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出口端联结半无限空间的有限长圆管的stokes流动

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力学学报 1989年第6期21卷 641-648页

作者：是长春颜宪尧北京大学力学系美国密执安州立大学数学系

本问题的解可表达成无穷级数,它既包含偶函数项,又包含奇函数项;入口截面上速度分布是给定的,数值计算结果表明:当管长超过半径的2倍时,管子中段总有泊肃叶流动,入、出口段的长度不超过半径长度,特征压差和阻力系数在一定管长范围内近... 详细信息

本问题的解可表达成无穷级数,它既包含偶函数项,又包含奇函数项;入口截面上速度分布是给定的,数值计算结果表明:当管长超过半径的2倍时,管子中段总有泊肃叶流动,入、出口段的长度不超过半径长度,特征压差和阻力系数在一定管长范围内近似地线性正比例于管长。

关键词：半无限空间圆管 stokes流动蠕流

基于水平集方法的二维stokes多工况流动的拓扑优化

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工程热物理学报 2014年第10期35卷 1960-1963页

作者：张彬刘小民孙金菊西安交通大学能源与动力工程学院西安710049

本文采用水平集方法进行了多工况条件下stokes流动问题的拓扑优化,研究了进出口边界变化对流体拓扑优化结果的影响。在拓扑优化过程中,采用无需样条参数化的重新网格划分方法来实现物理场和水平集类方程交替求解。以最小能量耗散为目标... 详细信息

本文采用水平集方法进行了多工况条件下stokes流动问题的拓扑优化,研究了进出口边界变化对流体拓扑优化结果的影响。在拓扑优化过程中,采用无需样条参数化的重新网格划分方法来实现物理场和水平集类方程交替求解。以最小能量耗散为目标,通过对三工况条件下流动通道的拓扑优化设计,表明多工况条件下的流动拓扑优化比单工况条件下获得的拓扑优化设计结果更为合理。

关键词：多工况流动水平集方法样条参数化 stokes流动拓扑优化

水平集与灵敏度分析相结合的流体形状识别与优化方法

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西安交通大学学报 2014年第7期48卷 5-11,108页

作者：刘小民张彬张卓飒西安交通大学能源与动力工程学院西安710049

针对流体拓扑优化很难得到较为精确结果的问题,将水平集方法与灵敏度分析方法相结合,发展了一种可用于流动形状识别的改进水平集优化方法。为实现水平集法向速度由界面到整个水平集函数求解区域的准确扩展,首先借助快速行进法,将法向速... 详细信息

针对流体拓扑优化很难得到较为精确结果的问题,将水平集方法与灵敏度分析方法相结合,发展了一种可用于流动形状识别的改进水平集优化方法。为实现水平集法向速度由界面到整个水平集函数求解区域的准确扩展,首先借助快速行进法,将法向速度由流体区向固体区扩展,然后经求解偏微分方程向整个设计区域扩展。通过求解二元二次方程组提取界面,采用无需样条参数化网格重构方法实现了流体区域内网格的重新划分,从而有效提高了物理场控制方程的求解精度。对Navier-stokes和stokes流动形状识别问题的研究表明:所发展的方法可以直接、较准确地求出边界上的法向速度,且将界面附近的法向速度准确地沿界面的法线方向扩展到整个水平集函数求解区域;最终,通过有效处理拓扑和形状优化过程中的拓扑变化识别出目标形状。

关键词：流体形状识别水平集方法灵敏度分析样条参数化 stokes流动 Navier-stokes流动

A divergence-free weak Galerkin method for quasi-Newtonian stokes flows

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Science China Mathematics 2017年第8期60卷 1515-1528页

作者： ZHENG XiaoBo CHEN Gang XIE XiaoPing School of Mathematics Sichuan University

This paper proposes a weak Galerkin finite element method to solve incompressible quasi-Newtonian stokes equations. We use piecewise polynomials of degrees k + 1(k 0) and k for the velocity and pressure in the interior of elements, respectively, and piecewise polynomials of degrees k and k + 1 for the boundary parts of the velocity and pressure, respectively. Wellposedness of the discrete scheme is established. The method yields a globally divergence-free velocity approximation. Optimal priori error estimates are derived for the velocity gradient and pressure approximations. Numerical results are provided to confirm the theoretical results.

关键词： Galerkin方法 stokes流动 Galerkin有限元方法 stokes方程分段多项式速度梯度散度压力边界

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加权残值法对stokes流的应用

力学进展 1988年第3期 309-321页

作者：严宗毅北京大学力学系

本文通过综述加权残值法对流体力学一个分支——stokes流动的应用,试图说明这一方法对于解决流体力学问题具有广阔的前景。

关键词：加权残值法 stokes流动低雷诺数流动配点法 Galerkin法最小二乘法子域法

三维斯托克斯流动在扁球坐标系中的基本解及其应用

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应用数学和力学 2002年第5期23卷 459-476页

作者：庄宏严宗毅吴望一北京大学力学与工程科学系 PharmaceuticalSciences PharmaciaCorporation301HenriettaStreet

通过把Lamb基本解中的调和函数转换为扁球坐标系下的表达式 ,这项研究成功地得到了一个新的stokes流动三维基本解·　此基本解可用于解决任意多个扁椭球处于任意位置和方向时的流动问题·　应用最小二乘法 ,三维流动问题中常遇到的收敛... 详细信息

通过把Lamb基本解中的调和函数转换为扁球坐标系下的表达式 ,这项研究成功地得到了一个新的stokes流动三维基本解·　此基本解可用于解决任意多个扁椭球处于任意位置和方向时的流动问题·　应用最小二乘法 ,三维流动问题中常遇到的收敛性差的困难在此得以完全克服·　结果表明该方法具有准确度高 ,收敛性好和计算量小的特点·　由于扁球可用于模拟从圆盘到圆球的多种物体形状 ,此基本解被用于系统地分析了各种几何因素对两个扁球所受力和力矩的影响·　为了显示此方法的通用性。

关键词： stokes流动基本解三维扁椭球多极子配置最小二乘法低雷诺数多体问题

光诱导微纳米流体液滴内的颗粒群运动特性研究

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光诱导微纳米流体液滴内的颗粒群运动特性研究

作者：刘哲西安建筑科技大学

学位级别：硕士

微流控是一种精确操控微尺度流体的技术,利用光操纵微液滴运动及诱导微液滴内粒子的输运是微流控系统驱动的一种新模式,具有非接触操控、波长和功率易调节、时空分辨率高等优势,在微尺度传质、传热、微混合及水体监测等领域有着广泛的... 详细信息

微流控是一种精确操控微尺度流体的技术,利用光操纵微液滴运动及诱导微液滴内粒子的输运是微流控系统驱动的一种新模式,具有非接触操控、波长和功率易调节、时空分辨率高等优势,在微尺度传质、传热、微混合及水体监测等领域有着广泛的应用前景。光操控技术,可以借助:(1)直接光学力(光辐射压和光镊);(2)光调制的电驱动(光电湿润和光控电渗流);(3)光诱导的毛细力(润湿性梯度和Marangoni效应)实现光能向液体动能的转换。其中,光诱导的毛细力作用与前两种相比,此种转换方式既不需要特殊的光学设备也没有复杂的微加工步骤。但是,润湿性梯度产生的毛细力很小,光照时微液滴接触角的变化比较微弱,很难克服界面张力作用,所以只有极个别的液体可以在微通道中运动,而且还存在空间限制、位移距离短、速度慢等不足。目前,国内外学者关于光操控微液滴运动及诱导微液滴内粒子的输运的研究大都基于实验观测,有关这几种不同形式力作用下的理论和模拟研究,只有单一作用力下的光驱力学模型,缺少统一的力学模型和解析求解方法。因而很难研究多种形式共同作用下的光诱导液滴运动行为。因此,需要建立相应的力学模型和解析求解方法可对不同形式作用力下的光诱导液滴运动行为进行研究。基于此,本文建立了相应的物理模型和解析求解方法,不仅可以对不同形式作用力下光诱导的微尺度流动进行描述和解析求解,同时有助于获得微纳米颗粒的动力学信息及解释相关物理规律,并且也为理论精确分析颗粒运动提供了很好的指导。本文首先介绍了微纳米尺度下低雷诺数流动的基本原理,从运动方程上分析微纳米级颗粒的基本物理特性及运动规律。其次,分别对直径约为4μm的ZnInS颗粒以及直径约为300 nm的FeO颗粒进行光诱导运动行为实验研究,通过高速摄像和粒子图像测速技术(PIV)记录并分析颗粒的运动行为,再次基于不同尺度颗粒的运动行为差异,分析影响颗粒运动的主要参数并进行一系列实验验证,定性分析并解释了光诱导微纳米颗粒运动特性。实验主要结论如下:(1)微纳米颗粒在不同光场下表现出不同的光诱导运动行为。其中入射光频率和颗粒数密度是影响光诱导颗粒运动的重要因素。入射光的波长越小或者频率越大,颗粒数密度越大,光诱导颗粒运动的程度越剧烈;反之,光诱导运动程度越平缓。(2)低数密度微米级ZnInS颗粒群在光诱导下主要表现为二维水平扩散运动,高数密度下则发生聚集并形成三维的涡流运动。而低数密度纳米级FeO颗粒群在光诱导下无显见运动,在高数密度下也表现为三维的涡流运动。(3)低数密度颗粒群的扩散运动可能与光照射下表面Zeta电位的变化有关,而高数密度颗粒群的涡流运动与颗粒吸热有关,吸热效应导致液滴表面温度变化,产生巨大的表面张力梯度,发生Marangoni效应,进一步诱导颗粒群形成涡流运动。(4)在上述两种颗粒运动特性实验研究的基础上,对光诱导涡流运动行为建立相应的物理模型,并基于理论解析求解和数值模拟的方法分别对上述实验现象进行定量分析。将理论求解和数值模拟结果与实验进行比较,理论和模拟获得的流场分布与实验测量结果保持一致,证实定量理论分析和力学模型的有效性。通过上述研究工作,为光诱导微纳米颗粒的高效运动及光流控系统中流动行为的精确调控等提供了理论支持,对微尺度传质传热和微混合器械的设计和优化具有重要意义。

关键词：微纳米颗粒表面张力 stokes流动粒子图像测速 Marangoni效应

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低速流场中悬浮粒子的相互作用问题

低速流场中悬浮粒子的相互作用问题

第十七届全国水动力学研讨会暨第六届全国水动力学学术会议

作者：孙仁上海交通大学建筑工程与力学学院

本文理论上研究了有关两个悬浮颗粒、胶体在液体中的一般平面运动问题。考虑到实际应用以及数学上的要求,问题被局限于低雷诺数流动范围,因而动量方程采用stokes 方程。在低雷诺数假设的前提下,由于物体所受的力及其运动状态对物体的形... 详细信息

本文理论上研究了有关两个悬浮颗粒、胶体在液体中的一般平面运动问题。考虑到实际应用以及数学上的要求,问题被局限于低雷诺数流动范围,因而动量方程采用stokes 方程。在低雷诺数假设的前提下,由于物体所受的力及其运动状态对物体的形状不敏感,因而悬浮颗粒或胶体都被认为是球状物体。鉴于当悬浮颗粒或胶体互相接近时,其水动力学相互作用不容忽略,文中考虑到物体之间的相互作用。为了进行理论研究,本文借助了两个不同坐标系下调和函数及双调和函数的变换关系式,采用了新的拓广了的连续反射方法,得出了符合两个球状物体边界的流动基本解,进而给出了两个悬浮颗粒、胶体在液体中的一般平面运动下流场速度的精确解。此解可以用来处理悬浮颗粒的相互作用问题。

关键词： stokes流动水动力学相互作用拓广了的连续反射方法两个粒子平移运动旋转运动

来源： cnki会议评论

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微尺度流动中液滴自组装研究

微尺度流动中液滴自组装研究