差异旋转运动中惯性力作用的实验研究及数值模拟

项目名称：差异旋转运动中惯性力作用的实验研究及数值模拟

项目来源：国家自然科学基金委

起止时间：2012年1月~2015年12月

完成人员：牧振伟、苏枋、赵涛、王建祥

项目简介：提出了正负差异旋转惯性力概念，在实验室内设计并制作了正负差异旋转模型，量测了旋转试验中各物体相对运动参数，计算得到不同旋转运动的差异旋转惯性力。针对差异旋转运动基于FLUENT建立了数学模型，采用DPM离散相模型捕获颗粒运动轨迹，计算颗粒在不同位置速度，分析得到在不同工况条件差异旋转运动中，其所受差异旋转惯性力和离心力数值也不相同（可以是不同数量级），差异旋转惯性力占主导做向心运动，离心力占主导做离心运动；并给出旋转圆筒液流和双筒同心液流在不同条件下旋转运动的判断依据和差异旋转惯性力计算。依据排沙漏斗模型试验流速测试数据，采用差异旋转理论分析说明了排沙漏斗设施能够高效水沙分离的原因。经过对旋转星系等自然现象观测数据的计算和分析，从差异旋转理论角度，初步证实了正负差异旋转惯性加速度是旋转星系、黑洞、厄尔尼诺、地壳运动等旋转运动现象的力学本质。研究阐明了旋转运动中差异旋转惯性力作用的力学原理，揭示了差异旋转惯性力作用规律，并应用差异旋转惯性力理论，初步分析解释了自然界中各种旋转运动的力学成因。为旋转运动力学理论研究打开一扇新的窗口，也为自然界复杂旋转运动物理现象的力学分析提供了新思路。