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【学术报告】“复杂流动机理与控制”专题研讨会通知
2019-12-17 14:56   航海学院 审核人:   (点击: )

一、会议时间

2019年12月18日-20日

二、主办单位

宝马娱乐app下载航海学院

三、会议地点

宝马娱乐app下载航海学院东配楼会议室

四、会议议程

日期

时间

内容

主持人

地点

12月18日

14:00-22:00

报到注册


翱翔国际

会议中心

12月19日

8:20-8:30

开幕式

胡海豹教授

航海学院

东配楼会议室

8:30-8:40

参会人员合影

8:40-9:20

潘光教授专题报告

9:20-10:00

王一伟研究员专题报告

10:00-10:20

茶歇

10:20-11:00

黄彪研究员专题报告

王一伟研究员

11:00-11:40

张辉教授专题报告

11:40-12:20

潘翀副教授专题报告

12:00-14:00

午餐


翱翔国际

会议中心

14:00-14:40

魏进家教授专题报告

郗恒东教授

航海学院

东配楼会议室

14:40-15:20

陈效鹏教授专题报告

15:20-16:00

唐顺林副教授专题报告

陈效鹏教授

16:00-16:20

茶歇

16:20-17:00

郗恒东教授专题报告

17:00-17:40

王本龙教授专题报告

18:00-20:00

晚餐


翱翔国际

会议中心

12月20日

8:20-9:20

参观友谊校区实验室


航海学院

9:20-12:00

参观长安校区实验室


长安校区

12:00-13:00

午餐


长安校区

南山苑

下午

自由交流、离会


五、报告简介

潘光教授

报告题目:跨介质航行器出入水过程空泡演变与力学特性研究

报告摘要:跨介质航行器是指能够跨越水空界面,并在空中或水下稳定航行的航行器,此类航行器具有隐蔽性好、突防能力强等特点,在满足军事需求的同时又具有良好的民用价值。然而,由于空气和水两种流体物理性质巨大的差异性,导致航行器在跨越水空界面时面临一系列问题,例如:高速冲击问题、水下弹道与运动学问题、空气-水-固体间相互作用的流固耦合问题、空泡流动的非定常流体力学问题等。针对上述问题,本报告介绍了课题组在航行器出入水方面的研究成果。

王一伟研究员

报告题目:跨介质高速水动力学研究

报告摘要:跨介质高速水动力学以重大工程应用需求为牵引,主要研究航行器/飞行器穿越水气自由面等过程,也包含了空化与自由面相互作用等诸多复杂基础问题。本报告将针对出水、近自由面航行、入水等典型工况,讨论空泡群溃灭与流动控制、自由面演化与失稳条件等机理问题,介绍所采用的水/气/汽多相含相变数值模拟方法和近自由面空化流动实验平台,并展望在多尺度关联研究和新概念航行器设计方面的未来研究思路。

黄彪研究员

报告题目:非定常空化流体动力特性研究

报告摘要:空化是水力机械、水下发射和水中兵器等领域不可避免的一种水动力学现象。非定常空化流动失稳、旋涡和湍流脉动会改变水力机械的性能、破坏过流部件表面和产生振动噪声,严重影响水力机械的高效安全运行。在水下发射与水中兵器研究领域,由于空化流动的非定常特性以及与复杂海洋环境互馈所致的多重非线性,水下航行体空化流体动力载荷形成机理的认知和抑制策略一直是高速水动力学研究面临的挑战。非定常流动结构的精细化测量与高精度预测,是揭示空化湍流流动特性与机理的关键,也是解决一系列与空化流动现象有关工程难题的本源问题。报告将重点介绍研究团队近几年来在空化湍流结构及非定常流动机制、动边界空化流动特性方面的研究进展,以及在水下发射、水下高速航行体等国防领域的工程应用。

张辉教授

报告题目:基于减阻减振的电磁流动控制与优化

报告摘要:舰船、水中兵器等航行体在运动时,粘性流体在其表面形成的边界层可产生较大的阻力、振动和噪声,通过对边界层加以控制,改变其结构,可以达到减阻减振降噪的效果。电磁流动控制具有响应速度快、控制效果好、灵活性强等优点,在层流和湍流的流动控制中都有广泛应用前景。本报告基于减阻和减振方面的应用,阐述了电磁力对层流和湍流的控制机制。另外,在优化控制方面,用小的电磁力实现了大响应,为提高流动控制效率提供了新的思路。

潘翀副教授

报告题目:壁湍流多尺度拟序结构:自组织与尺度分离

报告摘要:多尺度是壁湍流的重要性质,尺度间的相互作用是壁湍流在尺度空间和物理空间上输运能量和物质的重要手段。认识壁湍流拟序结构的生成和演化机理,需要深刻把握不同拟序结构的相互作用,这有赖于新的尺度分析工具的发展。本报告将首先汇报小尺度涡自组织为大尺度涡包的统计证据和标度规律,然后介绍汇报人发展的一种新的针对非稳态信号的尺度分析工具,最后给出这一尺度分析工具在分离大小尺度、检测壁面强摩阻事件等方面的应用。

魏进家教授

报告题目:表面活性剂与聚合物耦合减阻研究

报告摘要:在管路流体中添加少量减阻添加剂可实现湍流流动减阻节能。表面活性剂和聚合物作为两种主要的减阻添加剂具有不同的减阻特性和互补性。通过减阻性能测试、冷冻电镜测试、流变测试以及分子动力学模拟等方法对阳离子表面活性剂CTAC与非离子型聚合物PAM混合溶液的减阻性能、混合溶液的微结构极其形成机理、两种减阻剂的配比影响、混合溶液的减阻机理等进行了系统研究。研究发现CTAC和PAM混合溶液相较于纯溶液具有明显的减阻增强效果,尤其在低雷诺数区域以及临界雷诺数以上的区域。混合溶液中由于分子间作用力—极性基团的相互吸引会形成聚集体结构,聚集体相中聚合物PAM促进CTAC表面活性剂胶束结构生长,对胶束结构起到强化和保护作用且在拉伸过程中会平衡胶束能量分布,避免胶束过早出现能量高点而导致断裂,从而提高了减阻性能。

陈效鹏教授

报告题目:基于格子Boltzmann方法的气泡动力学模拟研究进展

报告摘要:格子玻尔兹曼方法是近年发展起来的一种有效的计算流体力学方法。其具有较清晰的微观粒子动理学基础,因此可以与统计物理诸多成功的模型相衔接,从而使人们发展出简单有效的计算模型对复杂流动现象进行模拟。报告从多相流格子Botlzmann方法出发,介绍了本课题组在两个曾经相互独立发展的气泡动力学领域开展的尝试。这两个领域是:空化(cavitation)泡动力学与气泡群熟化(Ripening)现象研究。前者关注于气泡发展的流体动力学机制,报告内容主要涉及空泡发展过程中,泡间相互作用的影响。基于Rayleigh-Plesset方程和格子Boltzmann模拟结果,提出了修正空化模型;采用该模型可以使数值结果得到一定的修正。气泡群熟化现象主要考虑气相介质的扩散与在气泡自由面上的吸附过程——其重要的控制方程为Lifshitz-Slyozov-Wagner方程组。研究显示,格子Boltzmann方法同样适用于该现象的准确再现。采用单组分SHAN-CHEN模型模拟得到的熟化现象中,质量在连续相的输运以压力波的形式输运,而相变速度与分子间作用力成一定关系。综上所述,格子Boltzmann方法有望发展成一种适合全参数域的统一的气泡动力学计算方法。

唐顺林副教授

报告题目:尾流的“完全”自相似性及其在湍流建模中的应用

报告摘要:从基于N-S方程的scale-by-scale energy budget equation出发,对圆柱尾流进行自相似分析,研究尾流中特征尺度沿下游的演化规律,探索速度结构函数和能谱等两点统计量的“完全”自相似性,即:是否在所有湍流尺度均满足自相似。在此基础上,研究尾流中大尺度效应对小尺度湍流量(如速度偏导数的偏斜因子)的约束关系,并进一步探索该约束关系在k-?湍流模型参数改进中的应用。

郗恒东教授

报告题目:Reversal of the large-scale circulation in Turbulent Rayleigh-Benard Convection

报告摘要:We present an experimental study of the reversal of the large-scale circulation (LSC) in quasi-two-dimensional turbulent Rayleigh-Benard convection. It is found that there exists a sharp transition in the Rayleigh number (Ra) dependence of the reversal rate with two distinct scalings; for Ra less than a transitional Ra, the normalized reversal rate, for higher Ra, however, the scaling changes to. Flow visualization shows that this regime transition originates from a change in flow topology from a single-roll state to a new, less stable, abnormal-single-roll state with substructures. The emergence of the substructures inside the LSC lowers the energy barrier for the flow reversals and leads to a slower decay of with Ra. Detailed analysis reveals that although it is the corner rolls that trigger the reversal event, the probability for the occurrence of reversals mainly depends on the stability of the LSC. This is supported by a model we proposed to predict the critical condition for the transition, which agrees well with the experimental results.

王本龙教授

报告题目:涡空化流动的数学模型研究和机理分析

报告摘要:针对舰船推进器和附体高速运动过程产生的各型空化流动问题,本报告介绍近年来上海交通大学研究团队在漩涡空化方面数值模拟和机理实验研究领域取得的研究进展。漩涡类型空化流动常发生在扭曲水翼、截断翼以及翼顶间隙流场,涵盖典型的云空化和涡空化流动。由于漩涡空化流动具有显著的非定常特性,水汽流动介质界面复杂,这些因素给数值模拟和光学实验测量带来巨大挑战。通过流场实验分析漩涡流场时均速度梯度张量分量和雷诺应力张量分量空间分布特征,讨论了非线性湍流模式对于梢涡流动及梢涡空化流动的适用性,发展了适用于工程应用的空化流数值模拟和噪声预报方法。针对空化流水汽界面复杂、难以通过光学测量方法获得空化区流场内部特征的问题,研制了电导率探针开展了云空化流场内部水汽混合介质特性的水洞实验,获得了空泡区汽泡密度分布和含汽比的统计特性,为发展空化模型和湍流模拟方法提供了基本流场特征。针对梢涡空化特有的柱状空泡,采用渐进分析研究了柱状空泡不同模态特征、噪声辐射特征以及特有的涡唱现象,并分析了不同模态振荡过程的线性稳定性,为研究空化泡破碎、融合提供了机理认识。这些机理实验和数值模拟方法显著地提高了对漩涡空化流场特征的认识。

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