过程的高精度测量，操作方便，可重复性好。

摘要： 本发明公开了一种流体界面RT和RM不稳定性发生装置，该装置由管体组成，所述管体包括气体段和实验段，该气体段和实验段密封连接，其中气体段上端密封，实验段下端设有一隔膜。上述结构安装方便，结构紧凑，可以很方便快捷地实现流体界面的RT、RM两种方式的不稳定性模拟实验。

摘要： 用于选择性地稳定与校正脊柱畸形和不稳定性的柔性、滑动、动态植入系统由一套柔性脊椎植入体构成，其是用关节连接、可滑动和动态的(1)，属于修复和植入的医疗领域，由U形支撑体或平台(3)的双线性平行序列构成，其中，所述序列的每一对以选择性的活动性与椎弓根螺钉(4)连接，同样成对地，每个脊椎(6)的适当的后骨部分(5)与两个薄的、连续的并且是柔性的金属叶片(8)被耦合在边缘(具有属于每个U形支撑体的轨道(7)的平台的侧部)之间。下方的薄叶片(8)固定于第一U形支撑体(3)，所述第一U形支撑体(3)与待植入的脊椎部分的第一下方的脊椎(6)对应。柔性薄叶片(8)以仅一个末端封闭的方式固定在上部的脊椎平台上，从而用内部自由末端使叶片滑动到弯曲状态或所植入的脊柱(2)延伸所需的任何其他运动。

摘要： 本申请案涉及不稳定性降低的延迟电路。一种电子装置包含第一输入，其在所述电子装置处于操作中时接收输入信号；长L栅极，其包括长L晶体管；第一激活晶体管，其耦合到所述长L晶体管的栅极；和第二激活晶体管，其耦合到所述长L晶体管的所述栅极。所述电子装置还包含开关，其直接耦合到所述长L栅极的第二输入；路径，其直接耦合到所述长L栅极的第一输出；电容器，其耦合到所述路径；和第二输出，其当在操作中时发射输出信号作为相对于所述输入信号的经延迟信号。