4WS转子密炼机聚合物混沌混合的拉格朗日拟序结构分析 被引量：10

1

作者 高鹤 朱向哲 +1 位作者 佟莹 何延东 《高校化学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期1274-1283,共10页

采用拉格朗日拟序结构的分析方法,对标准四棱4WS转子密炼机聚合物混沌混合进行研究。利用网格叠加技术(MST),计算了密炼机二维流场的速度场分布。在此基础上,利用基于拉格朗日体系的有限时间Lyapunov指数(FTLE)、拉格朗日拟序结构(LCS)... 采用拉格朗日拟序结构的分析方法,对标准四棱4WS转子密炼机聚合物混沌混合进行研究。利用网格叠加技术(MST),计算了密炼机二维流场的速度场分布。在此基础上,利用基于拉格朗日体系的有限时间Lyapunov指数(FTLE)、拉格朗日拟序结构(LCS),结合Poincaré映射和粒子可视化技术,分析了4WS转子密炼机二维流场的混沌混合特性;讨论了转子几何结构对FTLE和LCS分布的影响以及密炼机二维流场潜在的动力学和几何特性。结果表明,由于物质线的封闭状态,导致了密炼机近转子区流体输运受到了阻碍,因此,增强近转子区与远转子区的物质交换是进行转子优化的重要环节。由于4WS转子棱边独特的凹槽结构,在近转子区易产生马蹄形结构,在流域中形成同宿穿插结构,增强了近转子区和远转子区之间的物质交换,强化了密炼机流场的混沌混合。 展开更多

关键词 密炼机 混沌混合 有限时间Lyapunov指数 拉格朗日拟序结构

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三螺杆挤出机端面二维流场混沌混合拉格朗日拟序结构分析 被引量：7

2

作者 佟莹 朱向哲 +1 位作者 高鹤 何延东 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第10期4378-4388,共11页

三螺杆挤出机是一种新型的聚合物流体加工设备,其独有的中心区呈现出几何结构和受力状态的周期性变化,混合机理非常复杂。区别于传统的线性混合分析,从拉格朗日体系的新视角对三螺杆挤出机混沌混合进行拉格朗日拟序结构分析,利用有限时... 三螺杆挤出机是一种新型的聚合物流体加工设备,其独有的中心区呈现出几何结构和受力状态的周期性变化,混合机理非常复杂。区别于传统的线性混合分析,从拉格朗日体系的新视角对三螺杆挤出机混沌混合进行拉格朗日拟序结构分析,利用有限时间Lyapunov指数(FTLE)、拉格朗日拟序结构(LCS),结合Poincaré截面和粒子可视化技术研究三螺杆挤出机二维流场的流体输运和混沌混合机理,讨论了中心区动态结构特性对FTLE和LCS分布的影响,并与单螺杆挤出机和双螺杆挤出机进行了对比分析。结果表明,LCS将三螺杆挤出机流域划分为近螺杆区、远螺杆区和中心区3个具有不同运动特性的区域,扭结是连接近螺杆区、远螺杆区和中心区物质交换的桥梁。随着混合时间的增加,扭结的弯曲和折叠程度逐渐增大,增强了3个区域的物质交换,强化了三螺杆流场的混沌混合。三螺杆挤出机啮合区附近存在3个双曲固定点,混合能力较好。Poincaré截面中椭圆周期点的出现说明在流域中心有非混沌区存在,因此三螺杆挤出机的中心区混合能力相对较弱。 展开更多

关键词 三螺杆挤出机 有限时间Lyapunov指数 拉格朗日拟序结构 混沌混合 流动 计算流体力学 数值分析

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绕圆盘空化流动的拉格朗日拟序结构分析 被引量：1

3

作者 白泽宇 王国玉 +1 位作者 吴钦 黄彪 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期362-370,共9页

基于有限时间Lyapunov指数(FTLE)和拉格朗日拟序结构(LCS)对绕圆盘空化器非定常空化流动机理进行了分析。数值计算中采用了能准确反映气液两相相间作用的非均相流模型,通过与实验结果的对比,验证了计算结果的可靠性。分析结果表明:FTLE... 基于有限时间Lyapunov指数(FTLE)和拉格朗日拟序结构(LCS)对绕圆盘空化器非定常空化流动机理进行了分析。数值计算中采用了能准确反映气液两相相间作用的非均相流模型,通过与实验结果的对比,验证了计算结果的可靠性。分析结果表明:FTLE场中出现两种LCS——平直LCS和环状LCS,平直LCS反映了圆盘对流体运动的阻碍作用,环状LCS准确捕捉了圆盘后部大尺度涡旋结构的边界及涡心的位置;随着空穴尺度增大,涡旋结构得到加强,分布更为集中;反向射流强度的周期性变化是造成空穴和涡旋结构周期性变化和运动的原因,反向射流强度增大使得圆盘后端面出现低FTLE值区域,该区域与轴截面上的流线起始点存在对应关系。 展开更多

关键词 流体力学 拉格朗日拟序结构 有限时间Lyapunov指数 非均相流模型 空化流动

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基于拉格朗日拟序结构的黑潮区域海流运输结构提取和分析

4

作者 田丰林 任一丹 +1 位作者 何遒 陈戈 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第5期12-21,共10页

海流的拉格朗日运动对于研究物质输送有着重要意义,拉格朗日拟序结构(LCSs)作为研究海流结构的新型方法,相比于传统欧拉方法更为客观。本文提出了一种新的计算LCSs束的方法,基于25年的平均速度场,利用变分方法计算得到黑潮区域的气候态L... 海流的拉格朗日运动对于研究物质输送有着重要意义,拉格朗日拟序结构(LCSs)作为研究海流结构的新型方法,相比于传统欧拉方法更为客观。本文提出了一种新的计算LCSs束的方法,基于25年的平均速度场,利用变分方法计算得到黑潮区域的气候态LCSs,并通过简化合并的方法得到了气候态LCSs束,该LCSs束能够突出地显示出海流特性和运输模式,其代表的平均拉格朗日环流有很强的约束作用,且具有鲁棒性。最终我们获得了气候态下12个月份的流场结构图,揭示了月周期性拉格朗日环流规律。本文还利用虚拟粒子输运、多年浮标轨迹以及气候态温盐异常3种方法进行了验证,与拉格朗日运输模式相吻合,证明了海流拉格朗日拟序结构的准确性和可靠性。 展开更多

关键词 黑潮 拉格朗日拟序结构 物质输运 气候态

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吕宋海峡浮标轨迹的拉格朗日拟序结构分析 被引量：5

5

作者 黄高龙 韦惺 詹海刚 《热带海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第1期15-22,共8页

文章利用海表流速得到的拉格朗日拟序结构(Lagrangian coherent strctures,LCSs),并结合漂流浮标轨迹资料,分析吕宋海峡附近水域表层环流和水输运特征。结果显示,LCSs能够很好地描绘吕宋海峡附近水域的表层水体输运结构,解释了浮标运动... 文章利用海表流速得到的拉格朗日拟序结构(Lagrangian coherent strctures,LCSs),并结合漂流浮标轨迹资料,分析吕宋海峡附近水域表层环流和水输运特征。结果显示,LCSs能够很好地描绘吕宋海峡附近水域的表层水体输运结构,解释了浮标运动轨迹的变化。冬季,吕宋海峡附近水域存在着条带状LCSs,以东南-西北走向由太平洋穿过吕宋海峡进入南海;夏季,跨海峡的LCSs在形态上转变为西南-东北走向,并由南海经吕宋海峡进入太平洋。LCSs形成的输运通道与壁垒揭示了吕宋海峡水交换季节变化的原因,太平洋与南海表层水主要沿着以上两种形态LCSs构成的输运通道进行交换。 展开更多

关键词 吕宋海峡 表层水交换 黑潮 漂流浮标 拉格朗日拟序结构

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平行三螺杆挤出机聚合物混沌混合的拉格朗日拟序结构分析 被引量：6

6

作者 郭大闯 朱向哲 +1 位作者 滕健 李云鹏 《工程塑料应用》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期65-71,共7页

从拉格朗日拟序结构的新视角,对三螺杆挤出机二维流场的动力学特性进行有限元分析。采用4阶Runge-Kutta法计算粒子的运动轨迹,验证了时间步长对计算结果精确度的影响。利用有限时间李雅普诺夫指数(FTLE),Poincaré截面和粒子可视化... 从拉格朗日拟序结构的新视角,对三螺杆挤出机二维流场的动力学特性进行有限元分析。采用4阶Runge-Kutta法计算粒子的运动轨迹,验证了时间步长对计算结果精确度的影响。利用有限时间李雅普诺夫指数(FTLE),Poincaré截面和粒子可视化技术分析了三螺杆挤出机流场的混沌混合机理。结果表明,拉伸和折叠作用促进了流体粒子的物质交换。由于在啮合区存在双曲不动点,混合效率较高,啮合区是流场混沌混合的主要区域;在紧靠螺杆壁区域,物质线的闭合导致流体输运受阻,近螺杆区混合效果较差。通过与双螺杆挤出机进行拉格朗日拟序结构(LCS)结构的比较发现,由于啮合区的增加,强化了挤出机流场的混沌混合;通过对数拉伸值的比较,三螺杆挤出机的混合能力优于双螺杆挤出机。 展开更多

关键词 拉格朗日拟序结构 三螺杆挤出机 混沌混合 有限时间李雅普诺夫指数 POINCARÉ截面

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拉格朗日拟序结构分析渤海湾岸线变化对物质输运的影响 被引量：3

7

作者 冯依蕾 张燕伟 +1 位作者 于金珍 张学庆 《海洋通报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第6期669-677,共9页

科学评估围填海对海洋中物质输运的影响,对海洋环境保护和管理具有重要的意义。本文采用非结构网格有限体积海洋模型(FVCOM)模拟渤海湾2004年和2018年岸线变化前后水动力场,通过拉格朗日拟序结构的方法,评估岸线变化对物质输运的影响。... 科学评估围填海对海洋中物质输运的影响,对海洋环境保护和管理具有重要的意义。本文采用非结构网格有限体积海洋模型(FVCOM)模拟渤海湾2004年和2018年岸线变化前后水动力场,通过拉格朗日拟序结构的方法,评估岸线变化对物质输运的影响。结果表明:岸线变化后,物质自近岸向湾内的扩散加强,且物质的输运通道和聚集区发生改变。曹妃甸附近原有清晰输运和聚集区域消失,物质向湾内输运;黄骅港阻碍了西部水体沿岸的南下路径,并在防沙堤顶部形成新的聚集区;渤海湾东南区域的物质输运通道向东延伸,输运能力加强,且聚集面积减小。 展开更多

关键词 拉格朗日拟序结构 物质输运 围填海 渤海湾

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珠江河口拉格朗日拟序结构及其在浊度锋识别中的应用 被引量：2

8

作者 詹伟康 韦惺 +1 位作者 叶海彬 詹海刚 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2017年第2期39-49,共11页

基于珠江河口水文实测资料和三维水动力数值模型,利用有限时间李雅普诺夫指数提取分析了流场中的拉格朗日拟序结构(LCSs),并结合卫星遥感图像探讨珠江河口LCSs时空分布与其浊度锋的关系。结果显示,河口浊度锋与LCSs在时空上存在很好的契... 基于珠江河口水文实测资料和三维水动力数值模型,利用有限时间李雅普诺夫指数提取分析了流场中的拉格朗日拟序结构(LCSs),并结合卫星遥感图像探讨珠江河口LCSs时空分布与其浊度锋的关系。结果显示,河口浊度锋与LCSs在时空上存在很好的契合,LCSs所形成的输运通道与壁垒对河口浊度锋的位置、形态及变化过程有显著影响。落潮时,泥沙随蕉门、洪奇门和横门的落潮射流注入伶仃洋,与虎门下泄的冲淡水对峙形成了一条明显的FTLE脊线,制约着浊度锋的形成和分布形态。涨潮时,来自西北三口门的淡水径流受口门外涨潮流的顶托作用,强烈的水平速度与密度梯度在此处形成LCS,阻碍径流挟带悬浮泥沙的输运而产生浊度锋。由于LCSs很好地勾画了不同动力性质的水体边界,因此可以用来对河口浊度锋进行识别、追踪和动力解释。 展开更多

关键词 浊度锋 拉格朗日拟序结构(LCSs) 数值模拟 珠江河口

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拉格朗日方法下立方体诱导拟序结构的实验 被引量：2

9

作者 权基琢鋆 姜楠 唐湛棋 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第5期772-776,共5页

运用时分粒图仪(time-resolved particle image velocimetry)对平板边界层中立方体扰动诱导产生的发卡涡涡结构进行了实验测量,得到了立方体扰动尾迹区中展向平面内的速度矢量分布.基于拉格朗日坐标系,运用李亚普诺夫指数对流场中的相... 运用时分粒图仪(time-resolved particle image velocimetry)对平板边界层中立方体扰动诱导产生的发卡涡涡结构进行了实验测量,得到了立方体扰动尾迹区中展向平面内的速度矢量分布.基于拉格朗日坐标系,运用李亚普诺夫指数对流场中的相干结构进行了辨识,比较欧拉坐标系下的结果发现拉格朗日体系下李亚普诺夫指数场不仅有效地包含欧拉坐标系下涡强所表征的发卡涡涡头信息外,并且能够呈现出涡颈在空间中的分布,能够完全刻画出发卡涡涡结构在展向平面内的信息,还发现李亚普诺夫指数对流场拟序结构的表征有很好的鲁棒性.另外,李亚普诺夫指数场的互相关分析表明诱导产生的发卡涡涡结构随着向下游的传播,其涡头不断抬升,发卡涡涡结构与壁面的倾角也逐渐变大,有效地刻画了拟序结构的空间演化过程. 展开更多

关键词 拉格朗日拟序结构 李亚普诺夫指数 立方体扰动 时分粒图仪

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基于拉格朗日方法的水翼尾缘非定常涡旋结构研究 被引量：4

10

作者 赵宇 王国玉 +2 位作者 黄彪 吴钦 王复峰 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期666-670,共5页

湍流中涡旋结构的非定常脱落是普遍存在的,其脱落规律的研究具有广泛的工程应用背景,探索有效的涡旋结构预测方法具有重大意义.采用基于拉格朗日体系的有限时间李雅普诺夫指数方法对水翼尾缘附近涡旋结构的非定常发展过程进行研究.采用... 湍流中涡旋结构的非定常脱落是普遍存在的,其脱落规律的研究具有广泛的工程应用背景,探索有效的涡旋结构预测方法具有重大意义.采用基于拉格朗日体系的有限时间李雅普诺夫指数方法对水翼尾缘附近涡旋结构的非定常发展过程进行研究.采用大涡模拟方法对水翼周围湍流场进行计算,通过与实验结果进行对比,验证数值模拟方法的合理性与准确性.并在此基础上,对水翼尾缘的非定常涡旋结构进行分析.结果表明:尾缘涡旋非定常动态行为导致水翼动力特征准周期性波动.有限时间李雅普诺夫指数方法可以准确描述尾缘涡的非定常流动细节,拉格朗日拟序结构可以捕捉水翼尾缘涡旋结构和尾迹涡街结构的边界. 展开更多

关键词 水翼 涡旋结构 拉格朗日拟序结构(LCS) 有限时间李雅普诺夫指数方法(FTLE)

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基于拉格朗日法偏心双螺杆挤出机混合机理分析 被引量：3

11

作者 滕健 王东阳 朱向哲 《中国塑料》 CAS CSCD 北大核心 2020年第8期57-62,共6页

利用有限时间李雅普诺夫指数(FTLE)和拉格朗日拟序结构(LCS),并结合混合指数和瞬时混合效率等,对比分析了偏心距为0、2、4 mm的3种偏心双螺杆挤出机流场内的混合特性。结果表明,当偏心距为4 mm时,偏心双螺杆挤出机中流体粒子的遍历范围... 利用有限时间李雅普诺夫指数(FTLE)和拉格朗日拟序结构(LCS),并结合混合指数和瞬时混合效率等,对比分析了偏心距为0、2、4 mm的3种偏心双螺杆挤出机流场内的混合特性。结果表明,当偏心距为4 mm时,偏心双螺杆挤出机中流体粒子的遍历范围较大,拉格朗日拟序结构较为完整;流域中存在双曲不动点,流体粒子经历了相对较好的拉伸和压缩作用。通过瞬时混合效率参数分析表明,偏心距为4 mm的偏心双螺杆挤出机的混合效率优于其他2种模型。 展开更多

关键词 偏心双螺杆挤出机 拉格朗日拟序结构 有限时间李雅普诺夫指数 混合指数 瞬时混合效率

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绕锥头回转体通气超空化流场结构研究 被引量：5

12

作者 段磊 王国玉 张敏弟 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期2058-2064,共7页

采用实验与数值计算的方法对绕锥头回转体通气超空化流场结构进行研究。为捕捉通气空化空泡区域内复杂的旋涡结构,数值计算采用滤波器湍流模型;为更加细致地描述空泡区域内的流场结构,应用欧拉和拉格朗日两种分析方法对空泡区域的流场... 采用实验与数值计算的方法对绕锥头回转体通气超空化流场结构进行研究。为捕捉通气空化空泡区域内复杂的旋涡结构,数值计算采用滤波器湍流模型;为更加细致地描述空泡区域内的流场结构,应用欧拉和拉格朗日两种分析方法对空泡区域的流场进行分析。研究结果表明:超空化形成以后,从通气孔出流的气体沿着水气相交界面向空泡尾部流动,到达空泡尾流区后,部分气体直接脱离空泡区域向下游发展,部分气体在反向射流的作用下补充到空泡区域内部;原本存留在空泡中前部的气体在空泡内部做不规则运动,不能脱离空泡区域;空泡尾流区的部分流体脱离空泡区域形成脱落空泡团,部分流体在反向射流的作用下在空泡区域作旋涡运动。 展开更多

关键词 流体力学 通气超空化 拉格朗日拟序结构 旋涡结构 速度剪切层

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柔性结构气弹效应在流动控制中的应用及进展 被引量：2

13

作者 张家忠 刘雁 +2 位作者 孙旭 陈嘉辉 王乐 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2018年第1期299-319,共21页

柔性结构与空气动力耦合形成的系统呈现出丰富的非定常、非线性流动和结构动力学行为,对其气动弹性效应合理地控制和利用,能够大幅度提高飞机机翼、风力机叶片等结构的气动性能,并使其具有气动自适应能力.本文总结了近年来与气弹效应应... 柔性结构与空气动力耦合形成的系统呈现出丰富的非定常、非线性流动和结构动力学行为,对其气动弹性效应合理地控制和利用,能够大幅度提高飞机机翼、风力机叶片等结构的气动性能,并使其具有气动自适应能力.本文总结了近年来与气弹效应应用相关的研究进展及存在的问题,具体介绍了薄膜翼型的流动控制特性、柔性壁面减阻技术以及Sinha扰流装置的发展过程、主要成果以及未来发展趋势,着重对相关试验、流–固耦合数值分析、Lagrangian拟序结构动力学等理论分析方法进行总结,展示了气弹效应在流动控制方面的巨大潜力和深远的学术意义,以便更多的研究人员开展该领域的研究工作. 展开更多

关键词 气弹效应 流动控制 薄膜翼型 柔性壁面 拉格朗日拟序结构

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基于FTLE的激波捕获方法及其在背景波系下隔离段波系结构变化特性的应用研究 被引量：1

14

作者 蒋兴浩 刘雁 +2 位作者 王大磊 王春雪 张家忠 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期131-142,共12页

将胀量梯度场作为粒子运动的“速度场”,使激波结构转变为排斥Lagrangian拟序结构(LCSs),并利用有限时间Lyapunov指数(FTLEs)进行捕获。通过设定虚拟积分时长,进一步地将此激波识别方法拓展到非定常流场波系结构的应用研究中。利用商业... 将胀量梯度场作为粒子运动的“速度场”,使激波结构转变为排斥Lagrangian拟序结构(LCSs),并利用有限时间Lyapunov指数(FTLEs)进行捕获。通过设定虚拟积分时长,进一步地将此激波识别方法拓展到非定常流场波系结构的应用研究中。利用商业软件FLUENT数值模拟了背景波系下隔离段激波串的前移过程,求解了基于胀量梯度场的FTLEs并提取了FTLE脊,同时将FTLE方法与密度梯度法进行了对比,验证了FTLE方法的准确性与有效性。结合压力云图详细分析了激波串突跳前后的FTLE场,着重讨论了激波串内部波系结构的变化过程以及激波串的突跳机理。经分析发现,激波串的前移过程伴随着波系结构的延展和收缩,导致流场出现对称破缺。当对称破缺现象较为显著时,流场边界层分离加剧,激波串加速前移。研究显示,基于FTLE的激波捕获方法对边界层干扰剧烈以及激波强度差异较大的非定常流场有重要的应用价值。 展开更多

关键词 高超声速流动 背景波系 拉格朗日拟序结构 激波捕获 突跳特性

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翼型绕流的多级分辨率光滑粒子流体动力学数值模拟研究

15

作者 黄晓婷 孙鹏楠 +2 位作者 吕鸿冠 殷晓瑞 董嘉徐 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期661-669,共9页

应用考虑流场真实黏性的多级粒子分辨率光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)方法对不同雷诺数下的翼型绕流问题开展了数值模拟和验证。在SPH粒子法框架中实现拉格朗日拟序结构可视化,实现漩涡细节的重现。针对SPH... 应用考虑流场真实黏性的多级粒子分辨率光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)方法对不同雷诺数下的翼型绕流问题开展了数值模拟和验证。在SPH粒子法框架中实现拉格朗日拟序结构可视化,实现漩涡细节的重现。针对SPH模拟高雷诺数翼型绕流时出现的数值不稳定性,采用张力不稳定性控制技术和粒子位移修正技术加以克服,提高了压力与速度场的计算精度。计算结果表明:SPH方法能够实现翼型绕流问题速度场与压力场的精确计算,并进行良好的受力监测与预报。相对于传统基于欧拉涡量场的漩涡捕捉方法,SPH方法中捕捉的拉格朗日拟序结构也能有效地呈现流场漩涡特征和演化过程,说明SPH方法在模拟考虑真实黏性边界层和漩涡运动的流体动力学问题研究中具有一定的特色。此外,拍动翼型绕流的数值模拟结果还体现了SPH方法在处理带运动边界绕流问题的便利性。 展开更多

关键词 δ^(+)-SPH 多级粒子分辨率技术 拉格朗日拟序结构 翼型绕流

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珠江三角洲沉积体与河网干流河道的形成发育 被引量：10

16

作者 韦惺 吴超羽 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第7期66-78,共13页

应用PRD-LTMM长周期"动力-沉积-形态"模型和非线性动力学拉格朗日拟序结构理论对全新世海侵盛期以来珠江三角洲以及河网干道的形成演变进行了地貌动力学分析,结果显示:受曲折岸线和复杂地形的影响,海侵盛期古珠江河口湾的水... 应用PRD-LTMM长周期"动力-沉积-形态"模型和非线性动力学拉格朗日拟序结构理论对全新世海侵盛期以来珠江三角洲以及河网干道的形成演变进行了地貌动力学分析,结果显示:受曲折岸线和复杂地形的影响,海侵盛期古珠江河口湾的水动力随时空高度变化,形成了7个具有不同运动特性的条带区域,并产生了许多不同尺度且相对独立的沉积动力结构,形成了众多的沉积体。这些沉积体成为了三角洲发育演变的基本建构单元。三角洲的主体沉积可概括为受原始地形分隔的若干相对独立的充填过程,干流河道的形成和发育往往是若干相邻沉积体发育和延伸的结果,而三角洲河网干道的总体分布格局则受这些动力区域所控制。 展开更多

关键词 珠江三角洲 河网 沉积体 发育演变 长周期模型 拉格朗日拟序结构

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四螺杆扰动下粘性流体混沌动力学特性研究 被引量：2

17

作者 朱向哲 佟莹 高鹤 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期83-89,共7页

在螺杆的周期性扰动下,聚合粘性物流体在螺杆挤出机内的运动具有混沌特性。区别于传统欧拉方法,从Lagrangian新视角分析了四螺杆扰动下粘性流体的混沌动力学特性。基于有限时间不变流形理论,计算了四螺杆挤出机不同初始时刻位的有限时间... 在螺杆的周期性扰动下,聚合粘性物流体在螺杆挤出机内的运动具有混沌特性。区别于传统欧拉方法,从Lagrangian新视角分析了四螺杆扰动下粘性流体的混沌动力学特性。基于有限时间不变流形理论,计算了四螺杆挤出机不同初始时刻位的有限时间Lyapunov指数FTLE和拉格朗日拟序结构LCS;利用LCS准边界特性分析了四螺杆挤出系统不同区域的流体运动的动力学特性,指出了抑制和促进四螺杆流体输运的局部区域;结合Poincaré截面验证了分析结果的正确性。结果表明,在同向旋转四螺杆的周期性扰动作用下,四螺杆挤出机中心区由LCS包围,成为流体输运的死区。通过改变螺杆的扰动方向,可以消除中心区LCS的封闭结构,强化异向旋转四螺杆挤出机的物质交换,有效提高了设备的混合效率。 展开更多

关键词 四螺杆挤出机 有限时间Lyapunov指数 拉格朗日拟序结构 POINCARÉ截面

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转子导程及偏心率对面团混合器混合流场及效率影响分析

18

作者 朱向哲 高鹤 刘俭 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第20期305-314,共10页

为了探究偏心螺旋转子扰动下面团混合器的混沌混合机制,明确偏心转子系统的关键几何参数对混沌混合机制的影响,从三维Lagrangian的新视角,利用有限时间Lyapunov指数(finite-time lyapunov exponent, FTLE)和拉格朗日拟序结构(lagrangian... 为了探究偏心螺旋转子扰动下面团混合器的混沌混合机制,明确偏心转子系统的关键几何参数对混沌混合机制的影响,从三维Lagrangian的新视角,利用有限时间Lyapunov指数(finite-time lyapunov exponent, FTLE)和拉格朗日拟序结构(lagrangian coherent structure, LCS),结合经典Poincaré截面,对面团混合器的流体输运和混合机理进行了深入研究。利用LCS的准边界特性,分析了混合器的混沌和非混沌区域分布规律;研究了转子偏心率对混沌尺度和非混沌区粒子运动特性的影响规律。利用剪切速率、对数拉伸、瞬时混合效率和平均时间混合效率等,分析了转子导程和偏心率对混合器混合效率的影响。结果表明,双曲LCS将混合器流域划分为两个不同动力学特性的区域:内回转区和外螺旋区。随着转子偏心率逐渐增大,外螺旋区流体的混沌混合强度增大,内回转区混合强度逐渐较低,当偏心率较小时,流体混合以内回转区运动为主;由于转子扰动减小,减小了混合器的轴向物质输运。从拉伸流动混合效率角度可知,当导程l=120 mm、偏心率ε=0.67时,混合器的具有相对较高的拉伸混合效率;当导程l=60 mm、偏心率ε=0.33时,混合器的拉伸混合效率相对最低,但其剪切混合效率相对最高。该文为食品及其它混合设备的设计和优化提供了新的研究思路和理论依据。 展开更多

关键词 混合器 食品加工 流场 偏心螺旋转子 有限时间Lyapunov指数 拉格朗日拟序结构 POINCARÉ截面

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限制性四体问题中的时间相关不变流形 被引量：3

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作者 祁瑞 徐世杰 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期1055-1062,共8页

借助有限时间Lyapunov指数(FTLE)定义了拉格朗日拟序结构(LCS),并将LCS作为不变流形的替代物。针对日-地-月双圆模型(BCM),利用LCS研究了限制性四体问题(R4BP)中的时间相关不变流形(TDIM)的性质。采用数值方法验证了TDIM是运动分界面和... 借助有限时间Lyapunov指数(FTLE)定义了拉格朗日拟序结构(LCS),并将LCS作为不变流形的替代物。针对日-地-月双圆模型(BCM),利用LCS研究了限制性四体问题(R4BP)中的时间相关不变流形(TDIM)的性质。采用数值方法验证了TDIM是运动分界面和轨道不变集。继而,利用二分法对给定Poincare截面上的LCS进行了精确提取,通过一系列等能量面上的LCS描绘出TDIM在给定截面上的构形。最后,借助TDIM,初步研究了低能奔月轨道在非自治系统BCM中的直接构建。 展开更多

关键词 限制性四体问题 时间相关不变流形 拉格朗日拟序结构 低能奔月轨道 庞加莱截面

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转子相位角对密炼机内流体输运机理的影响 被引量：2

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作者 李天照 高鹤 朱向哲 《塑料》 CAS CSCD 北大核心 2018年第6期29-33,47,共6页

剪切型异向旋转双转子密炼机广泛应用于高聚物的混合加工过程中。从动力学角度出发,采用拉格朗日拟序结构(LCS)和有限时间李雅普诺夫指数(FTLE),分析了转子不同初始相位角对密炼机可视化流形几何结构动力学特性的影响,得出了异向旋转双... 剪切型异向旋转双转子密炼机广泛应用于高聚物的混合加工过程中。从动力学角度出发,采用拉格朗日拟序结构(LCS)和有限时间李雅普诺夫指数(FTLE),分析了转子不同初始相位角对密炼机可视化流形几何结构动力学特性的影响,得出了异向旋转双转子密炼机内流体输运机理。同时,结合粒子追踪技术,研究了非定常流场下LCS对粒子分布规律的影响。结果表明,不同初始相位角影响了异向旋转双转子密炼机流场LCS的结构稳定性,改变了流域内物质输运特性,流体粒子的运动规律证明了LCS作为流域内的准边界特性。 展开更多

关键词 高聚物 异向旋转密炼机 混沌流形 拉格朗日拟序结构 有限时间李雅普诺夫指数

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