向阳面磁顶区可压缩涡旋诱发重联模拟研究:通量传输事件的形成和结构

本文用二维可压缩MHD模型,模拟研究了向阳面磁顶区的涡旋诱发重联过程。重联过程的结果形成了同心的磁流体涡旋。同时还对可压缩模型与不可压缩模型的异同点作了对比研究。结果表明,在同样条件下,可压缩情况的涡旋发展的增长率比不可压缩情况慢;结构特性无显著变化。本文指出,涡旋诱发重联是产生通量传输事件的一种重要机制。通量传输管可看作为磁流体涡旋管。对通量传输事件诸物理量(磁场、速度、密度、压力和温度)的分布特性作了模拟研究,可解释FTEs的主要观测特性。      

类星体吹出的超级星系风

美国航空航天局钱德拉X射线天文台的新数据，也许提供了类星体“点亮”过程的线索。钱德拉在二个遥远类星体周围观测到了发射着X射线的高温区域，它们被认为是在类星体活动的过程中形成的。这些特征出现在距离中心的超大质量黑洞上万光年的地方，科学家认为正是这种黑洞驱动了类星体的活动。“这些X射线特征很可能是激波，     

真空和微重力下烟幕粒子动力学特性研究

为了研究红外烟幕在外层空间的适用性,基于外层空间环境高真空和微重力的特殊性,分析烟幕粒子的真空和微重力效应,采用分子运动论理论近似模拟真空和微重力下烟幕粒子的动力学特性,建立烟幕粒子间距函数模型,利用Mathematica方法计算了烟幕材料粒径、密度及粒子运动时间对粒子间距大小的影响.结果表明,随着烟幕材料粒径及密度的增大,粒子间距逐渐减小,形成烟幕的稳定性逐渐增大;粒子运动时间愈长烟幕愈不稳定.      

液滴真空闪蒸/冻结过程的热动力学研究

建立了低压真空环境单液滴闪蒸/冻结过程的热、质传递模型, 探索液滴在真空闪蒸/冻结过程中的热动力学规律和机理. 对液滴真空闪蒸/冻结过程中的温度、尺寸变化进行了计算, 分析了环境压力、环境温度、液滴初始半径与初始温度等因素对液滴闪蒸预冷时间、快速凝固后继续冻结时间和升华再冷最低温度的影响. 结果表明, 模型能够很好地描述液滴真空闪蒸/冻结过程的基本特征; 环境压力控制着闪蒸/冻结过程的主要特征及终态温度, 是主要控制因素; 液滴初始温度主要影响闪蒸速率, 而初始尺寸则主要影响预冷时间; 环境温度的影响可以忽略.      

一种软件测试过程的博弈模型

为分析软件测试的动态过程及其中诸影响因素之间的关系,运用博弈理论,提出了一种新的软件测试过程建模分析方法.建立了一种软件测试过程的博弈模型,并在此基础上对测试过程中的各方决策条件和博弈均衡条件进行了讨论,其结论有助于理论分析和解决"测试策略选择"和"何时停止测试"等问题.由于考虑了参与软件测试活动的各方利益和可能行为,此方法较之软件测试控制论更能够对软件测试过程中所出现的情况进行解释.本模型可为软件测试规程设计提供理论依据,增强软件测试过程的可管理性.      

类星体样本的不完备性补偿因子和V/V_(max)分析

本文采用截尾回归迭代程序给出源的光度-红移关系曲线.在假定实际源偏离此曲线而服从正态分布情况下,给出每一源的不完备性补偿因子.用经修改的V/V_(max)方法,分析了3CR和4C的光学、射电样本以及3CR的X射线光度样本.在置信度90％的水平,类星体的空间分布与q_0有关.只有q_0=1时,类星体才随红移有明显的宇宙学演化,且这时密度分布规律中的参数γ值为2—6,小于以往V/V_(max)分析所得10—12的γ值.这与用星系际低密度介质说明类星体生成和密度演化的理论解释一致.分析还表明补偿因子法能反映样本在不同波段的特性.     

涡旋微槽流动与传热特性数值模拟

涡旋微槽散热器具有传输高热流密度的潜力,在解决航空航天高功率密度器件热控制方面具有广泛应用前景.在实验研究的基础上,采用有限体积法对不同体积流量和槽道结构的涡旋微槽中的流动与传热特性进行了数值模拟研究.对涡旋微槽流动的稳定性进行了分析,给出了摩擦因子和Nu数沿流动方向的变化曲线,并采用场协同原理对涡旋微槽强化传热的机理进行了探讨.计算得到的微槽平均传热系数和摩擦阻力系数与实验数据进行了对比.结果表明:涡旋微槽中二次流的出现是涡旋微槽强化传热的机理所在.     

X射线选择类星体的一些性质

本文对109个X射线选择的类星体和114个射电及光学选择的类星体进行统计分析.发现在它们的红移、光学光度以及平均光学-X射线谱指数的直方分布图上, X射线选择类星体统计上都分布在这些参数图的低端.在所有样品的单色X射线光度l_X与单色光学光度l_O的关系图上, X射线选择类星体绝大部分处在光学暗的低光度区域.若以lglo=31.2erg/s·Hz为分界点, 可把光学光度划分为光学亮和暗两个区域, 则发现射电及光学选择类星体在图中光学亮区内的斜率b=0.64, 在光学暗区内的斜率b=0.95, 而X射线选择类星体的b仅为0.78, 因而暗示出它们可能是类星体现象中的一个次型.      

真空中连续发射电子束形成的电子鞘层的空间结构

用双流理论模型研究真空中电子束的发射实验。向真空中发射电子束过程中,发射体本身被充正电,束缚束电子向外传播,大量的束电子在发射体表面附近形成电子鞘层;只有极少量的束电子可以逃离发射体而向外传播出去。在电子鞘层内,发射出的束电子和返回发射体表面的束电子形成速度和密度在空间为分布不均匀的双流。本文用双流理论模型解析计算出了电子鞘层的空间尺度、电子鞘层内的电场分布以及电子密度分布。      

寻找引力幽灵（下）

为此,从马德堡半球实验中,我们做出了另一种设想:在封闭环境中的真空会产生向内收缩的效应,从而具有吸力,其吸力的大小与真空环境的大小和真空程度有关。空气在真空内呈扩散状态,所以,注入铜球内的空气产生了向外膨胀的作用。由于空气的进入,封闭的真空环境随即受到破坏,收缩的效应消失。这样一来,两个铜半球因失去了向球体中心收缩的作用力而分离。所以说,八匹马使尽一切气力仍然拉不开两个铜半球的原因并不在于空气产生了压力作用,而是处于封闭的真空在大气环境中产生的一种力学效应。我们也可以这样认为,空气本身并不具有压力,只有当空气…     

Shear flow energy redistribution stipulated by the internal-gravity wavy structures in the dissipative ionosphere

The linear mechanism of generation, intensification and further nonlinear dynamics of internal gravity waves (IGW) in stably stratified dissipative ionosphere with non-uniform zonal wind (shear flow) is studied. In case of the shear flows the operators of linear problem are non-selfadjoint, and the corresponding Eigen functions – nonorthogonal. Thus, canonical – modal approach is of less use studying such motions. Non-modal mathematical analysis becomes more adequate for such problems. On the basis of non-modal approach, the equations of dynamics and the energy transfer of IGW disturbances in the ionosphere with a shear flow is obtained. Exact analytical solutions of the linear as well as the nonlinear dynamic equations of the problem are built. The increment of shear instability of IGW is defined. It is revealed that the transient amplification of IGW disturbances due time does not flow exponentially, but in algebraic – power law manner. The effectiveness of the linear amplification mechanism of IGW at interaction with non-uniform zonal wind is analyzed. It is shown that at initial linear stage of evolution IGW effectively temporarily draws energy from the shear flow significantly increasing (by an order of magnitude) own amplitude and energy. With amplitude growth the nonlinear mechanism turns on and the process ends with self-organization of nonlinear solitary, strongly localized IGW vortex structures (the monopole vortex, the transverse vortex chain or the longitudinal vortex street). Accumulation of these vortices in the ionospheric medium can create the strongly turbulent state.     

低压蒸汽透平排汽缸内能量损失的数值研究

运用三维粘性流场数值模拟软件(Fine/Turbo)对一个低压蒸汽透平排气缸内的复杂流动进行数值模拟,计算结果与已有的实验数据进行了对比.计算得到的排气缸出口截面上的质量平均总压损失为47.8%,实验值为40.9%.数值模拟清晰地显示了排气缸通道内的流场结构是以各种旋涡为主要特征,包括通道涡、分离涡和端壁涡等.其中,通道涡的尺度最大,是造成排汽缸内能量损失的最主要因素.     

各向同性湍流能量级串中的旋涡分岔机制

充分发展各向同性湍流能量级串和多尺度相互作用一直是湍流理论研究的核心问题.目前,对于该物理过程的完全理解或精确的数学描述缺乏基于第一原理的理论.简要介绍了湍流能量级串的概念、起源、发展历程及面临的挑战问题,着重阐述了目前各种现有描述方法的局限性.基于三维不可压缩流体的Karman-Howarth方程,根据新得到的各向同性湍流尺度演化方程以及在这一方向上的理论进展,证明存在以湍流Taylor微尺度为动力学量的非线性动力系统.根据上述新的理论,可以认为:湍流能量级串由一系列的旋涡非线性分岔过程刻画,呈现Feigenbaum倍周期分岔的途径.     

空心阴极热特性优化研究

空心阴极常用于霍尔或离子电推进系统的电子源，其热特性对自身工作寿命和能效有重要影响。为考察工作过程中阴极的温度分布和热耗散特性，对空心阴极进行数值分析。采用等离子体流场计算数据与温度场计算数据互为输入条件，进行反复迭代的方式，计算稳态下阴极内部的温度场。为验证模型与计算代码的正确性，在真空舱内开展阴极的放电试验，利用热电偶与光学温度计对阴极5个测点进行测温，并将试验结果与计算结果进行比对。结果表明，计算的最大误差在5%以内。在此基础上，考察了不同结构、材料空心阴极内部的温度分布以及热耗散情况。当阴极整体长度由小变大时，阴极整体热耗散功率会先减小后增大，而采用发射率较高的外壳材料会提高阴极整体热耗散且降低整体温度。     

基于流动显示的翼尖涡不稳定频率测量

翼尖涡涡核振荡频率的准确测量是翼尖涡控制技术得以有效实施的重要前提。采用流动显示方法,研究了椭圆机翼翼尖涡在低雷诺数条件下的不稳定特性。分别采用单点谱分析和动力学模态分解技术,从流动显示图像序列中提取了涡核振荡的短波不稳定模态的频率,2种方法得到的频率相对误差最大不超过5%。研究结果表明:涡对的空间运动通常展现出长波与短波模态的耦合,涡核的高频短波振荡耦合在低频长波摆动中,以前者为主要含能模态;短波不稳定性的无量纲振荡频率随雷诺数的增大而增大、随机翼攻角的增大而减小。      

一种提高空心阴极推力器推力的发射体外置方法

为提高空心阴极推力器的比冲,研究了空心阴极发射体外置的方法,对比研究了发射体外置和内置两种结构的空心阴极推力器的推力和比冲,发现发射体外置的结构相比较于内置结构能够增加推力器的推力和比冲。进一步研究发现,发射体外置的空心阴极推力器引出的离子电流、离子能量要明显高于发射体内置的空心阴极推力器,可以推断发射体外置的阴极推力器存在离子加速喷出增大推力和比冲的机制。     

基于EEMD-Hilbert谱的涡街流量计尾迹振荡特性

为了研究涡街流量计尾迹振荡特征,采用集总经验模态分解(EEMD)-Hilbert谱方法,对测量介质为空气、流量范围为10.58~220 m~3/h的涡街流量计管壁差压信号进行处理,首先用EEMD方法对管壁差压信号进行分解,得到固有模态分量,然后对分解后的各个分量进行Hilbert变换,得到Hilbert谱和边际谱,进而提取管壁差压信号的旋涡脱落频率。比较了Fourier变换与EEMD-Hilbert谱方法在信号去噪和频率提取方面的性能。结果表明:EEMD-Hilbert谱方法可有效去除叠加在实际涡街成分之中的噪声,能够较完整保留尾迹振荡的固有成分;在流量较低时,EEMD-Hilbert谱方法对尾迹振荡频率的提取精度比Fourier变换高30%以上,有效拓展了涡街流量计的测量下限;通过计算能量比,揭示了EEMD-Hilbert谱方法提高频率提取精度的原因,即EEMD-Hilbert谱方法降低了信噪比;Hilbert谱直观表示信号的时间-频率-能量关系。     

8cm汞离子推进器样机用小孔空心阴极设计

对小孔空心阴极内部放电物理过程作了描述。根据8cm 汞离子推进器与阴极相关的设计参数,计算了阴极内部压强、粒子密度、初始电子能量平均交换自由程等参量,因而设计出阴极发射体、阴极顶小孔等主要尺寸。复核了阴极发射电流。对阴极热平衡、加热器工作参量作了计算,并与实验结果进行了比较。根据阴极在推进器中工作方式,对阴极结构设计进行了描述,包括材料选择和等离子体喷涂工艺制造。给出了长期阴极热模拟实验结果。     

鱼类摆动推进的双涡模型及实验研究

通过对鱼类摆动推进的观测、实验和分析研究、从仿生学、运动学和涡动力学等方面综合研究了鱼类游动的机理，提出双涡结构模型，理论分析认为“８”字涡的存在与相互作用是一种动力机制，是鱼类摆动产生推力的原因，以此模型为指导设计了刚性仿鱼尾摆动翼的有关实验，实验结果得到启发性的有力证据，在不同流速的水洞中摆动翼均产生一定的推力，并且在水介质中的耗功率明显低于在空气中的耗功率，由此得了出结论：“８”字涡具有储能