一、SUPERPOSITION ABOUT THE 3D VORTEX SOLUTIONS OF THE FLUID DYNAMIC EQUATION（论文文献综述）
阳帅[1]（2021）在《局部锚索破断下悬浮隧道动力响应与渐进性失效现象研究》文中指出悬浮隧道（Submerged floating tunnel,简称SFT）作为一种能跨越宽阔深水并且环境适应能力强的新型交通构筑物,SFT有着与常规的交通结构形式无法比拟的巨大优势,例如对原有海洋环境影响较小、力学指标（管体弯矩、扭矩、锚索缆力等）和单位经济成本不会随着跨越海峡长度的增大而有显着的改变等。但由于其结构形式的特殊性与新颖性,目前对于其安全性与稳定性缺乏足够的认识,在工程实践上也还存在很多问题,造成这一构想一直未能成为现实。在波流往复载荷、地震、腐蚀、磨损、船舶或潜艇撞击、锚基础失效等因素作用下,容易出现锚索截面损失、承载能力下降、甚至破断等情况。锚索破断事件一旦发生,将不可避免地使得SFT的动力响应发生剧烈变化,并进而引起应力重分布,甚至可能导致整体结构的渐进性失效。为了避免由于锚索破断而导致的工程灾害,本研究针对锚索破断情况下SFT的水动力行为和渐进性失效现象进行了一系列数值模拟和试验研究。通过对锚索破断行为和连续倒塌现象进行模拟,分析了不同波流参数、浮重比、断缆方式、断缆位置等因素对SFT整体动力响应的影响,力图为实际的工程设计提供科学参考依据。主要研究成果如下所示:（1）采用有限元分析软件ANSYS/AQWA建立SFT数值模型,并基于ANSYS/AQWA中的生死单元功能建立SFT锚索破断及渐进性失效现象的模拟方法,通过分析不同波流参数及断缆方式展开了SFT发生锚索破断及渐进性失效时动力响应行为研究。结果表明:SFT锚索破断后,将会对剩余锚索缆力产生冲击效应,所引起的缆力瞬态幅值随着与破断位置距离的增加而逐步递减,且断缆同侧锚索的缆力变化幅值明显大于对侧锚索;由于SFT为有限刚度的柔性体系,管体的运动具有一定顺应性,在不同波流环境中,锚索破断所引起的横荡、纵荡和横摇瞬态效应并不明显;规则波、均匀流与锚索破断作用引起的SFT动力响应分别具有不同特征,即:规则波主要引起结构的周期运动,均匀流主要引起结构的大幅偏移与低频运动,锚索破断主要引起结构产生冲击效应与高频振动。（2）提出了一种专门设计断缆触发装置用以模拟锚索破断事件和SFT渐进性失效过程,并可以通过时控法与力控法有效地实现对锚索破断触发条件的控制;同时基于数值模拟与模型试验结果建立了SFT边界约束的数值纽带仿真方法,用以获取试验模型边界约束的参数值,结果表明:自由边界模型的响应结果整体上略大于约束边界模型,但两者曲线的变化规律大体一致,为了简化后面的试验结果,可通过对自由边界模型试验的结果对波流激励下SFT的水动力学行为进行规律性探索。（3）基于物理模型试验结果,分析了不同波流参数、浮重比、断缆方式、断缆位置等因素对SFT整体动力响应的影响,结果表明:SFT的响应变化评估、瞬态效应、受力重分布和冲击效应是确定SFT发生渐进性失效的关键;由于锚索破断的复杂组合效果和锚索破断的冲击效应,规则波和均匀流联合作用时,SFT管体横荡运动幅值急剧增加,运动曲线变得不稳定且不规律,在波流联合作用时,管体的运动幅度明显地大于其他两个加载工况的总和,这表明波-流-结构耦合效应的考虑对于SFT的锚索破坏模拟及动力响应研究是十分重要的;发生渐进性失效后,管体运动迹线迅速发散并剧烈变化,显示出更多随机特性,因此,有必要对SFT发生渐进性失效时的动力响应展开深入研究,以建立SFT抗渐进性失效的合理评估体系。
王文江[2]（2021）在《变刚度柔性体自主推进特性的流固耦合数值研究》文中研究表明生物的自主推进运动是一个典型的流固耦合问题,蕴含了复杂的流体力学机制。本文采用柔性自主推进简化力学模型和流固耦合算法,数值研究了柔性体的周围流场环境、自身构型及材料力学性质等因素对其推进特性的影响,揭示了生物运动的力学原理。本文的主要工作及研究成果如下:（1）研究了均匀流场中上游串列双圆柱尾迹与下游柔性板相互作用的动力学问题。通过调整圆柱间距,构造出多种典型流场尾迹脱涡模态,模拟复杂的水动力学环境,进而探讨复杂旋涡尾流中柔性板自主推进特性。基于数值模拟分析,发现柔性板在多种典型脱涡模态下会出现稳定游动、逆流而上和顺流而下三种运动模式。研究表明柔性板的运动模式主要取决于板的初始位置和拍动振幅,在中等振幅和适当初始位置下更容易出现稳定游动模式。结果表明,相比于直接处于来流中的情形,稳定游动的柔性拍动体在尾迹涡中耗费更少的能量,且稳定游动所需最小振幅对应的能耗与圆柱脱涡强度成反比。通过对不同起拍方式下板稳定游动位置与周围旋涡时空演化分析,揭示了柔性板初始拍动与圆柱脱涡相位之间的函数关系,准确地预测了不同脱涡模态下拍动板的平衡位置间距。（2）研究了三维弦向非均匀刚度分布拍动板自主推进运动的动力学问题。针对一系列典型的刚度分布,基于欧拉梁模型推导给出了有效弯曲刚度,合理地描述非均匀板的整体弯曲刚度,验证了拍动板前缘与后缘的横向振幅差与板的理论末端挠度值呈正比的假设。发现了拍动矩形板的推进特性主要由有效弯曲刚度决定,且在同一有效弯曲刚度附近,不同刚度分布拍动板均取得各自最优推进特性。揭示了刚度分布与拍动板弦向变形之间的关系,探讨了板的压力分布与近场旋涡结构和强度之间的联系。发现了沿弦向刚度增长型分布的拍动板拥有更好的推进性能。板前端越柔,前端被动变形越大,进而产生更大的推力。此外,还详细讨论了质量比和展弦比对板的变形和推进特性的影响。这些结果有助于深化理解水动力学与仿生设计中变柔性鳍或翅膀推进性能之间的内在联系。（3）研究了特定形状设计和柔性分布组合对拍动板自主推进性能的影响规律。理论分析得出任意刚度分布和平面形状参数的柔性板有效弯曲刚度,合理地刻画了不同形状的非均匀板整体抗弯刚度特性。发现了拍动板的推进速度和效率主要取决于有效弯曲刚度,即拍动板展向中截面上后缘相对于前缘的最大横向位移差。同时,增大面积矩和前端柔性可显着增大板的弯曲能,并影响拍动推进的动力学特征,提高板的推进性能。分析了特定参数下板近场和上下表面的压力分布以及典型尾迹涡的形态演化,揭示了刚度分布和形状参数如何改变板上各部分的变形和前缘、侧缘及尾缘涡的相对强弱,进而得出与拍动板局部弦向变形、法向力之间的关系。这些结果对柔性体推进系统的优化设计具有指导意义。
杨飞[3]（2021）在《非平衡动力学：从二维材料自旋动力学到超导体的电磁响应》文中进行了进一步梳理运用微观动力学方程的等时非平衡格林函数方法,本论文首先从自旋电子学领域中的动力学自旋Bloch方程入手,研究二维材料中的自旋动力学作为引子。之后,进入到本论文的主体部分—超导领域,建立被我们称为“规范不变动力学方程”的动力学理论以研究超导体丰富的电磁响应性质。在引子部分,通过采用动力学自旋Bloch方程,我们研究了双层过渡金属硫属化物中空穴的自旋动力学,包括Rashba自旋轨道耦合影响下K和K’谷空穴自旋的弛豫和扩散。由于双层材料的特性,我们发现两谷的面外自旋呈现出不同的弛豫（扩散）过程。特别地,在大自旋极化的弛豫（扩散）过程中,我们发现,两谷中原本相同的空穴浓度随着时间演化（沿着扩散方向）发生了破缺,从而产生了非平衡（稳态）谷极化。在主体部分,我们进入到超导领域,首先研究了平衡态中平移对称破缺超导体系内的超导电性,之后,我们重点探讨了非平衡动力学中超导体的电磁响应性质。平衡态的研究以Gorkov方程为基础。我们首先从对称性的角度,讨论了平移对称破缺后,实现非常规Cooper对的要求。基于对称性分析,我们指出,通过将自旋轨道耦合量子阱与平移对称破缺s-波超导体近邻耦合,所有四种对称性类型（偶频单态、奇频单态、偶频三态和奇频三态）的Cooper对均会在量子阱中出现。而量子阱中库仑相互作用的自能以及不可避免的plasmon效应,则可以诱导出全部四种对称性的超导序参量。之后,我们讨论了在自旋轨道耦合s-波超导体中,利用磁场的Zeeman效应破缺掉平移对称性（产生出Cooper对质心动量）的可能。我们发现,磁场会导致两种具有Cooper对质心动量的超导相:小场下的drift-BCS态和大场下的Fulde-Ferrell态,前者中的Cooper对质心动量源于能带扭曲,后者与传统Fulde-Ferrell态类似。在处理非平衡性质时,Gorkov方程中格林函数涉及到的信息因为过于庞大从而有着很大的计算难度。针对这一问题,需要衍生出用于处理非平衡物理的微观动力学方程。为此,我们首先采用Yu和Wu建立的规范不变光学Bloc方程方法,研究了手征p-波超导态的反常霍尔效应。我们展示反常霍尔效应的内禀通道因为伽利略不变性而为零,但杂质散射可以诱导出外禀通道。与文献中Kubo费曼图方法给出的线性响应的偏转散射通道相比,我们除了为这一通道提供微观动力学描述外,还揭示出一个新的通道:非线性激发导致的低阶Born贡献,后者在弱杂质相互作用体系占据主导。之后,我们发展了规范不变光学Bloch方程,使其囊括进完整的电磁效应和超流动力学,由此建立起超导体规范不变动力学方程。我们首先证明规范不变动力学方程满足超导体中的Nambu规范结构,因而自然地满足电荷守恒。紧接着,通过规范不变动力学方程,我们讨论了静磁响应和低频光学响应中的电流激发。除了恢复出文献中为人熟知的结果（包括静磁响应中的Meissner超流和Ginzburg-Landau方程以及低频光学响应中的二流体模型）外,我们发现,只有当电磁场激发出的超流速度超过某一阈值时,体系中才会出现正常流体和散射。特别地,我们指出,超流体和正常流体的电流之间存在摩擦。由于这种摩擦,部分超流体具有了黏滞性。我们因而提出了超导体的三流体模型:正常流体、有黏滞的超流体和无黏滞的超流体,以此来描述超导态的电磁响应。基于三流体模型,我们揭示出丰富的物理行为,包括静磁响应中隧穿深度受散射影响的原因、修正的Ginzburg-Landau方程和同时具有非零能隙和非零电阻的热力学相、以及低频光学响应中由三流体模型描述的光电导。随后,我们展示,规范不变动力学方程提供了一套有效的方法,能够不分伯仲地计算超导体集体激发Nambu-Goldstone模和Higgs模的电磁响应。基于规范不变动力学方程,我们除了恢复出文献中关于这两种集体激发的线性响应的传统结果外,还指出Higgs模的二阶响应完全归因于驱动效应（包括光电场驱动效应和磁矢势抗磁效应）而非文献中广泛认定的磁矢势顺磁效应。同时,我们推得了 Nambu-Goldstone模非零的二阶光学响应,并且发现,由于电荷守恒恒的保护,这一响应可以避免Anderson-Higgs机制的影响从而能够被有效激发。为此我们还提出了一个可能的实验探测方案。接下来,我们展示,规范不变动力学方程提供了一套有效的办法处理散射效应。基于规范不变动力学方程,我们发现,在线性区,散射造成的光吸收可以很好地描述实验上在正常趋肤区脏超导样品中观测到的光学特征。而在二阶区我们指出,散射效应在Higgs模的光学响应信号中造成一个相移,并且该相移在ω=|Δ|处会展现出π跳跃。此外,我们还指出,杂质散射可以在光脉冲结束后造成Higgs模激发的衰减行为。综上,规范不变动力学方程不仅同时囊括了正常流体和超流体的动力学描述,且作为一套规范不变理论,这套方程既能够计算磁场响应也可以处理光学响应,并且可以用于线性响应和非线性响应的研究。由于规范不变性,规范不变动力学方程得以保证对电磁学性质非常关键的电荷守恒。同时,规范不变动力学方程还能够处理超导体中各样集体激发的电磁响应。此外,得益于等时非平衡格林函数方法,我们在规范不变动力学方程构造了完整的微观散射项,因而可以阐述散射效应的影响。除了恢复出许多文献中众所周知的结果外,我们还揭示出超导体电磁响应中更为丰富的物理。所以,规范不变动力学方程实际上提供了一套有效的方法研究/计算超导体的非平衡动力学行为和电磁响应性质,我们因而展望这套方程能够在超导领域揭示更多的丰富物理。最后,我们探索性地将规范不变动力学方程的方法应用到d-波超导体系Higgs模的研究中,以推导呼吸Higgs模和d-波序参量体系独有的旋转Higgs模能谱的解析表达式,并探讨他们的动力学性质包括光学响应、磁场响应以及最近实验上较为关心的赝能隙相中负的热霍尔信号。本论文内容多为解析研究。为方便阅读,正文中只呈现具体的模型和推导后的结果以及图像性的分析,冗长的推导细节则被置于十个附录中。以下,是具体的章节摘要。引子部分,从第1章到第2章,我们研究了双层过渡金属硫属化物中空穴的自旋动力学。在第1章中,我们首先介绍了二维材料单双层过渡金属硫属化物,以及这类材料中谷动力学（包括自由载流子的谷霍尔效应,激子的谷极化和去谷极化机制）和自旋电子学（包括自旋的注入和探测、时间域自旋弛豫的主要机制,以及理解空间域自旋扩散的模型）的研究进展。特别地,在双层过渡金属硫属化物中,得益于材料特性,K和K’谷的空穴不仅可以通过自旋-层锁定效应实现自旋在实空间的分离,还可以利用手征光学选择定则激发自旋极化。该二维体系因而为探索自旋动力学提供一个理想的平台,并在自旋电子学领域展现出可能的应用前景。由此,理解这一类材料中空穴自旋的弛豫和扩散行为成为了亟待研究的问题。针对这一问题,在第2章中,我们首先介绍自旋电子学领域中的动力学自旋Bloch方程。动力学自旋Bloch方程,是Wu基于等时非平衡格林函数方法将半导体中的光学Bloch方程推广到自旋空间建立和发展起来的。它不仅包含了微观散射效应,还可以处理多体效应。运用动力学自旋Bloch方程,我们研究了双层过渡金属硫属化物中K和K’谷空穴的自旋动力学。考虑到实验上对空穴浓度的电学调控,我们讨论了门电压诱导的Rashba自旋轨道耦合对自旋弛豫和扩散的影响。相比传统的面内形式,双层过渡金属硫属化物中的Rashba自旋轨道耦合多出一个谷依赖的面外分量,从而提供了一个在K和K’谷方向相反的类Zeeman场,由此造成了丰富的自旋动力学行为。对于自旋弛豫,在谷间空穴-声子散射作用下,类Zeeman场为面内自旋打开了一个谷间弛豫通道,其主导了面内自旋的弛豫。对于面外自旋极化,类Zeeman场会与Hartree-Fock有效磁场叠加,后者在两谷方向相同。由此,K和K’谷呈现出不同的总有效磁场强度,从而导致两谷具有不同的自旋弛豫时间。提高温度/浓度以增强谷间空穴-声子散射能够极大地抑制两谷自旋弛豫时间的不同。有意思的是,在大自旋极化的弛豫过程中,我们发现,两谷中原本相同的空穴浓度随着时间演化发生了破缺,致使体系中诱导出谷极化。根据我们的计算,在自旋极化为60%时,这种非平衡谷极化能够超过1%且能持续数百ps,因而有很大可能被实验观测。双层过渡金属硫属化物中的谷内系统,实际上为Zeeman场存在下的Rashba自旋轨道耦合体系。从微观层面研究这一经典体系的自旋扩散无疑具有重要意义,但文献中鲜有对此的研究报道。我们发现,在单谷中,通过调节该谷的总有效磁场强度,面外自旋的扩散行为可以分为四个区域。在不同的区域,自旋扩散长度展现出不同散射、总有效磁场强度和自旋轨道耦合强度的依赖。由于K和K’谷具有不同的总有效磁场强度,两谷因而展现出不同的自旋扩散长度。增强谷间空穴-声子散射则可以抑制两谷自旋扩散长度的不同。此外,在单边固定的大的面外自旋注入下,我们发现,体系沿着扩散方向会建立起稳态的谷极化,与时间域谷极化的产生机制相同。然而,时间域的谷极化会随着谷内散射的增强而减弱,但空间域产生的谷极化能够通过增加杂质浓度来加强。主体部分,从第3章到第11章,我们进入到超导领域,首先研究了平衡态中平移对称破缺超导体系内的超导电性,之后,我们重点探讨了非平衡动力学中超导体的电磁响应性质。针对平衡态的研究,在第3章中,我们首先介绍了 Cooper对的四种对称性分类:偶频单态、奇频单态、偶频三态和奇频三态,以及在空间均匀体系实现后三类非常规Cooper对所需要的对称性破缺。但体系中非常规Cooper对的存在并不能保证非常规超导序参量的产生,这是因为非常规超导电性的产生往往还对配对势的对称性有特殊的要求。之后,我们介绍了超导体中两点格林函数所满足的基本方程:Gorkov方程。该方程包含了体系中所有的信息,所以可作为研究和计算超导态性质的出发点。运用平衡态Gorkov方程,我们介绍了一些可能实现非常规Cooper对/超导电性的具体材料和体系,包括与铁磁体近邻耦合的常规超导体、非中心反演对称的非常规超导体,具有自旋轨道耦合的常规超导体、目前广受争议的非常规超导体Sr2RuO4,和可能具有p-波吸引势的重费米子超导材料。紧接着,我们介绍了在均匀超导体中利用Zeeman效应自发破缺掉平移对称性（产生出Cooper对质心动量）的可能,即Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov（FFLO）态。但在各向同性体系中,旋转对称性的自发破缺不利于FFLO态对抗杂质缺陷和热力学涨落。为此,文献中指出,在Zeeman效应作用下,利用自旋轨道耦合造成体系的各向异性,能够使Cooper对质心动量以最优化形成来保证FFLO态的稳定,我们综述了文献中对此的理论进展。在第4章中,运用平衡态Gorkov方程,我们研究了平移对称破缺后,非常规Cooper对和序参量的实现。我们首先从对称性的角度,讨论了平移对称破缺后,实现非常规Cooper对的要求。我们发现,与传统的空间均匀体系中的要求相比,原本难以实现的奇频单态Cooper对在平移对称破缺后会固有地存在,并且平移对称破缺后,只需破缺掉自旋旋转对称性即可实现偶频三态和奇频三态Cooper对。由此我们指出,通过将自旋轨道耦合量子阱与平移对称破缺s-波超导体近邻耦合,所有四种对称性类型的Cooper对均会在量子阱中出现。在此基础上,通过考虑库仑相互作用的自能以及二维体系中不可避免的plasmon效应计算量子阱中的超导序参量,我们展示体系中可以实现全部四种对称性的超导电性。为具体说明这一情况,我们考虑了与处于FFLO相或存在超流的s-波超导体近邻耦合的InSb（110）量子阱,并推导了四种超导序参量的解析表达式。得益于材料特性,我们推得了s-波的偶频单态序参量、p-波的奇频单态序参量、p-波偶频三态的序参量、以及d-波的奇频三态序参量。特别地,在合适浓度下,常规的s波序参量会受到抑制,此时非常规序参量会占据主导,从而利于实验上的探测。在第5章中,我们研究了自旋轨道耦合s-波超导体中的Fulde-Ferrell态。不同于文献中求解多变量极值的全数值理论工作,我们运用平衡态Gorkov方程解析上求解反常格林函数来得到能隙方程,然后,通过求解基态能关于单个参数即Cooper对质心动量的最小值来确定超导态性质,由此可以对超导态的微观性质进行详细讨论。我们发现,在自旋轨道耦合s-波超导体中,外加磁场可以诱导出两种具有Cooper对质心动量的超导相。具体地,在小磁场下,电子能谱的扭曲可以诱导出Cooper对质心动量,但体系中不存在反常关联消失的非配对区。我们将这一超导相称为drift-BCS态。将磁场进一步增大至某一临界点,体系中出现了非配对区,从而落入Fulde-Ferrell态。我们发现,在临界点附近,质心动量会突然增加,并且序参量会急剧减小,表明体系发生了一级相变。此外,我们还发现了由自旋轨道耦合翻转项导致的Pauli极限的增强,以及因此而造成的存在Fulde-Ferrell态磁场区域的扩大。最后,我们还讨论了自旋轨道耦合诱导的三态Cooper对,并展示Cooper对自旋极化在drift-BCS态和Fulde-Ferrell态呈现出完全不同的磁场依赖,从而为实验上区分两种超导相提供了一种可能的方案。从第6章到第11章,我们从非平衡动力学的角度研究了超导体丰富的电磁响应性质。在第6章中,我们首先介绍最早由Nambu提出的超导体规范结构,以及超导态中规范不变与电荷守恒等价的证明。紧接着,我们介绍了超导体中各样的集体激发,包括Nambu-Goldstone模（序参量相位涨落）和相关的Anderson-Higgs机制、Legget t模（两带超导体中两带序参量相位差涨落）、Tc附近的Nambu-Goldstone模:Carlson-Goldman模、Higgs模（序参量模值涨落）,以及Bardasis-Schrieffer模（轨道角动量不同于平衡态序参量的序参量模值涨落）。此外,我们还介绍了超导体中杂质效应对平衡态的影响:Anderson定理。之后,我们综述了超导体对电磁响应特别是对THz光场响应的实验和理论研究进展。具体地,相关的实验进展包括静磁响应中的Meissner效应,早期用于实验分析的宏观Ginzburg-Landau唯象理论、低频光学响应中由唯象二流体模型描述的光电导行为、还有THz频率范围内,反常和正常趋肤区超导体中不同的光吸收行为、非线性光学响应中的Higgs模激发和相关信号相位的π跃变、以及两带超导体内非线性光学响应中的Leggett模激发。在理论方面的综述中,我们指出,一套完整的电磁响应理论上应当满足如下的四个条件:（ⅰ）既能够计算磁场响应也可以处理光学响应,并且可以用于线性响应和非线性响应的研究,即必须完整地囊括由电场E所致和直接由磁矢势A造成的电磁效应;（ⅱ）能够自恰地推导出超导体内各样集体激发的电磁响应;（ⅲ）能够计算不可避免的散射效应;（ⅳ）应当是规范不变的,即满足Nambu提出的超导体规范结构,这点在超导体中尤为重要。然而,相比于超导领域在过去数十年间不断增加的丰富的实验现象,超导体电磁响应的微观理论,尽管在BCS超导电性理论的框架下已经经过了五十多年的发展,但文献中建立起的各样的理论,包括基于Kubo流流关联推出的反常趋肤区的Mattis-Bardeen理论、Anderson赝自旋图景下推出的Liouville和Bloch方程,半经典的准粒子Boltzmann方程、准经典近似框架下使用τ3-格林函数从Gorkov方程中推出的Eilenberger和Usadel方程、Yu和Wu在等时近似下使用τ0-格林函数建立起的规范不变光学Bloch方程,均无法满足上述全部条件,从而存有一定的不足。在第7章中,我们首先采用规范不变光学Bloch方程方法,讨论了手征p-波超导态的反常霍尔效应。我们证明内禀反常霍尔电导因为伽利略不变性为零,而杂质散射可以诱导出非零的外禀反常霍尔电导。与文献中Kubo费曼图方法给出的线性响应的偏转散射通道相比,我们除了为这一通道提供微观动力学描述外,还揭示出一个新的通道:非线性激发导致的低阶Born贡献。因为难以在准经典方法中处理准粒子关联或在Kubo费曼图方法中囊括非线性效应,这一新的通道在文献中被长期忽视掉了,但该通道在弱杂质相互作用体系会主导反常霍尔电导的产生。最后,受实验上在“金属/铁磁体/超导体”结中观测到的序参量和交换场的隧穿效应的启发,我们还讨论了存在空间依赖磁场时的情况,此时空间平移对称即伽利略不变性的破缺使得内禀反常霍尔电导不再为零。在第8章中,我们发展了规范不变光学Bloch方程,使其囊括进完整的电磁效应和超流动力学,由此建立起超导体规范不变动力学方程。从基本物理出发,我们首先证明,规范不变动力学方程满足Nambu规范结构,因而自然地满足电荷守恒。紧接着,通过使用规范不变动力学方程,我们关注静磁响应和低频光学响应中的电流激发。我们指出,只有当电磁场激发出的超流速度υs超过阈值υL=|Δ|/kF时,体系中才会出现正常流体和散射。有意思的是,我们发现超流体和正常流体电流之间存在摩擦。由于这种摩擦,部分超流体具有了黏滞性,由此我们提出了超导体系在υs>υL时的三流体模型:正常流体、有黏滞的超流体和无黏滞的超流体,以此来描述超导态的电磁响应。对于静磁响应,当υs<υL只存在超流体时,我们严格地恢复出了Meissner超流,并且能隙方程在相变温度附近可以严格约化为Ginzburg-Landau方程。当υs>υL时,静磁响应电流由三流体模型描述。特别地,与超流体中直接被磁通激发出Meissner超流不同,正常流体虽然不受磁通驱动,但在上述提到的与超流体电流的摩擦带动下,正常流体中也会诱导出电流。此时,正常流体电流和有黏滞的超流体电流的存在,使得隧穿深度受到了散射的影响。此外,我们还预言了一个同时具有非零能隙和非零电阻的热力学相。对于光学响应,规范不变动力学方程计算出的正常流体电流呈现出Drude模型行为,而超流体电流包括Meissner超流部分和Bogoliubov准粒子流部分。这样,在低温下,我们严格恢复出了文献中的二流体模型。然而,我们展示,超流体和正常流体的电流之间存在摩擦,使得光电导行为由三流体模型描述。在第9章中,我们展示,规范不变动力学方程提供了一套有效的方法,能够不分伯仲地计算超导体集体激发Nambu-Goldstone模和Higgs模的电磁响应。我们讨论了两种集体激发在线性区和二阶区的光学响应。我们发现,Higgs模的线性响应会在长波极限下消失,因此不在光学实验中显现。而Nambu-Goldstone模的线性响应会与长程库仑相互作用耦合,因此会触发Anderson-Higgs机制,使得该激发模原本无能隙的能谱被有效地提高到高能的plasmon频率,从而无法被有效激发,与文献中的结果一致。二阶响应则呈现出完全不同的物理。一方面,在二阶区可以于长波极限下得到Higgs模非零的光学响应,且在2ω=2Δ0时展现出共振行为,与实验发现一致。我们指出,该二阶响应实际上完全归因于驱动效应（光电场驱动效应和磁矢势抗磁效应）而非文献中广泛认定的磁矢势泵浦效应（顺磁效应）。另一方面,我们也发现了 Nambu-Goldstone模非零的二阶光学响应,并且由于电荷守恒,这一响应会与长程库仑相互作用解耦,从而避免掉Anderson-Higgs机制的影响,因而能够保持原本无能隙的能谱,进而可以被有效激发。我们为此还提出了一个基于Josephson结的可能方案用以实验上的探测。在第10章中,通过规范不变动力学方程,我们讨论了散射效应对正常趋肤区超导体THz光学性质的影响。我们考虑了多周期THz光脉冲驱动中线性和非线性响应的情况。我们展示,线性区散射诱导的光吸收σ1s（ω）可以很好地描述实验上在正常趋肤区脏超导样品中观测到的光学特征,包括低温下σ1s（ω）在ω=2|Δ|处的转变和其在ω<2|Δ|频段随频率下降的上升。此外,我们证明,规范不变动力学方程得到的超导态光电导在T>Tc序参量趋于零时可以严格回到了正常金属中Drude模型或传统Boltzmann方程描述的光电导。尽我们所知,由于在超导态中难以自恰计算散射顶角修正的阶梯图,文献中还没有理论可以在超导态光电导计算中,当温度从T<T.变到T>Tc时恢复出正常态的光电导。所以规范不变动力学方程实际上提供了一套有效的办法处理散射效应。在二阶区我们发现,散射效应在Higgs模的光学响应信号中造成一个相移。特别地,该相移在ω=|Δ|处会展现出明显的π跳跃,从而为实验探测提供了一个明显的特征。最后,通过研究光脉冲结束后Higgs模激发的衰减,我们揭示了由弹性散射引发的弛豫机制。在第11章中,我们探索性地将规范不变动力学方程方法应用到d-波超导体系Higgs模的研究中。我们首先推导了呼吸Higgs模和波序参量体系独有的旋转Higgs模能谱的解析表达式,这为实验上寻找共振频率提供了可能的帮助。之后,我们研究了他们的动力学性质。我们发现,呼吸Higgs模在二阶光学响应中可见,且该过程与光场的极化方向无关。旋转Higgs模在光学响应中不活跃,但我们发现了该集体激发对磁场非零的线性响应,由此可以预期通过磁共振实验来探测旋转Higgs模。特别地,我们还发现,电中性的旋转Higgs模,虽然不能在电学测量中显现,但却可以在赝能隙相中产生负的霍尔热导。这一发现极有可能描述实验上最新在铜基超导体重掺杂赝能隙相中观测到的负的热霍尔信号。我们由此推测,实验中在赝能隙相产生负的热霍尔信号的未知电中性元激发,可能为旋转Higgs模。最后,我们在第12章中对本论文的内容进行了总结。
董浩[4]（2020）在《无挡板多层斜叶桨固液悬浮的CFD研究》文中研究说明固相悬浮搅拌操作在化工生产中应用广泛。搅拌转速,桨叶直径,桨间距和桨叶排出流方向对固相的悬浮质量影响较大,因此在考虑功率消耗的情况下,选择合适的操作参数和搅拌釜结构参数至关重要。本文采用数值模拟方法对无挡板三层斜叶桨搅拌釜内的流体流动进行研究,考察了搅拌转速,桨叶直径,桨间距和桨叶排出流方向对自由液面漩涡高度,湍动能分布,功率消耗,固相悬浮不均匀度的影响。采用VOF法对无挡板搅拌釜内的气液两相运动进行研究,表明釜内流场形态更接近于实心体旋转,流体切向速度整体比轴向和径向速度大一个量级。漩涡深度随转速和桨叶直径的增加而增大。通过改变各层桨叶排出流方向能够打破釜内流体的切向运动,抑制漩涡生成,当桨叶排出流方向组合为U-U-D时,漩涡深度值最小。通过计算得到排出流向下的的三层斜叶桨搅拌釜的功率与转速及桨叶直径的关系为:P∝N2.74D3.89,其无挡板单层PBT桨叶的功率准数为0.174。采用欧拉-欧拉双流体模型对搅拌釜内气液固三相进行研究,结果表明固相受到离心力作用,在釜底和近釜壁处聚集,搅拌轴附近区域固相含量较低。通过增大搅拌转速、桨叶直径和桨间距在一定程度上能够减小釜底沉积区域,改善悬浮质量。固相悬浮质量随桨间距的增大而降低。结合功率消耗,确定当搅拌釜直径为384mm时,最佳转速为244rpm、桨叶直径0.5T、桨间距0.55T。在D-U-D排出流方向组合条件下,釜底固相沉积少,中下层桨叶之间近搅拌轴区域固相分布良好,整体固相悬浮质量最优。
徐杰[5]（2020）在《目的论视角下《赛车空气动力学》翻译实践报告》文中提出
沈恒[6]（2020）在《多型电极结构下电除尘器内电流体动力学和细粒子动力学特性研究》文中研究指明近10年来,随着社会和经济迅速发展,中国区域的大气环境问题日益突出,多个重点经济区域的霾污染出现了高频率和持续时间长的特征,环境保护、尤其是细颗粒物（PM2.5）污染的控制已成为公众关注的焦点之一。作为主要工业废气净化装置,电除尘器已成为净化烟气中颗粒物应用最广泛的高效除尘设备之一。但应用表明,电除尘器对于尺度在0.1μm至1μm范围内的亚微米粒子和超细颗粒（粒径小于0.1μm）的捕集效率较低。由于在霾污染治理中对工业PM2.5排放浓度的控制变得日益严格,故有效提高净化设备对细粒子的捕集效率是这类净化设备目前面临的重要挑战。考虑到电极结构和布置是影响电除尘器除尘效率最基本、最重要的参数,电除尘器通道内的电气分布和EHD流动对粒子的荷电、迁移和捕集产生直接的影响。因此,本文采用数值模拟与实验验证相结合的方法,对多型电极结构下电除尘器内的电气、EHD流动特性和带电粒子动力学特性及三者间的复杂耦合效应进行了详细的分析和讨论。本文在发展和改进异形电极结构电除尘器内电气特性物理模型的基础上,通过数值模拟的方法,采用自编C++程序,严格求解了复杂边界条件下通道内的电场和空间电荷分布,并比较了7种电晕放电的计算模型。利用已验证可靠的迭代模型,对6种放电极结构和5种收尘极结构情况下电除尘器内电气特性分布进行了深入细致的分析。结果表明,放电极结构导致的电晕特征决定着空间电荷分布的细节,对于所研究的6种实际放电极结构,通道内存在两种不同的空间电荷分布形式。收尘极的板型对近板电气特性的影响显着,特别是板面的凹凸变化（弯折）处极易导致板面电场强度峰值的急剧变化。其中波形板对近板电场强度和电荷密度分布均有削峰作用;与其他板型相比,棒帷式收尘极的近板电荷密度峰值最大。通道内的电气特性主要取决于放电极结构的形式,而收尘极附近的电气特性则更多地受收尘极板型的影响。三电极电除尘器内的辅助电极具有明显的电荷屏蔽作用,在通道入口处布置辅助电极将不利于进入通道的粉尘粒子的迅速荷电。放电过程产生的离子风与主流流动间的耦合作用,将导致电除尘通道内湍流流动状态变得更复杂。本文采用用户自定义函数（UDF）与FLUENT程序中的湍流流动模型耦合,利用实验数据测试了9种湍流模型的适用性和可靠性。在验证模型的基础上,系统模拟了多种放电极结构和收尘极结构组合的情况下,电除尘器内电风作用下的电流体（EHD）湍流耦合流动形式。结果发现,放电极和收尘极附近均存在影响粒子荷电与捕集的局部涡流结构。放电极附近靠近通道中心的涡旋强度和作用范围大于靠近收尘极壁面的局部二次流,通道中心的涡旋将挤压一次流动向板面靠近,其中刀形放电极驱使一次流动向板面的靠近程度最强,Star-2型和方形两种放电极导致的涡旋强度仅为其他四种放电极的一半。在较低的通道入口风速下（0.5 m/s）,5种板型的通道中均存在明显的二次流结构,并分布在紧邻收尘极板面附近的区域,但相同电气和流动参数下,波形板与其他板型相比,二次流区域最宽、旋转强度最强,且放电极附近的局部流速最高。当流速增加至正常风速（1 m/s）时,与其他板型相比,C型板通道内电风效应仍将存在,并会加速主流流动,而波形板通道中的电风效应将变弱。对于棒帷式极板,若通道入口处放电极上游未布置辅助电极,则通道中心处的含尘气流被电风二次流挤压向收尘极流动。相反,对于出口处放电极下游未布置辅助电极的情形,在通道中心,含尘气流被电风沿主流流动方向加速排出。对于通道内的粒子输运,可采用Lagrangian法和Eulerian法两种数值方法,模拟了带电粒子在电除尘通道内的动力学过程。首先,基于上述电气和流动模型,采用Lagrangian法分别模拟了6种放电极结构和5种收尘极结构情况下电除尘器内粒子的输运特性。结果显示,放电极下游的中心涡旋使含尘气流向收尘极壁面驱进,将有利于荷电粒子的捕集;收尘极壁面附近的涡旋则将一次流动向下游推离,不利于粒子沉积。对于亚微米粒子和超细颗粒,6种放电极在通道中心产生的局部涡对粒子捕集效果的改善明显大于壁面涡旋的作用,其中刀形放电极结构的中心涡旋对提高细粒子的捕集效果最显着。但当粒径小于0.1?m时,进入放电极下游涡旋内的粒子会明显增多,而中心涡旋结构对细粒子向壁面的驱进作用会减弱。收尘极壁面附近的涡旋对粒子捕集存在不利影响,其中C型板的影响最为严重,平板和棒帷式收尘极的影响最小。与平板型收尘极通道结构相比,当风速较低（0.5 m/s）时,因波形板通道内的电风作用区域大,故对0.2至1?m的粒子的捕集效率最低;在通常的运行风速下（1 m/s）,波形板通道中,收尘极板面附近大部分区域的流动处于低速区,将会改善粒子沉积和捕集效果。与Lagrangian法相比,Eulerian法有耗时短、对计算系统硬件要求相对低、适合模拟超细粒子运动行为等优点,在工程中更为实用。因此,建立了模拟电除尘通道中带电粒子输运的Eulerian数值模型,并分析了这两种粒子动力学模拟方法的适用性和模拟结果的可靠性。采用Eulerian模型细致研究了光圆线-平板式电除尘器内电风二次流动与带电粒子的相互作用。模拟结果表明,随电流体Reynolds数NEHD的增大,二次流动对电除尘通道内气流流动形态和湍动程度的影响越显着,并将明显降低对dp≤1.0?m的粒子捕集效率,最大降幅为4%,但NEHD对大粒子捕集的影响则可以忽略。对多种电极结构电除尘器内流动特性和粒子运动的三维模拟结果表明,不同放电针布置形式的针状放电产生的电风射流具有不同的特点,与放电针平行于主流流动方向的布置形式相比,放电针垂直布置产生的电风作用较强,更易使细粒子向壁面的驱进。放电极的支撑管上两放电针之间的区域为电荷密度弱区,大量含尘气体通过该区域向放电极下游通道中心运动,导致除尘效率显着降低。
陈心源[7]（2020）在《基于物理过程的实时光学烟幕仿真和渲染》文中研究说明基于物理过程的烟雾动力学仿真和渲染是跨越计算流体力学和图形学的跨学科课题,其流体动力学计算的理论基础是不可压缩流体的Navier-Stokes方程,其光照渲染的理论基础是辐射传输理论。三维烟雾的流动非常复杂,烟雾内部密度分布非常不均匀,所以要想实时仿真烟雾,其难点在于高效地保持烟雾流体的不可压缩性,准确地模拟烟雾的湍流现象和光线在烟雾体内的吸收和散射现象。本文将首先基于理论推导不可压缩的Navier-Stokes控制方程,在控制方程的非守恒表示和守恒表示的基础上,研究基于粒子的烟雾仿真方法和基于网格的仿真方法,主要包括它们的数据结构,求解压力项的方法,计算对流的方法和其他内外力项的解算方法。针对基于网格的压力解算,本文研究了一种并行的超松弛迭代法,通过设定合适的松弛因子,能够大幅提升压力泊松方程的收敛速度;然后,对比分析了粒子方法和网格方法的优势和劣势,研究了用于烟雾仿真的混合方法;混合方法将粒子和网格混合在一起,让粒子系统和网格结构分别处理压力、对流和各种内外力的计算过程,降低了由半拉格朗日法对流带来的数值粘性耗散现象。接着,本文将研究可见光和红外下的烟雾渲染方法,使用了光线投射法进行了烟雾的体绘制渲染,并利用了多通道方法对光源的一次散射进行了建模。对于红外模型,本文还对等效辐射截面的计算方法进行了讨论。最后,根据以上一系列理论和方法,本文使用Direct3D12图形API和计算着色器搭建整个烟雾的计算和渲染的框架,并实现了网格方法和混合方法的流场计算模型,以及红外-可见光的烟雾渲染模型。利用一些技术上和算法上的优化手段,在保证仿真结果达到实时性的同时,提高了仿真的物理准确性和视觉真实性。最后将针对不同模型,不同参数的仿真结果进行对比,分析和评价。
马璐[8]（2020）在《等离子体流动控制研究及垂直轴风力机的应用》文中认为风能是当今社会最主要的可再生能源之一。垂直轴风力机（VAWT）有不需要偏航系统、安装和维护成本较低、环境友好等优点,可作为小型和分布式能源的电力供给设备,更适合城市环境,在未来具有极大的发展潜力。叶片在旋转周期内由于攻角和相对速度剧烈变化引起的动态失速是VAWT的固有特性,它会造成VAWT不必要的结构振动、效率降低并产生噪音。可以采用主动或被动流动控制方法,抑制VAWT的动态失速,同时提升它的功率。介质阻挡放电（DBD）等离子体是一种主动流动控制方法,具有结构简单、高效稳定,以及不需要另外提供高动量空气源等优点,使它在VAWT流动控制方面具有极大优势。为了探索等离子体定常/非定常激励对边界层的控制效果,分别采用风洞实验方法和数值模拟方法,进行等离子体对平板边界层控制的基础研究。通过PIV流场显示的方法对比了来流雷诺数和激励参数对等离子体诱导流场的影响。之后运用CFD方法分析了等离子体在静止空间内和低湍流度来流条件下的流场特征,在此基础上研究了不同占空比和激励频率对凸包绕流场的影响。等离子体定常激励的研究发现:定常激励的主要作用是卷吸并加速上游和外部气体,向下游贴壁射出,本质上是一种壁面射流;它的控制效果主要集中在边界层内;激励电压和来流雷诺数越高诱导的激励速度越大。等离子体非定常激励的研究发现:非定常激励作为一种扰动,使激励器附近的边界层消失,之后逐渐恢复;激励频率越大控制范围随之增加;占空比越大,时均的流场与定常激励的流场越接近。等离子体定常/非定常激励能抑制凸包湍流流动分离,在所研究的范围内,等离子体非定常激励频率为50Hz,占空比为75%时抑制分离效果最好。为了强化等离子体的流动控制效果,扩大等离子体激励器适用范围,开展了等离子体诱导流向涡控制平板边界层的风洞实验和数值模拟研究,讨论了等离子体诱导流向涡的形成和发展规律。在此基础上,进行了等离子体诱导流向涡控制流动分离的研究,对比分析了等离子体激励模式和激励器布置方式对流动控制效果的影响。研究发现,等离子体激励诱导生成的流向涡本质上是由边界层卷起的分离面形成的。平板上沿流向布置的等离子体激励器会产生稳定的流向涡;来流雷诺数和激励电压越高,产生的流向涡涡量越大。在激励器下游,受到粘性耗散影响,流向涡强度逐渐减弱。将激励器布置在分离点前,流向涡能有效抑制流动分离;反向布置的激励器在非定常激励模式下最优,能完全消除流动分离,使出口的速度更加均匀。为了探索等离子体激励对垂直轴风力机动态失速的控制效果,以二维直线翼垂直轴风力机模型为例,研究了等离子体激励对垂直轴风力机叶片动态失速的影响。数值模拟方法确认后,分析了垂直轴风力机动态失速现象流场特征的一般规律。在此基础之上,将叶片上布置等离子体激励器,研究不同激励位置、激励频率和激励区间对垂直轴风力机叶片动态失速的影响。研究发现,垂直轴风力机叶片的动态失速现象为:伴随攻角和相对速度剧烈变化,尾缘的边界层分离发展至前缘,叶片上形成前缘涡并生成二次涡,之后旋涡依次脱落边界层重新附着在叶片表面。受尖速比影响,动态失速持续的相位角区间为60°或80°。等离子体非定常激励能有效增强垂直轴风力机做功能力。尖速比为2.15时,激励器位于0.3c处效果最好,能最大提升功率36%。此时,等离子体激励通过抑制边界层分离提升了叶片的升力,推迟了叶片的失速攻角。综合考虑激励器能耗,这种工况下在60°至120°相位角施加激励更优,使能耗降低了 83%,功率提升了32%。
柳晓静[9]（2020）在《定态日冕三维数值模拟研究》文中研究说明近年来,基于物理的以强大计算能力为基础的日冕行星际过程三维数值模型已经成为灾害性空间天气预报建模的重要手段,而日冕又是空间天气事件因果链条的关键区域,其中背景太阳风和日冕磁场是研究的重要内容之一。因此,关于定态日冕三维数值模拟的研究具有重要的科学意义和应用价值。本文基于六片网格系统和有限体积方法,利用旋转-混合格式建立了新的日冕背景太阳风三维磁流体力学（Magnetohydrodynamics,MHD）模型,利用双曲方法发展了新的日冕磁场势场外推的双曲有限体积求解方法。1.旋转-混合格式的三维MHD模型旋转-混合格式主要是基于网格单元界面处的单位外法向量的分解。它首先将单位外法向量分解为两个正交的单位向量,然后在这两个正交的单位向量方向上分别采用不同的近似Riemann求解器。在所分解的两个方向中,其中的一个向量是依据流体的物理特征,即网格单元界面处左、右状态的速度差矢量,也就是激波传播的方向确定,而另一个则根据正交性得到。在两个分解的方向上,沿着激波方向使用Rusanov求解器,另外一个方向使用Roe求解器,从而建立由Rusanov和Roe组合而成的旋转-混合格式。这样做的好处在于,当界面出现激波现象时,激波会沿着速度差矢量的方向进行传播,这一旋转-混合格式会自动地在速度差矢量的方向上采用耗散量较大的Rusanov求解器来稳定激波,而在与之正交的方向上则采用耗散量较小的Roe求解器以提高整个数值通量函数的精度。在求解MHD方程组的过程中,为了消除磁场散度误差,本文利用磁场的最小二乘重构与约束磁场散度为零的条件这两者的融合提出了两种方法:局地散度约束法（Locally Solenoidality-Preserving,LSP）和全局散度约束法（Globally Solenoidality-Preserving,GSP）。LSP是从局部角度出发的,在磁场最小二乘重构中融合的是网格单元体心处的??以及??关于,和的偏导数都等于零的条件;而GSP是从全局角度出发,在磁场最小二乘重构中添加的是整个网格单元内关于磁场散度的限制,即?cell??d(1=0的离散形式。利用该模型我们模拟研究了二维磁涡旋问题和第2068卡林顿周的日冕定态太阳风问题。二维问题的模拟结果表明该模型不仅具有很好的稳定性,而且还可以有效地捕捉到激波等物理突变结构;三维太阳风背景的MHD模拟再现了观测到的大尺度日冕结构,包括冕洞、冕流、伪冕流以及高低速流等。这一模型妥善解决了磁场散度消去难题,而且能够长时间稳定求解。LSP和GSP均能有效消除磁场散度误差,但GSP方法的效果明显优于LSP方法的效果,能把磁场散度控制在非常低的水平(大约10-9～10-10数量级)。2.日冕势场外推的双曲有限体积求解方法因为日冕的三维磁场尚不能直接观测,所以基于一定的数学物理模型的外推计算是获取日冕磁场的重要途径。本文针对日冕磁场外推的势场模型,提出了一种新的实现方式。不同于以往的求解方法,我们采用双曲方法将泊松方程转换成等价的一阶双曲系统,然后利用有限体积方法离散求解,此方法被称为双曲有限体积求解器（Hyperbolic Cell-centered Finite Volume Solver,HCCFVS）。利用该方法,我们首先测试了两个具有解析解的算例,测试结果证明了该方法的有效性,而且其具有二阶的收敛精度。然后,我们将该方法应用于势场外推,并把外推结果与球谐函数展开法和有限差分法的外推结果做了比较,结果表明,该方法能够很好地计算出日冕的大尺度的磁场拓扑结构,是一种很有前景的外推方法。同时该方法还为时变MHD求解过程中提供了一个消去磁场散度的方法。最后,利用旋转-混合格式的三维MHD模型,我们分别将由HCCFVS和球谐函数展开提供的磁场作为初始输入,模拟第2098卡林顿周的定态背景太阳风,并对两者的模拟结果进行了初步的比较。在两种不同初始输入的测试中,均采用HCCFVS求解投影法中的泊松方程消去磁场散度。比较结果显示两者都能捕获到大尺度的太阳日冕结构,而且彼此之间几乎没有差异,两种模拟的平均相对磁场散度误差大约为10-4。本文的主要创新性成绩总结如下:·基于六片网格系统和有限体积方法,利用旋转-混合格式建立了新的日冕背景太阳风三维磁流体力学模型。其三维太阳风背景模拟再现了观测到的大尺度日冕结构,包括冕洞、冕流、伪冕流以及高低速流等;·依据磁场无散度的概念,提出磁场重构中消去散度的全局最小二乘重构,在模拟中该方法可以把散度误差保持在10-9以下,几乎接近机器误差;·提出日冕势场外推的双曲有限体积求解新方法。其与球谐函数展开法和有限差分法相比,能够很好地根据太阳磁场的视向观测磁场计算出日冕的大尺度的磁场拓扑结构,该方法具有良好的灵活性即可利用更多的双曲方程的求解器建立类似的方法。
杨露[10]（2020）在《基于湍流场特性的调浆过程强化机理研究》文中进行了进一步梳理随着矿产资源的日益贫、杂、细化,浮选作为微细粒难选矿物分选的有效方法,在工业生产中得到广泛应用。调浆作业作为矿物浮选的预处理环节,其在强化颗粒及药剂分散、促进颗粒与药剂间作用、改善颗粒表界面特性等方面起着重要作用。近年来针对浮选调浆过程的研究主要集中在调浆装置内流场特性研究及其结构优化设计方面,但从流场微观特征参量角度开展的研究相对较少。因此,论文以湍流场微观特征参量为切入点,深入探究搅拌槽内湍流场的能量耗散尺度分布规律及其强化调浆过程的作用机制,进一步丰富流体强化调浆过程的应用基础研究,为调浆过程强化设计提供理论指导,具有重要理论价值和工程意义。基于单相流数值计算,分析了不同型式湍流场下搅拌槽内流体湍流涡耗散微尺度的空间分布特性,结果表明提高叶轮旋转速度能够降低槽内流体的湍流涡耗散微尺度,同时随着r/R的提高槽内湍流涡耗散微尺度逐渐增大;槽内湍流场型式决定湍流涡耗散微尺度在轴向高度及径向位置上的演变行为,复合型湍流场下在r/R=1.07时槽内流体湍流涡耗散微尺度最小值为8.58μm;进一步分析了不同湍流场型式下搅拌槽特征区域内湍流涡耗散微尺度的分布规律,并构建了轴向型和径向型湍流场下特征区域内不同高度位置处湍流涡耗散微尺度沿径向分布的数学模型。依托欧拉两相流数值计算,探究了湍流场作用下不同粒径固相颗粒体积分数的分布特性,明晰了不同型式湍流场对细粒颗粒悬浮均匀度的强化作用规律,即轴向型湍流场<径向型湍流场<复合型湍流场;分析了不同型式湍流场作用下固相颗粒对搅拌槽内流体湍流涡耗散微尺度的影响行为,结果表明轴向型湍流场中随着叶轮旋转速度的提高,固相颗粒对湍流涡耗散微尺度在轴向高度上的影响范围减小,而径向型及复合型湍流场中固相颗粒显着增大了叶轮区域外流体的湍流涡耗散微尺度;通过试验测试了搅拌槽内的矿浆浓度分布,并借助神经网络分别确定了轴向型、径向型及复合型湍流场下的2×8×1、2×6×1及2×8×1矿浆浓度预测模型。以湍流强化调浆体系内颗粒聚团的变化规律为切入点,验证了径向型及复合型湍流场作用下颗粒间聚团行为的三个阶段:聚团形成、聚团破裂及再次聚团阶段;探究了不同型式湍流场作用下调浆体系内矿浆的矿化行为,即复合型湍流场内矿浆的矿化程度最高;基于原子力显微镜从微观层面分析了不同型式湍流场调浆作用后石英颗粒间的相互作用力,结果表明湍流场型式显着影响颗粒间的分离距离及粘附力,间接揭示了湍流场特性对石英颗粒与药剂间吸附性能的影响规律。基于湍流场作用下的搅拌槽体系,确定了湍流涡量与湍流能量耗散率间存在的对应关系;基于搅拌槽内颗粒在轴向方向上的受力分析,建立了微元控制体内矿浆均质性分布的控制方程,探究了搅拌槽内固相颗粒悬浮分散性能与湍流涡耗散微尺度及湍流强度间的作用关系,即湍流涡耗散微尺度对不同粒径颗粒离底悬浮的作用程度不同,且高湍流强度是槽内固相颗粒均匀分布的必要不充分条件;以湍流场中颗粒跟随性、颗粒间碰撞概率、颗粒间聚团形成及聚团破裂机制为研究切入点,推导出湍流场中颗粒间的聚团概率方程。选取粉煤灰为试验样品,研究了不同型式湍流场作用下粉煤灰调浆的界面效应;粉煤灰调浆-浮选试验研究结果表明,轴向型湍流场作用下的粉煤灰累积未燃炭回收率明显小于径向型及复合型湍流场,且在调浆速度1500 rpm时复合型湍流场作用下的粉煤灰浮选速率常数值最大为0.0862 s-1,同时尾灰烧失量最低为2.33%,验证了湍流场型式对浮选粉煤灰浮选动力学及脱炭性能影响的差异性;显着性分析表明复合型湍流场下调浆速度显着影响粉煤灰浮选的炭脱除率及尾灰烧失量;基于上述研究,提出调浆体系中流体湍流强度及湍流涡耗散区间的均衡适配是实现调浆过程强化的关键。该论文有图180幅,表38个,参考文献185篇。
二、SUPERPOSITION ABOUT THE 3D VORTEX SOLUTIONS OF THE FLUID DYNAMIC EQUATION（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、SUPERPOSITION ABOUT THE 3D VORTEX SOLUTIONS OF THE FLUID DYNAMIC EQUATION（论文提纲范文）
（1）局部锚索破断下悬浮隧道动力响应与渐进性失效现象研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景与研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 SFT动力学研究进展 |
| 1.2.2 锚索破断及结构渐进性失效研究进展 |
| 1.3 研究内容与技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 第二章 悬浮隧道局部锚索破断及渐进性失效数值模拟方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 ANSYS/AQWA软件介绍 |
| 2.3 浮体动力学分析 |
| 2.3.1 浮体动力学方程 |
| 2.3.2 荷载分析 |
| 2.4 基于生死单元功能的锚索破断及渐进性失效模拟 |
| 2.4.1 生死单元功能 |
| 2.4.2 锚索破断过程的动力模拟方法 |
| 2.4.3 SFT渐进性失效模拟方法 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 局部锚索破断下悬浮隧道动力响应及渐进性失效现象数值模拟结果分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 SFT模型建模建立 |
| 3.3 波流荷载 |
| 3.3.1 波浪荷载 |
| 3.3.2 水流荷载 |
| 3.3.3 波流耦合作用 |
| 3.4 参数分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 考虑锚索破断的悬浮隧道物理模型试验设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 模型介绍 |
| 4.2.1 相似理论 |
| 4.2.2 节段模型设计及制作 |
| 4.2.3 节段模型端部约束装置 |
| 4.3 设备配置及制作 |
| 4.3.1 试验波流水槽 |
| 4.3.2 锚索破断装置 |
| 4.3.3 试验测量仪器 |
| 4.3.4 传感器的安装及布置 |
| 4.4 试验步骤 |
| 4.5 模型验证 |
| 4.6 SFT振动频率分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 局部锚索破断下悬浮隧道的动力响应与渐进性失效现象试验结果分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 试验工况 |
| 5.3 试验结果分析 |
| 5.3.1 初始缆力对SFT锚索破断行为的影响参数分析 |
| 5.3.2 波流荷载对SFT锚索破断行为的影响参数分析 |
| 5.3.3 不同破断工况对SFT锚索破断行为的影响因素分析 |
| 5.3.4 SFT渐进性失效动力响应行为分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间科研成果 |
（2）变刚度柔性体自主推进特性的流固耦合数值研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 游动生物自主推进问题简介 |
| 1.2 游动生物自主推进的研究方法 |
| 1.2.1 实验研究 |
| 1.2.2 理论分析 |
| 1.2.3 数值模型 |
| 1.3 游动生物自主推进的运动方式 |
| 1.4 相关问题的研究现状 |
| 1.4.1 复杂水动力学环境下的生物游动 |
| 1.4.2 生物推进器特定柔性分布和形状设计 |
| 1.5 本文的主要工作 |
| 第二章 流固耦合数值模拟方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 流体动力学方程及数值方法 |
| 2.2.1 流体动力学方程 |
| 2.2.2 求解流体动力学方程的格子玻尔兹曼方法 |
| 2.3 弹性固体运动方程及数值方法 |
| 2.3.1 弹性固体运动方程 |
| 2.3.2 求解弹性固体运动方程的有限元法 |
| 2.4 流固界面的数值方法 |
| 2.4.1 边界条件 |
| 2.4.2 浸入边界法 |
| 2.4.3 流固耦合的程序流程 |
| 2.5 数值模拟方法验证 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 串列双圆柱的旋涡尾流中柔性板自主推进特性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 物理问题和数学描述 |
| 3.3 计算描述和程序验证 |
| 3.4 计算结果和讨论 |
| 3.4.1 串列圆柱绕流的脱涡模态 |
| 3.4.2 柔性拍动板在串列圆柱尾迹中的运动特性 |
| 3.4.3 输入功与HS运动模式所需的最小拍动振幅 |
| 3.4.4 HS运动模式的平衡机制 |
| 3.4.5 拍动板释放方式的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 自主推进柔性板最优弦向刚度分布的数值研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 物理问题和数学描述 |
| 4.3 计算描述和程序验证 |
| 4.4 计算结果和讨论 |
| 4.4.1 不同刚度分布柔性板的推进特性 |
| 4.4.2 有效弯曲刚度（？）下的推进特性 |
| 4.4.3 流场涡结构和压力分布 |
| 4.4.4 变形与受力分解 |
| 4.4.5 展弦比及质量比的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 柔性板形状和弦向刚度分布对其推进性能的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 物理问题和数学描述 |
| 5.3 计算描述和程序验证 |
| 5.4 计算结果和讨论 |
| 5.4.1 不同刚度分布和形状参数下柔性板的推进特性 |
| 5.4.2 有效弯曲刚度K~*下的推进特性 |
| 5.4.3 流场分析 |
| 5.4.4 受力分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 工作总结和研究展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间的研究成果 |
| 致谢 |
（3）非平衡动力学：从二维材料自旋动力学到超导体的电磁响应（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| 英文摘要 |
| 引子 |
| 第一章 二维材料过渡金属硫属化物介绍 |
| 1.1 单层过渡金属硫属化物介绍 |
| 1.1.1 哈密顿量 |
| 1.1.2 谷动力学 |
| 1.2 双层过渡金属硫属化物 |
| 1.2.1 哈密顿量 |
| 1.2.2 自旋-层锁定效应 |
| 1.2.3 双层异质结 |
| 1.3 单双层过渡金属硫属化物中的自旋电子学 |
| 1.3.1 自旋极化的产生和探测 |
| 1.3.2 自旋极化的弛豫及稳态扩散 |
| 第二章 双层过渡金属硫属化物中的自旋动力学 |
| 2.1 动力学自旋Bloch方程 |
| 2.2 双层Rashba自旋轨道耦合 |
| 2.3 双层过渡金属硫属化物中空穴的自旋弛豫 |
| 2.3.1 Zeeman场对自旋弛豫的影响 |
| 2.3.2 模型 |
| 2.3.3 数值结果:自旋弛豫 |
| 2.3.4 数值结果:谷极化的产生 |
| 2.3.5 小结 |
| 2.4 双层过渡金属硫属化物中空穴的自旋扩散 |
| 2.4.1 修正的漂移-扩散模型 |
| 2.4.2 模型 |
| 2.4.3 解析结果:Zeeman场存在下自旋轨道耦合体系中的自旋扩散 |
| 2.4.4 数值结果:自旋扩散 |
| 2.4.5 解析/数值结果:稳态谷极化的产生 |
| 2.4.6 小结 |
| 第三章 超导电性对称性分类介绍 |
| 3.1 平移对称超导体中Cooper对的分类 |
| 3.2 Gorkov方程 |
| 3.3 非常规超导电性 |
| 3.3.1 与铁磁体近邻耦合的常规超导体 |
| 3.3.2 非中心反演对称的非常规超导体 |
| 3.3.3 具有自旋轨道耦合的常规s-波超导体 |
| 3.3.4 争议的非常规超导体Sr_2RuO_4 |
| 3.3.5 可能具有p-波吸引势的重费米超导材料 |
| 3.4 平移对称破缺的Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchimnikov态 |
| 3.4.1 各向同性体系 |
| 3.4.2 各向异性体系 |
| 第四章 与平移对称破缺s-波超导体近邻耦合的InSb(110)量子阱中的超导电性 |
| 4.1 平移对称破缺超导体中非常规Cooper对的实现 |
| 4.2 与超导体近邻耦合的量子阱 |
| 4.2.1 隧穿近邻效应的理论模型 |
| 4.2.2 实验进展 |
| 4.2.3 诱导出单个质心动量q的可能方法 |
| 4.3 模型和哈密顿量 |
| 4.4 解析分析 |
| 4.4.1 库仑重整的特性 |
| 4.4.2 平移对称破缺超导态InSb(110)量子阱 |
| 4.5 数值结果 |
| 4.5.1 偶频单态 |
| 4.5.2 奇频单态 |
| 4.5.3 偶频三态 |
| 4.5.4 奇频三态 |
| 4.5.5 四种序参量的分离 |
| 4.6 小结 |
| 第五章 自旋轨道耦合s-波超导体中的Fulde-Ferrell态 |
| 5.1 Cooper对自旋极化 |
| 5.1.1 Cooper对自旋极化的可能实现 |
| 5.1.2 磁电Andreev效应 |
| 5.2 理论模型 |
| 5.2.1 哈密顿量和能隙方程 |
| 5.2.2 基态能 |
| 5.3 数值结果 |
| 5.3.1 确定的Cooper对质心动量方向 |
| 5.3.2 相图 |
| 5.3.3 三态Cooper对和其自旋极化 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 超导体中集体激发及超导电性对电磁场响应的研究进展 |
| 6.1 超导体中的规范变换和电荷守恒 |
| 6.2 超导体中的集体激发 |
| 6.2.1 Namnbu-Goldstone模 |
| 6.2.2 Anderson-Higgs机制 |
| 6.2.3 Leggett模 |
| 6.2.4 T_c附近的Nambu-Goldstone模: Carlson-Goldman模 |
| 6.2.5 Higgs模 |
| 6.2.6 Bardasis-Schrieffer模 |
| 6.3 超导体中杂质效应对平衡态的影响: Anderson定理 |
| 6.4 超导体对电磁场响应的实验进展 |
| 6.4.1 静磁响应: Meissner效应 |
| 6.4.2 低频段的光电导: 二流体模型 |
| 6.4.3 THz频段的线性光学响应: 反常和正常趋肤区 |
| 6.4.4 THz频段的非线性光学响应: Higgs模的激发 |
| 6.4.5 THz频段的非线性光学响应: 信号相位的π跃变 |
| 6.4.6 THz频段的非线性光学响应: Leggett模的激发 |
| 6.5 超导体对电磁场响应的理论进展 |
| 6.5.1 Mattis-Bardeen理论 |
| 6.5.2 Liouville和Bloch方程 |
| 6.5.3 半经典的Boltzrmann方程 |
| 6.5.4 Gorkov方程 |
| 6.5.5 Eilenberger方程 |
| 6.5.6 Usadel方程 |
| 6.5.7 规范不变光学Bloch方程 |
| 第七章 规范不变光学Bloch方程: 手征p-波超导体中的反常霍尔效应 |
| 7.1 文献中的理论进展 |
| 7.1.1 Kubo费曼图方法 |
| 7.1.2 半经典的准粒子Boltzmann方程 |
| 7.2 模型 |
| 7.2.1 哈密顿量 |
| 7.2.2 规范不变光学Bloch方程 |
| 7.2.3 散射项及散射T-矩阵 |
| 7.3 解析分析 |
| 7.3.1 内禀反常霍尔电导 |
| 7.3.2 Berry曲率 |
| 7.3.3 杂质散射导致的外禀反常霍尔电导 |
| 7.4 数值结果 |
| 7.4.1 强杂质相互作用 |
| 7.4.2 弱杂质相互作用 |
| 7.4.3 反常霍尔电导的杂质强度依赖 |
| 7.4.4 横向锥形磁矩引入的内禀通道 |
| 7.5 小结 |
| 第八章 规范不变动力学方程:超导体中的三流体模型 |
| 8.1 规范不变动力学方程 |
| 8.1.1 规范不变动力学方程的建立 |
| 8.1.2 电荷守恒 |
| 8.1.3 散射项推导 |
| 8.2 三流体模型: 物理图像 |
| 8.3 解析结果: 静磁响应 |
| 8.3.1 响应电流 |
| 8.3.2 序参量性质 |
| 8.3.3 同时具有非零电阻和非零超导能隙的相 |
| 8.4 解析结果: 光学响应 |
| 8.4.1 光电导 |
| 8.5 小结 |
| 第九章 规范不变动力学方程: 集体激发的光学响应 |
| 9.1 模型 |
| 9.1.1 规范不变动力学方程 |
| 9.1.2 解析求解: 响应理论 |
| 9.2 解析结果: 线性响应 |
| 9.2.1 Nambu-Goldstone模 |
| 9.2.2 Hartree场的影响: Anderson-Higgs机制 |
| 9.2.3 Higgs模 |
| 9.3 解析结果: 二阶响应 |
| 9.3.1 Nambu-Goldstone模 |
| 9.3.2 Higgs模 |
| 9.3.3 对相位涨落可能的探测方案 |
| 9.4 小结 |
| 第十章 规范不变动力学方程: 散射对超导体光学响应的影响 |
| 10.1 模型 |
| 10.1.1 简化的规范不变动力学方程 |
| 10.1.2 微观散射 |
| 10.1.3 光脉冲的两种极端情况 |
| 10.2 受迫振荡 |
| 10.2.1 线性响应: 光电导 |
| 10.2.2 二阶响应: Higgs模激发 |
| 10.3 自由衰减 |
| 10.3.1 Anderson赝自旋图景下的简化模型 |
| 10.3.2 Higgs模的衰减 |
| 10.4 小结 |
| 第十一章 规范不变动力学方程: d-波超导体中的Higgs模 |
| 11.1 赝能隙(pseudogap)相和预生成的Cooper对 |
| 11.2 铜基超导体中最近的实验进展 |
| 11.2.1 旋转对称性的自发破缺现象 |
| 11.2.2 赝能隙相中来自未知电中性元激发的热霍尔效应 |
| 11.3 d-波超导体中Higgs模的理论进展 |
| 11.4 模型 |
| 11.4.1 哈密顿量 |
| 11.4.2 规范不变动力学方程方法 |
| 11.4.3 Higgs模的计算 |
| 11.5 解析结果 |
| 11.5.1 呼吸Higgs模 |
| 11.5.2 旋转Higgs模 |
| 11.6 小结 |
| 未济 |
| 第十二章 总结 |
| 附录A 双层过渡金属硫属化物中空穴自旋弛豫的一些补充说明 |
| A.1 公式(2.17)的解析推导 |
| A.2 空穴-声子散射矩阵元 |
| A.3 紧束缚模型下对空穴-声子相互作用的推导 |
| A.4 小自旋极化下的浓度依赖中的库仑峰 |
| A.5 大自旋极化下的温度依赖 |
| A.6 谷极化的推导 |
| 附录B 双层过渡金属硫属化物中空穴自旋扩散的一些补充说明 |
| B.1 自旋扩散的解析分析 |
| B.2 谷极化的解析分析 |
| 附录C 与平移对称破缺s-波超导体近邻耦合的InSb(110)量子阱中的超导电性的一些补充材料 |
| C.1 公式(4.11)的解析推导 |
| C.2 公式(4.27)和(4.28)的推导 |
| C.3 公式(4.29)-(4.32)的推导 |
| C.4 序参量的动量依赖 |
| C.5 四种序参量的浓度依赖 |
| C.5.1 偶频单态序参量库仑重整部分的浓度依赖 |
| C.5.2 奇频单态序参量的浓度依赖 |
| C.5.3 偶频三态序参量的浓度依赖 |
| C.5.4 奇频三态序参量的浓度依赖 |
| 附录D 自旋轨道耦合s-波超导体中的Fulde-Ferrell态的一些补充说明 |
| D.1 自旋轨道耦合依赖 |
| 附录E 动力学方程散射项的推导 |
| E.1 超导态动力学方程散射项的推导 |
| 附录F 手征p-波超导体中的反常霍尔效应的一些补充材料 |
| F.1 规范不变光学Bloch方程 |
| F.2 纵向光电流 |
| F.3 公式(7.48)的解析推导 |
| 附录G 超导体中的三流体模型的一些补充材料 |
| G.1 公式(8.40)的推导 |
| G.2 公式(8.44)的推导 |
| G.3 公式(8.73)的推导 |
| G.4 序参量涨落 |
| 附录H 集体激发的光学响应的一些补充材料 |
| H.1 公式(9.22)和(9.34)的推导 |
| H.2 公式(9.28)的推导 |
| H.3 公式(9.40)和(9.44)以及n~(2ω)的推导 |
| H.4 公式(9.48)的推导 |
| 附录Ⅰ 散射对超导体光学响应的影响的一些补充材料 |
| I.1 公式(10.14)的推导 |
| I.2 光电导解析式(10.20)和(10.21)的推导 |
| I.3 公式(10.25)的推导 |
| I.4 方程(10.33)-(10.35)的解 |
| I.5 公式(10.40)的推导 |
| I.6 相位模的响应 |
| 附录J d-波超导体中的Higgs模的一些补充材料 |
| J.1 d-波超导态的规范不变和电荷守恒 |
| J.2 散射项 |
| J.3 规范不变动力学方程的解 |
| J.3.1 线性响应 |
| J.3.2 二阶响应 |
| J.4 旋转对称性 |
| J.5 霍尔热流 |
| 参考文献 |
| 博士期间发表的论文及会议报告 |
| 致谢 |
（4）无挡板多层斜叶桨固液悬浮的CFD研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究目的和意义 |
| 1.3 研究内容 |
| 第2章 文献综述 |
| 2.1 CFD数值模拟概述 |
| 2.2 搅拌釜内自由液面研究 |
| 2.2.1 实验研究 |
| 2.2.2 数值模拟研究 |
| 2.3 搅拌釜内固液悬浮理论 |
| 2.3.1 悬浮机理 |
| 2.3.2 悬浮判据 |
| 2.3.3 临界悬浮转速 |
| 2.4 固液悬浮数值模拟研究进展 |
| 2.4.1 桨叶处理方法 |
| 2.4.2 湍流模型 |
| 2.4.3 相间相互作用 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 搅拌槽气液两相数值模拟及流场分析 |
| 3.1 计算体系 |
| 3.1.1 搅拌釜结构参数 |
| 3.1.2 计算物系 |
| 3.2 网格划分 |
| 3.3 控制方程 |
| 3.4 边界条件和数值求解设置 |
| 3.5 网格无关化检验和模型验证 |
| 3.5.1 网格无关化检验 |
| 3.5.2 模型验证 |
| 3.6 搅拌转速对流场的影响 |
| 3.6.1 自由漩涡面的形状和高度 |
| 3.6.2 流场形态云图 |
| 3.6.3 速度分布 |
| 3.6.4 湍流强度分布 |
| 3.6.5 功率消耗 |
| 3.7 桨叶直径对流场的影响 |
| 3.7.1 自由漩涡面的形状和高度 |
| 3.7.2 流场形态 |
| 3.7.3 速度分布 |
| 3.7.4 湍流强度分布 |
| 3.7.5 功率消耗 |
| 3.7.6 功率准数 |
| 3.8 不同排出流方向组合对流场的影响 |
| 3.8.1 自由漩涡面的形状和深度 |
| 3.8.2 流场形态 |
| 3.8.3 速度分布 |
| 3.8.4 湍流强度分布 |
| 3.8.5 功率消耗 |
| 3.9 本章小结 |
| 第4章 搅拌槽内气液固三相数值模拟研究 |
| 4.1 数值模拟方法 |
| 4.2 控制方程 |
| 4.3 模型验证 |
| 4.4 不同转速下固相浓度分布 |
| 4.4.1 临界悬浮转速 |
| 4.4.2 固相加入前后自由漩涡面对比 |
| 4.4.3 Y-0截面固相体积分数云图 |
| 4.4.4 固相浓度的径向和轴向分布 |
| 4.4.5 悬浮不均匀度对比 |
| 4.5 不同桨间距下固相浓度分布 |
| 4.5.1 Y=0平面固相体积分数云图 |
| 4.5.2 固相浓度的径向和轴向分布 |
| 4.5.3 悬浮不均匀度 |
| 4.6 不同桨叶直径下固相浓度分布 |
| 4.6.1 Y=0平面固相体积分数云图 |
| 4.6.2 固相浓度的径向和轴向分布 |
| 4.6.3 悬浮不均匀度 |
| 4.7 不同排出流方向组合下固相浓度分布 |
| 4.7.1 Y=0截面固相体积分数云图 |
| 4.7.2 固相浓度的径向和轴向分布 |
| 4.7.3 悬浮不均匀度 |
| 4.8 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（6）多型电极结构下电除尘器内电流体动力学和细粒子动力学特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究意义 |
| 1.1.1 课题背景 |
| 1.1.2 电除尘器的研究进展 |
| 1.1.3 电除尘器的结构 |
| 1.2 电气特性研究现状 |
| 1.2.1 电除尘通道内的电气特性实验研究 |
| 1.2.2 电除尘通道内的电场和空间电荷数值模拟研究 |
| 1.3 电除尘通道内的EHD流动特性 |
| 1.3.1 二次流动主要形式 |
| 1.3.2 湍流EHD流动特性的数值模拟研究 |
| 1.3.3 湍流EHD流动特性的实验研究 |
| 1.4 带电粒子动力学特性及沉积研究 |
| 1.4.1 基于Lagrangian法的研究 |
| 1.4.2 基于Eulerian法的粒子动力学研究 |
| 1.4.3 基于实验的带电粒子动力学行为研究 |
| 1.4.4 湍流对粒子浓度的影响 |
| 1.4.5 二次流动对粒子运动特性及沉积的影响 |
| 1.5 对已有结果中研究方法的比较 |
| 1.5.1 研究方法 |
| 1.5.2 已有研究方法的局限性 |
| 1.6 本文研究内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 电晕电场内的两相流数值模型 |
| 2.1 电晕电场内的两相流物理模型 |
| 2.1.1 电晕放电导致的耦合作用 |
| 2.1.2 气相流动模型 |
| 2.1.3 电晕电场模型 |
| 2.1.4 颗粒相运动模型 |
| 2.1.5 颗粒相荷电模型 |
| 2.2 数值方法和网格技术 |
| 2.2.1 数值方法 |
| 2.2.2 求解区域的网格划分 |
| 2.2.3 网格的独立性检验 |
| 2.3 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 电极结构对电除尘器内电气特性的影响 |
| 3.1 数学物理模型及处理方法 |
| 3.2 放电极电晕模拟 |
| 3.3 数值模拟的可靠性验证 |
| 3.3.1 简易电极结构下数值模拟及可靠性验证 |
| 3.3.2 计算方法的适应性分析 |
| 3.3.3 异形电极数值模拟及可靠性验证 |
| 3.4 放电极结构对电气特性的影响 |
| 3.5 收尘极结构对电气特性分布的影响 |
| 3.6 四种极配下电气特性 |
| 3.7 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 电极结构对电除尘器内电流体动力学湍流流动特性的作用 |
| 4.1 电流体动力学流动模型 |
| 4.1.1 电除尘通道内的EHD流动模型 |
| 4.1.2 模拟EHD流动的湍流模型 |
| 4.1.3 模型处理 |
| 4.2 数值模拟及可靠性验证 |
| 4.2.1 EHD流动模型验证 |
| 4.2.2 EHD湍流模型验证 |
| 4.3 电极结构对EHD流动特性的影响 |
| 4.3.1 放电极结构对EHD流动特性的影响 |
| 4.3.2 收尘极结构对EHD流动特性的影响 |
| 4.3.3 极配形式对流动的作用 |
| 4.4 三电极结构通道内的电气特性和流动特性 |
| 4.4.1 三电极电除尘器的几何模型 |
| 4.4.2 三电极电除尘器的电气特性 |
| 4.4.3 三电极电除尘器的EHD流动特性 |
| 4.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 电除尘器内荷电粒子运动与沉积过程的Lagrangian法分析 |
| 5.1 含尘气流流动的数值模型 |
| 5.1.1 描述EHD流动的湍流模型 |
| 5.1.2 Lagrangian模型 |
| 5.1.3 粒子荷电模型 |
| 5.1.4 模型处理和计算过程 |
| 5.2 基于PARASRAM实验模型的分析 |
| 5.2.1 模型验证 |
| 5.2.2 粒子动力学特性分析 |
| 5.3 多分散粒子的捕集特性 |
| 5.3.1 大粒子捕集特性 |
| 5.3.2 可吸入粒子的捕集特性 |
| 5.3.3 粒子穿透率 |
| 5.4 电极结构对单分散粒子捕集特性的影响 |
| 5.4.1 放电极结构对粒子捕集特性的影响 |
| 5.4.2 收尘极结构对粒子捕集特性的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 Eulerian法下电除尘器内电极结构和含尘电流体的特性之间的相互作用 |
| 6.1 Eulerian法数值模型 |
| 6.1.1 Lagrangian法与Eulerian法对比 |
| 6.1.2 修正的对流扩散模型 |
| 6.1.3 粒子荷电守恒模型 |
| 6.1.4 粒子荷电计算方法 |
| 6.1.5 模型处理和计算过程 |
| 6.2 数值方法比较和可靠性验证 |
| 6.2.1 粒子荷电量的计算方法的比较 |
| 6.2.2 Eulerian模型的可靠性验证 |
| 6.3 湍流流动与粒子沉积间的相互作用 |
| 6.3.1 电风作用下湍流流动 |
| 6.3.2 电风对粒子浓度的影响 |
| 6.3.3 电风作用影响除尘效率 |
| 6.4 针状电极对含尘气流的影响 |
| 6.4.1 针状电极产生电风作用下的湍流流动 |
| 6.4.2 针状电极产生电风作用下的粒子浓度分布 |
| 6.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 攻读博士学位期间完成的研究论文 |
| 致谢 |
（7）基于物理过程的实时光学烟幕仿真和渲染（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外发展现状 |
| 1.2.1 拉格朗日方法 |
| 1.2.2 欧拉方法 |
| 1.2.3 混合方法 |
| 1.2.4 总结 |
| 1.3 本文主要内容和结构 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 论文结构 |
| 第二章 烟雾流体的物理过程建模 |
| 2.1 流体动力学的控制方程组 |
| 2.2 烟雾的流体力学模型 |
| 2.3 烟雾流体的数据结构 |
| 2.3.1 基于粒子的数据结构 |
| 2.3.2 基于网格的数据结构 |
| 2.4 基于网格的烟雾流体仿真方法 |
| 2.4.1 流场的差分格式和网格结构优化 |
| 2.4.2 压强修正与实时解算 |
| 2.4.3 流场边界条件处理 |
| 2.4.4 对流项计算 |
| 2.4.5 外力项计算 |
| 2.4.6 降低流场的涡量消失现象 |
| 2.4.7 粘滞力的解算方法 |
| 2.5 使用粒子进行流体仿真计算 |
| 2.5.1 光滑粒子核函数 |
| 2.5.2 基于压力预测修正的不可压缩SPH |
| 2.5.3 SPH的粘滞力计算 |
| 2.5.4 其他外力的计算 |
| 2.6 混合粒子与网格的烟雾流体仿真方法 |
| 2.6.1 用粒子计算网格的对流项 |
| 2.6.2 降低数值误差带来的“人工”粘性耗散 |
| 2.6.3 使用粒子加强湍流 |
| 2.7 仿真结果的对比和分析 |
| 2.8 本章小结 |
| 第三章 基于物理过程的烟雾光照渲染 |
| 3.1 使用体绘制渲染光学烟雾 |
| 3.2 可见光烟雾的光照渲染 |
| 3.3 红外烟雾的光照与自发辐射渲染 |
| 3.4 烟雾的光照渲染的基本流程 |
| 3.5 烟雾的光照计算的数值过程与结果分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 实时光学烟雾仿真的实现 |
| 4.1 基于Direct3D的烟雾渲染框架 |
| 4.2 基于网格方法与混合方法的烟雾仿真模型 |
| 4.2.1 基于网格方法的烟雾仿真模型的实现 |
| 4.2.2 基于混合方法的烟雾仿真模型的实现 |
| 4.3 光照模型的实现 |
| 4.4 可见光烟雾在不同参数下的对比分析 |
| 4.5 红外烟雾在不同参数下的对比分析 |
| 4.6 本章小节 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 本文总结 |
| 5.2 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
（8）等离子体流动控制研究及垂直轴风力机的应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 物理量名称及符号表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究的背景、目的及意义 |
| 1.2 垂直轴风力机简介 |
| 1.2.1 垂直轴风力机的分类 |
| 1.2.2 垂直轴风力机的动态失速问题 |
| 1.2.3 垂直轴风力机动态失速流动控制的研究进展 |
| 1.3 DBD等离子体激励流动控制技术 |
| 1.3.1 DBD等离子体激励器及工作原理 |
| 1.3.2 DBD等离子体对动态失速控制的实验研究 |
| 1.3.3 DBD等离子体的数值模拟研究 |
| 1.4 研究内容 |
| 第2章 研究方法 |
| 2.1 实验研究方法 |
| 2.1.1 实验风洞 |
| 2.1.2 实验模型 |
| 2.1.3 PIV系统 |
| 2.1.4 等离子体激励器 |
| 2.1.5 实验误差与边界层参数 |
| 2.2 数值研究方法 |
| 2.2.1 流场数值模拟方法 |
| 2.2.2 等离子体模拟方法 |
| 第3章 等离子体激励流场特性研究 |
| 3.1 定常激励控制平板边界层的实验研究 |
| 3.1.1 实验设置 |
| 3.1.2 结果分析 |
| 3.2 非定常激励控制平板边界层的实验研究 |
| 3.2.1 实验设置 |
| 3.2.2 实验结果 |
| 3.3 定常/非定常激励控制平板边界层的数值模拟研究 |
| 3.3.1 算例描述 |
| 3.3.2 数值方法 |
| 3.3.3 结果分析 |
| 3.4 凸包分离控制的数值模拟研究 |
| 3.4.1 算例描述 |
| 3.4.2 数值方法 |
| 3.4.3 结果分析 |
| 3.5 小结 |
| 第4章 等离子体诱导流向涡的流场特性研究 |
| 4.1 诱导流向涡控制平板边界层的实验研究 |
| 4.1.1 实验设置 |
| 4.1.2 结果分析 |
| 4.2 诱导流向涡控制平板边界层的数值模拟研究 |
| 4.2.1 算例描述 |
| 4.2.2 数值方法 |
| 4.2.3 结果分析 |
| 4.3 诱导流向涡控制扩压器分离的数值模拟研究 |
| 4.3.1 算例描述 |
| 4.3.2 数值方法 |
| 4.3.3 结果分析 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 等离子体控制垂直轴风力机动态失速特性研究 |
| 5.1 数值方法确认 |
| 5.1.1 算例描述 |
| 5.1.2 数值方法 |
| 5.1.3 结果分析 |
| 5.2 垂直轴风力机动态失速效应的研究 |
| 5.2.1 算例描述 |
| 5.2.2 数值方法 |
| 5.2.3 结果分析 |
| 5.3 等离子体控制垂直轴风力机动态失速特性研究 |
| 5.3.1 算例描述 |
| 5.3.2 数值方法 |
| 5.3.3 结果分析 |
| 5.4 小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其他成果 |
| 攻读博士学位期间参加的科研工作 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（9）定态日冕三维数值模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 太阳内部与太阳大气 |
| 1.1.1 太阳内部 |
| 1.1.2 太阳大气 |
| 1.2 日冕磁场 |
| 1.3 各种日冕磁场模型 |
| 1.3.1 势场模型 |
| 1.3.2 无力场模型 |
| 1.3.3 MHD模型 |
| 1.4 太阳风 |
| 1.5 太阳风数值模拟研究进展 |
| 1.6 本文研究内容和章节安排 |
| 第2章 网格系统 |
| 2.1 六片网格 |
| 2.2 网格单元 |
| 2.2.1 体积分 |
| 2.2.2 面积分 |
| 2.2.3 单位外法向量 |
| 2.3 片与片之间的矢量变换 |
| 第3章 基于旋转-混合格式的MHD模型 |
| 3.1 控制方程 |
| 3.2 近似Riemann求解器 |
| 3.2.1 Rusanov求解器 |
| 3.2.2 Roe求解器 |
| 3.3 基于旋转-混合格式的MHD模型 |
| 3.3.1 网格对齐方法 |
| 3.3.2 旋转-混合格式 |
| 3.4 线性最小二乘重构 |
| 3.5 保持磁场散度为零的方法(SP方法) |
| 3.5.1 LSP方法 |
| 3.5.2 GSP方法 |
| 3.6 Powell源项和时间积分 |
| 3.7 数值实验 |
| 3.7.1 磁涡旋问题 |
| 3.7.2 日冕定态太阳风模拟 |
| 3.8 小结 |
| 第4章 日冕势场外推的双曲有限体积求解方法 |
| 4.1 HCCFVS |
| 4.1.1 泊松方程的双曲形式以及其有限体积离散 |
| 4.1.2 变量重构 |
| 4.1.3 隐式方法 |
| 4.2 具有解析解的测试算例 |
| 4.2.1 泊松方程的狄利克雷(Dirichlet)边值问题 |
| 4.2.2 泊松方程的Neumann边值问题 |
| 4.3 势场外推 |
| 4.4 日冕定态太阳风模拟 |
| 4.5 小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（10）基于湍流场特性的调浆过程强化机理研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 研究背景及意义 |
| 1.3 调浆概况及设备 |
| 1.4 搅拌槽内流场特性研究现状 |
| 1.5 湍流涡特性研究现状 |
| 1.6 浮选调浆研究现状 |
| 1.7 研究内容及技术路线 |
| 2 搅拌槽内湍流场的结构特征 |
| 2.1 计算流体力学理论及模型 |
| 2.2 数值计算求解过程 |
| 2.3 搅拌槽内流场分析 |
| 2.4 湍流场型式对湍流强度的影响 |
| 2.5 湍流场型式对湍流涡耗散微尺度的影响 |
| 2.6 不同湍流场型式下湍流涡耗散微尺度的分布规律 |
| 2.7 不同型式湍流场特性的综合评价 |
| 2.8 本章小结 |
| 3 湍流场作用下的混合分散特性 |
| 3.1 数值计算简介及参数设置 |
| 3.2 湍流场作用下颗粒体积分数分布 |
| 3.3 湍流场作用下颗粒悬浮均匀特性 |
| 3.4 固相颗粒对湍流涡耗散微尺度的影响 |
| 3.5 湍流场内矿浆浓度分布预测 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 湍流场作用下的相间作用行为 |
| 4.1 试验方法 |
| 4.2 湍流场作用下颗粒的聚团特性 |
| 4.3 湍流场作用下三相界面的矿化行为 |
| 4.4 湍流场作用下颗粒间相互作用力 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 湍流强化调浆过程的作用机理 |
| 5.1 调浆体系内湍流场特征分析 |
| 5.2 湍流场中矿浆运动行为分析 |
| 5.3 湍流场中固-液混合分散行为分析 |
| 5.4 湍流场中颗粒间聚团行为及其动力学分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 不同湍流场作用下的粉煤灰调浆界面效应及其浮选行为 |
| 6.1 材料与方法 |
| 6.2 调浆时间对粉煤灰浮选效果的影响 |
| 6.3 不同湍流场作用下的粉煤灰调浆界面效应 |
| 6.4 不同湍流场作用下的粉煤灰浮选动力学 |
| 6.5 不同湍流场作用下的粉煤灰浮选脱炭行为 |
| 6.6 复合型湍流场作用下粉煤灰调浆-浮选效果综合评定 |
| 6.7 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
四、SUPERPOSITION ABOUT THE 3D VORTEX SOLUTIONS OF THE FLUID DYNAMIC EQUATION（论文参考文献）
- [1]局部锚索破断下悬浮隧道动力响应与渐进性失效现象研究[D]. 阳帅. 广西大学, 2021(12)
- [2]变刚度柔性体自主推进特性的流固耦合数值研究[D]. 王文江. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [3]非平衡动力学：从二维材料自旋动力学到超导体的电磁响应[D]. 杨飞. 中国科学技术大学, 2021(06)
- [4]无挡板多层斜叶桨固液悬浮的CFD研究[D]. 董浩. 华东理工大学, 2020(01)
- [5]目的论视角下《赛车空气动力学》翻译实践报告[D]. 徐杰. 广西科技大学, 2020
- [6]多型电极结构下电除尘器内电流体动力学和细粒子动力学特性研究[D]. 沈恒. 东华大学, 2020
- [7]基于物理过程的实时光学烟幕仿真和渲染[D]. 陈心源. 西安电子科技大学, 2020(05)
- [8]等离子体流动控制研究及垂直轴风力机的应用[D]. 马璐. 华北电力大学(北京), 2020(01)
- [9]定态日冕三维数值模拟研究[D]. 柳晓静. 中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心), 2020(02)
- [10]基于湍流场特性的调浆过程强化机理研究[D]. 杨露. 中国矿业大学, 2020(01)