【摘 要】
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分别采用配置点谱方法(CSM)和有限容积法(FVM)为主的2组数值方法对二维方腔内磁流体自然对流与辐射换热耦合方程组进行离散和求解。第1组采用配置点谱方法对动量方程、能量方程和RTE方程进行离散和求解。第2组采用FVM对动量方程和能量方程进行求解，采用离散坐标法(DOM)对RTE方程进行求解。通过比较相同参数条件下的壁面平均Nusselt数和磁流体平均温度等数据，研究了采用2组数值方法达到相同的结
【机 构】
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武汉科技大学钢铁冶金及资源利用教育部重点实验室,武汉430081 武汉科技大学钢铁冶金及资源利用教
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分别采用配置点谱方法(CSM)和有限容积法(FVM)为主的2组数值方法对二维方腔内磁流体自然对流与辐射换热耦合方程组进行离散和求解。第1组采用配置点谱方法对动量方程、能量方程和RTE方程进行离散和求解。第2组采用FVM对动量方程和能量方程进行求解，采用离散坐标法(DOM)对RTE方程进行求解。通过比较相同参数条件下的壁面平均Nusselt数和磁流体平均温度等数据，研究了采用2组数值方法达到相同的结果所需要的节点个数、计算时间以及2种数值方法的收敛特性。研究结果显示，以谱方法为主的第一组数值方法达到相同的相对误差，需要更少的节点个数和计算时间，并且2组数值方法迭代过程具有不同的收敛特性。
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从热力学涨落的角度确认了纳米尺度下主导液膜破碎过程的因素是热力学涨落而不是表面张力。分子动力学结果显示在一定范围内射流速度的增加有利于提高真实的掺混速率，同时滞止平面内的掺混程度却随射流速度的增加而减小。后者可以由滞止平面内的分子密度实际上也是随射流速度的增加而减小的这一事实得到解释。但当达到一定值时射流速度便不再对真实掺混速率和滞止平面内的掺混程度有显著影响。
利用分子动力学的方法，探索了不同润湿性纳米通道内润滑薄膜的流动情况。首先根据分子动力学的原理，建立了作为润滑剂的正十六烷长链分子间的真实作用模型，然后利用分子动力学模拟方法，模拟了疏油性纳米通道内的Poiseuille流动，并给出了在常温下不同纳米通道内的流体速度，密度，温度分布和等效黏度。模拟结果表明：近壁面区域流体的密度呈衰减的周期性振荡分布，且通道的润湿性越差，通道内流体的密度的振荡程度越大
利用耗散粒子动力学方法模拟了电解质溶液中单链DNA在外电场力的驱动下穿越纳米孔的过程.研究结果表明,DNA穿越纳米孔时引起了离子电流的下降.DNA穿孔模式的不同,离子电流下降的大小也不同,即DNA链笔直穿过纳米孔时电流下降幅值小于DNA链对折穿过纳米孔时电流的下降幅值.此外,还分析了纳米孔附近的离子分布、DNA分子链在电场作用下迁移穿过纳米孔道时的链构象变化和动力学行为等问题.
首先由实验数据结合数值模拟，确定了在不同浓度的H2O2溶液中颗粒距离底面高度δ和准二维定向直线运动速度。然后，在已知颗粒距离底面高度和颗粒自驱动速度的前提下，分析得出溶液浓度和颗粒密度共同决定的颗粒距离底面高度的值，进一步发现高度的不同会导致其旋转角速度ω或旋转特征时间TR的变化。最后，得出结论现有Janus颗粒在H2O2溶液中的运动是近壁受限运动，近壁效应导致颗粒旋转特征时间的变化。
提出了一种通过施加外部温度梯度以增强交流电热效应的方法，并应用于微流体混合。采用数值模拟方法研究了施加不同方向和大小的外部温度梯度时，微通道内流场和浓度的分布。结果表明，施加外部温度梯度不仅能有效提高微流控芯片中的电热流动速度大小，同时能改变微混合器内流体的流动方向和涡流形态，进而促进微流体的混合效果。
对翼型绕流的洛仑兹力控制进行了实验和数值研究，分析洛仑兹力作用下的翼型流场及升阻力变化及其控制机理。研究结果显示洛仑兹力可有效抑制翼型绕流的流动分离，提高翼型的升力，减少阻力，但洛仑兹力的控制效果随着来流速度的增加而下降，升力增幅和阻力增幅与来流速度成反比关系。
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利用磁流体抛物化稳定性方程特征分析得知,原始扰动量的线性和非线性磁流体PSE整体来说为抛物型。利用磁流体PSE的次特征分析证明,对速度U,在亚音速和跨音速区,线性磁流体PSE分别为椭圆型和双曲-抛物型,对速度U+u,在亚音速和跨音速区,非线性磁流体PSE分别为椭圆型和双曲-抛物型。结论表明,"抛物化"简化,仅把信息的对流扩散传播抛物化,而保留了信息的对流扰动传播特性,磁流体PSE实质上是磁流体扩散
采用数值模拟方法，计算小磁雷诺数磁流体力学控制方程。针对小高径比同心圆筒中的Taylor涡问题，数值研究单涡模式和双涡模式的转变现象，确定轴向磁场对磁流体Taylor涡分叉的临界曲线。