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圆柱/壁相互作用中近尾迹区域的二次涡旋结构统计

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Acta Mechanica Sinica 2023年第8期39卷 42-53页

作者：张爽夏玉显邱翔董思卫刘宇陆 School of Science Shanghai Institute of Technology Shanghai 201418 China School of Mechanical Engineering Shanghai Institute of Technology Shanghai 201418 China Shanghai Institute of Applied Mathematics and Mechanics Shanghai University Shanghai 200072 China State Key Laboratory of aerodynamics Mianyang 621000 China

圆柱/壁相互作用系统中, 二次涡旋结构的演化导致了边界层的早期转捩, 二次涡旋统计的研究可以加强我们对钝体尾流和壁面边界层之间复杂相互作用的理解. 本文采用大涡模拟(LES)数值模拟了间隙比G/D=1.0的圆柱/壁相互作用中近尾迹区域三... 详细信息

圆柱/壁相互作用系统中, 二次涡旋结构的演化导致了边界层的早期转捩, 二次涡旋统计的研究可以加强我们对钝体尾流和壁面边界层之间复杂相互作用的理解. 本文采用大涡模拟(LES)数值模拟了间隙比G/D=1.0的圆柱/壁相互作用中近尾迹区域三维涡结构的统计特性. 我们使用一种聚类连通方法来识别与强事件相关的复杂涡旋结构. 根据这些涡结构的最小和最大壁距离(y min 和y max)的体积分布, 涡簇的空间分布可分为尾涡区和二次涡区两类. 在第二个区域存在二次涡旋结构. 自相似的二次涡旋结构具有幂律关系. 通过涡中心位置的联合PDFs, 可以可视化二次涡和尾涡结构的偏转情况. 二次涡旋的向上偏转大于下尾涡的向上偏转. 通过区域拟涡能的时间动力学观察到二次涡和下尾涡的超前滞后现象. 条件平均结果表明, 由于下尾涡的影响, 高速结构[Math Processing Error]出现在二次涡旋结构上方.

关键词：相互作用系统涡旋结构二次涡近尾迹尾涡间隙比幂律关系壁面边界

逆壁射流中射流剪切层内湍流结构特性的实验研究

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力学学报 2023年第4期55卷 814-823页

作者：刘宇陆王宇泽李家骅陶亦舟邱翔上海应用技术大学理学院上海201418 上海大学力学与工程科学学院上海市应用数学和力学研究所上海200072 上海应用技术大学机械工程学院上海201418

用粒子图像测速技术对逆壁射流全流场进行了实验测量,射流与主流的速度比为8.89,基于射流圆管内径的雷诺数为9127.主要关注射流剪切层内不同流向位置端流的统计特性变化,包括尺度特性和结构特性.对射流中心线上不同流向位置的脉动速度... 详细信息

用粒子图像测速技术对逆壁射流全流场进行了实验测量,射流与主流的速度比为8.89,基于射流圆管内径的雷诺数为9127.主要关注射流剪切层内不同流向位置端流的统计特性变化,包括尺度特性和结构特性.对射流中心线上不同流向位置的脉动速度场统计分析发现:在x/D=30~43,受反馈机制影响,Q1和Q4事件占据主导地位.在驻点附近(x/D=43~50)的区域Q3事件为主导事件.对射流剪切层内湍流结构的平均空间尺度进行分析,在x/D=0~37总尺度向射流下游发展呈增长趋势,在x/D=37~46总尺度几乎不变,x/D=46~51总尺度向射流下游发展呈减小趋势.在x/D=35之前,参考点上游尺度与下游尺度近似.在x/D=35~41,参考点下游尺度大于上游尺度.在x/D=41~51,参考点下游尺度小于上游尺度.利用频域上的本征正交分解方法对端流结构进行了定量分析,发现模态能量集中在低频,流场中能量最大的模态频率为D/U_(j)=0.0005,出现在再循环区.频率为fD/U_(j)=0.0026的第一阶模态说明射流发生偏转时与主流相互作用产生了流结构,并且沿再循环区外围输运.高频结构的构型是类似的,均位于射流剪切层内,且频率越高,越接近射流出口,尺度越小。

关键词：逆壁射流粒子图像测速技术频域体征正交分解方法湍流结构射流剪切层

近壁面圆柱绕流中尾流结构演化特性的实验研究

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力学学报 2022年第11期54卷 3042-3057页

作者：邱翔吴昊东陶亦舟李家骅周建康刘宇陆上海应用技术大学理学院上海201418 上海应用技术大学机械工程学院上海201418 上海应用技术大学城市建设与安全工程学院上海201418 上海大学力学与工程科学学院上海市应用数学和力学研究所上海200072

采用粒子图像测速技术对近壁面圆柱绕流流场进行了实验测量,重点研究了3种不同间隙比(G/D=0.5,G/D=1.0,G/D=1.5)时不同雷诺数(Re=1500~5540)下近壁面圆柱绕流尾流结构的演化特性.实验结果表明:G/D=0.5时,随着雷诺数的增加,间隙流的偏转... 详细信息

采用粒子图像测速技术对近壁面圆柱绕流流场进行了实验测量,重点研究了3种不同间隙比(G/D=0.5,G/D=1.0,G/D=1.5)时不同雷诺数(Re=1500~5540)下近壁面圆柱绕流尾流结构的演化特性.实验结果表明:G/D=0.5时,随着雷诺数的增加,间隙流的偏转减小,圆柱后方回流区逐渐对称且尺寸减小,壁面上分离泡的尺寸也逐渐减小,同时存在雷诺数Re_(t)位于Re=3000~3200之间,使圆柱尾流和间隙流呈现不同的分布特性,当雷诺数小于Re时,圆柱上游的壁面附近会形成一个小的分离泡,阻碍了上游流体通过间隙,使间隙流的强度减小,导致圆柱尾流和间隙流的偏转.在Re=1500时,圆柱的涡脱落频率随着间隙比的减小而增大,当Re≥3000时,随着间隙比减小,圆柱的涡脱落频率在小范围(0.185≤St≤0.227)内先增大后减小.雷诺数显著影响近壁面圆柱绕流涡结构的演化,小间隙比受雷诺数的影响较大,G/D=0.5,在雷诺数Re=1500时,二次涡会偏离壁面向上运动至靠近圆柱上尾涡位置处,与圆柱上尾涡发生涡合并现象,雷诺数增大到Re=5540时,二次涡不会和上尾涡合并,而是直接与下尾涡相互作用;G/D=1.0和G/D=1.5时,随着雷诺数的增大,二次涡的含能逐渐减小.

关键词：粒子图像测速技术圆柱绕流近壁面雷诺数

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改进两阶段分解的熵变混合短期风速预测研究

计算机仿真 2022年第2期39卷 457-461,466页

作者：杨奎邱翔李家骅刘宇陆上海应用技术大学理学院上海201418 上海应用技术大学城市建设与安全工程学院上海201418 上海大学应用数学和力学研究所上海200444

针对风速序列不平稳难以预测的问题,提出了一种混沌麻雀搜索算法(CSSA)优化最小二乘支持向量机(LSSVM)参数的短期风速预测混合模型。模型结合样本熵(SE)和具有自适应噪声改进的互补集成经验模态分解(ICEEMDAN)、变分模态分解(VMD)两阶... 详细信息

针对风速序列不平稳难以预测的问题,提出了一种混沌麻雀搜索算法(CSSA)优化最小二乘支持向量机(LSSVM)参数的短期风速预测混合模型。模型结合样本熵(SE)和具有自适应噪声改进的互补集成经验模态分解(ICEEMDAN)、变分模态分解(VMD)两阶段分解的数据预处理方法。首先,利用ICEEMDAN分解原始风速序列,且依据SE评估子序列的复杂程度,重构熵值近似的序列,VMD二次分解熵值最大的序列。然后对所有子序列分别建立LSSVM预测模型,同时CSSA对该模型参数优化以提高预测效率。最后将预测的各子序列叠加得到最终风速预测值。通过与经典模态分解等混合模型比较表明,所提基于优化算法的模型预测精度和收敛速度有明显提高。

关键词：具有自适应噪声改进的互补集成经验模态分解混沌麻雀搜索算法变分模态分解样本熵最小二乘支持向量机短期风速预测

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Maccari系统的椭圆函数传播波

物理学报 2007年第9期56卷 5026-5032页

作者：黄文华刘宇陆湖州师范学院理学院上海大学应用数学和力学研究所上海200072 上海大学应用数学和力学研究所

基于多线性分离变量法所得(2+1)维Maccari非线性系统的精确解,在分离变量函数中引入雅克比椭圆函数,获得两类双周期传播波模式.椭圆函数波在不同模量取值下,具有不同的性状特点,特别是在模量极限情形下,可以约化为dromion和peakon激发形... 详细信息

基于多线性分离变量法所得(2+1)维Maccari非线性系统的精确解,在分离变量函数中引入雅克比椭圆函数,获得两类双周期传播波模式.椭圆函数波在不同模量取值下,具有不同的性状特点,特别是在模量极限情形下,可以约化为dromion和peakon激发形态.利用图示法对椭圆函数波的相互作用进行了探讨,发现其相互作用是非弹性的.

关键词： Maccari系统多线性分离变量法雅克比椭圆函数周期波

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具有记忆的污染物两维分散的描述

力学学报 1994年第1期26卷 20-30页

作者：刘宇陆上海工业大学上海市应用数学和力学研究所

在污染物释放后的前期它的扩散过程受出口速度的影响而具有明显的记忆特性，本文将Ｒ．Ｓｍｉｔｈ［８］（１９８１）污染物纵向记忆描述理论推广到两维情况并给出了的解析表达式。

关键词：剪切分散污染物扩散扩散过程

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边界吸收效应对非定常剪切弥散的影响

力学学报 1998年第3期30卷 340-347页

作者：刘宇陆上海大学上海市应用数学和力学研究所

采用延迟扩散方程［７，９］描述了具有边界吸收条件下，非定常剪切流动中的剪切弥散特性．给出了记忆函数、中心位移函数的控制方程．特例分析结果表明：所采用的模型方程是合理的；边界吸收效应使得纵向浓度分布具有后倾的趋势．这主... 详细信息

采用延迟扩散方程［７，９］描述了具有边界吸收条件下，非定常剪切流动中的剪切弥散特性．给出了记忆函数、中心位移函数的控制方程．特例分析结果表明：所采用的模型方程是合理的；边界吸收效应使得纵向浓度分布具有后倾的趋势．这主要是由于边界吸收使得低速强剪切区浓度减少，剪切弥散贡献减少，从而污染物对流速度高于断面的平均速度．

关键词：非定常扩散剪切弥散延迟扩散方程边界吸收

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二维非定常分散解析解

水动力学研究与进展（A辑） 1992年第3期7卷 270-276页

作者：刘宇陆上海工业大学上海市应用数学和力学研究所上海200072

本文将Taylor剪切分散理论推广到二维非定常流动的情况,根据本文作者所得到的二维非定常带柯氏力的流体动力学方程的分析解,给出了二维非定常分散系数的一般表达式,并且求得了一种潮汐流动的动态分散系数的解析表达式。

关键词：分散理论非恒定流特征值

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振动驱动热对流研究进展

上海大学学报（自然科学版） 2022年第5期28卷 841-856页

作者：郭茜里吴建钊王伯福庄启亮周全刘宇陆上海大学力学与工程科学学院上海市应用数学和力学研究所上海200072

工程应用和自然界中的流动不可避免地受到外部振动激励的影响.当振动作用于含有温度梯度的流体系统时,高频振动激励会在系统内部产生平均流动,实现或者控制热量输运.这种由振动激励驱动的热对流现象被称为振动热对流.振动激励一般具有... 详细信息

工程应用和自然界中的流动不可避免地受到外部振动激励的影响.当振动作用于含有温度梯度的流体系统时,高频振动激励会在系统内部产生平均流动,实现或者控制热量输运.这种由振动激励驱动的热对流现象被称为振动热对流.振动激励一般具有明显的周期性,提供了一种特殊的热对流驱动机制.这种驱动机制不仅为微重力环境下实现热量和质量的输运提供了新的方法,而且可以作为增强浮力驱动热对流系统传热的有效手段.主要从微重力环境、地表重力环境和多相流体中振动驱动热对流这3个方面,综述并探讨振动热对流中流动结构和传热特性的若干研究新方向及其进展,并对今后的研究方向进行展望.

关键词：振动热对流传热流动结构