在气体和固体粒子两相混合气体中,强激波传播的相似解

本文研究了在气体与小固体粒子两相混合气体中强激波的传播。若激波很强,解质的密度为常数,初速为零,且略去背压,则存在相似解。导出并研究了无量纲的基本方程组。所得的结果依赖于三个无量纲参数:(i)气体的比热比,(ii)混合气体中固体粒子的质量浓度Kp,(iii)固体粒子的密度与气体初始密度之比G。给出了不同γ、Kp、G的数值解,同时也给出了不同能量下激波前沿的传播速度及位置。     

无压气体动力学方程组二维Riemann问题的泛函解

考虑无压气体动力学方程组二维Ｒｉｅｍａｎｎ问题，构造了分片常初值时的Ｒｉｅｍａｎｎ解，得出非古典激波出现在某些Ｒｉｅｍａｎｎ解中，同时给了了Ｄｉｒａｃ激波的熵条件，得出包含Ｄｉｒａｃ激光波的Ｒｉｅｍａｎｎ解不唯一。     

考虑真实气体效应的激波速度计算

对具有良好压力平台的H2／CO2(驱动气体为氢气,被驱动气体为CO2)激波管中的激波速度进行了计算．其特点是初始激波速度采用考虑真实气体效应的理论计算,沿管运行时理论不能准确计算的部分采用由实验得出的一个激波衰减公式计算．计算与实验结果吻合,为使用和设计该类激波管提供参考．     

非严格双曲型方程组的整体光滑解

讨论了一类ｎ×ｎ非严格双曲型方程组Ｃａｕｃｈｙ问题光滑解的整体存在性。这类方程组包括了一类等熵流气体动力学模型和旋转退化方程组等有意义的模型。     

单次脉冲爆震反压传播规律与抑制研究

脉冲爆震燃烧室(pulse detonation combustor, PDC)反压反流的前传是导致脉冲爆震发动机推力损失的主要因素。为抑制PDC反流的传播,采用气动抑制策略,设计出不同结构组合而成的10种隔离段,使用恰当比的乙烯/富氧空气混合物开展了单次脉冲爆震的实验研究。结果表明：当反压传播距离约为0.86倍PDC长度时,相比于基准隔离段,Venturi管(V)与1.5倍PDC直径的直管组合的隔离段由于能够提供更大的膨胀空间,其反压的传播速度与峰值可分别降低约10%与20%;相对于无Tesla阀(T)的隔离段,在安装了Tesla阀的隔离段中,反压传播速度可再降低27.3%以上;相对于无泄压小孔(S)的隔离段,安装了泄压小孔的隔离段可降低25%的反压峰值;中心锥(C)的引入可大幅提高反压传播过程中的平均衰减率。在10种隔离段中,CVST型组合隔离段结构具有最佳的反压抑制能力。相比于基准隔离段,反压在CVST隔离段中的传播速度降低了约50%,峰值降低了约40.5%,平均峰值衰减率提升了1倍左右。     

用特征线法解有压管中非恒定流

本文采用特征线法在电子计算机上应用 FORTRAN 语言对有压管中非恒定流进行数值试验。通过对各种初、边值条件下的非恒定流的数值计算说明,用特征方程组代替有压管中非恒定流偏微分方程组后效果十分良好,将大量的计算成果整理出来对有压管中流体的非恒定流动特性有了更加深刻的认识,从而澄清了一些模糊的概念。     

氧—氮混合气体在正激波后平衡态的数值模拟

对氧－氮混合气体在正激波后的平衡态进行了数值模拟。用统计热力学方法中的配分函数计算化学反应平衡常数，考虑了气体组分的平动，转动，振动和电子能量，用多变量牛顿－菜卡生法求解控制方程组，在较宽的马赫数范围内得出令人满意的结果。     

氧－氮混合气体在正激波后平衡态的数值模拟

对氧－氮混合气体在正激波后的平衡态进行了数值摸拟．用统计热力学方法中的配分函数计算化学反应平衡常数，考虑了气体组分的平动、转动、振动和电子能量，用多变量牛顿－莱卜生法求解控制方程组，在较宽的马赫数范围内得出了令人满意的结果．     

等压力梯度曲面压缩系统性能参数化分析

根据激波和膨胀波理论,设计了等压力梯度曲面压缩系统并进行试验验证。数值分析了来流条件和曲面设计参数对等压力梯度曲面压缩系统性能的影响。通过研究发现:初始压缩角对等压力梯度曲面压缩系统的性能影响较大。给出了等压力梯度曲面及其弯曲激波型线预估公式,并由试验验证了激波型线的最大相对误差为4.8%。     

超燃冲压发动机进气道内激波/边界层干扰研究

外界存在多种因素引起隔离段反压增加,将直接影响到进气道内波系的结构和强度,进而影响到因激波诱导而分离的边界层情况．在设计状态下,建立二维的进气道模型,运用RSM湍流模型,对单个超燃冲压发动机进气道隔离段内复杂流场进行数值模拟．得到对应不同反压时,超燃冲压发动机进气道的激波与边界层相互作用情况．研究发现,反压为0时,隔离段内分离区较大,出口马赫数较低,尾部波系较弱,为燃烧室稳定燃烧提供有利条件．随着反压的增加,即使总压恢复系数有所增加,但隔离段尾部的气流稳定性降低．因此,要合理调节隔离段反压大小,以便更好地协调总压损失和尾部气流稳定性的矛盾,对于进气道工作最优化的控制起到一定的参考作用．     

水平井井控井筒压力分布规律研究

水平井发生溢流之后,其井筒流动情况与直井存在较大差别,针对此差别确定水平井压井作业的循环压力,建立水平井井控多相流模型。模型能够模拟水平井压井作业过程中气体在环空的运移规律,以及气侵时间、造斜率、井斜角等因素对节流压力的影响。结果显示,气体在水平段运移对井底压力无明显影响,造斜率越大压井初始时刻节流压力越小,排除溢流时间延迟,最大节流压力偏大。     

二向拉压状态下超弹性平板的Taylor级数解答

按逆解法求解了定义在初始构形上的超弹性非线性偏微分方程组,用Ｔａｙｌｏｒ级数形式给出了二向拉压状态下的解析解答。     

二向拉压状态下超弹性平板的Taylor级数解答

按逆解法求解了定义在初始构形上的超弹性非线性偏微分方程组,用Ｔａｙｌｏｒ级数形式给出了二向拉压状态下的解析解答。     

瓦斯爆炸过程中爆炸波的结构变化规律

在实验的基础上，研究了管内瓦斯爆炸过程中爆炸波结构变化规律。研究结果表明，管内瓦斯爆炸过程中所产生的爆炸波有两个峰值，第一峰值为爆炸波压力，第二峰值压力为火焰到达后加热气体升压所致。形成激波后，爆炸波两峰值往下游传播越来越靠近，测试结果与爆炸传播理论是相互验证的。     

咽式进气道/等直隔离段的反压特性

对带等直隔离段的咽式进气道进行Ma 5飞行条件下流场的数值模拟,对比起动状态反压对内部复杂的流场结构及性能参数的影响,分析高反压引起的进气道不起动现象与机理.研究表明,起动状态下隔离段中激波串主要在俯仰方向上发展且不对称性明显,激波串出现初期进气道/隔离段的性能参数变化最快,超声速主流受到附面层挤压偏向隔离段底部和中心轴线的偏航两侧.高反压引起咽式进气道不起动后,分离结构被限制在俯仰压缩段,流量损失主要发生在侧向唇口,偏航压缩段内均为亚声速、高温高压气流.由于高内收缩比和几何构型影响,仅采用降低反压的方式难以实现再起动.     

流体界面追踪的计算方法

有压管道输水方式因具有占地面积少、输水损失小、维护费用低、使用寿命长、过流能力大等优点,但输水过程中的非恒定流态复杂,易形成明满过渡流,给管道带来危害,在有压管道充水过程中尤为突出.有压输水管道往往长达数千米,由于管道初始处于放空状态,流量持续充入后会在同一管道先后经历漫流、无压流、明满交替流和有压流四种复杂的过渡流态.模拟有压管道的充水过程,不仅可以预测波前的流达位置及时间,还可以掌握管道明满交替流水位及流量变化情况.因此,分析其水力特性的变化在工程应用上具有重要意义.     

预混气体爆轰波传播定性仿真建模研究

借助定性仿真,建立预混气体爆轰波的传播定性模型,推理分析不同初始压力下,预混气体爆轰波传播速度,研究预混气体爆轰波爆轰过程中传播速度与初始压力的关系,且采用定量的实验验证定性的建模推理分析结果.结果表明,定性推理分析的结果与实验结果是一致的,即随初始压力的逐渐增大,爆轰波的传播速度逐渐加大.爆轰波传播定性建模推理分析对安全传输可燃性气体和管道阻火器的安全使用具有重大意义.     

超声速气体平板绕流的直接数值模拟

为了模拟超声速气体平板绕流真实状态.采用直接数值模拟方法,计算连续方程、含有黏度项的纳维-斯托克斯方程和能量方程,联立完全气体状态等其他基本方程,运用二阶精度的差分格式进行离散,得到了不同马赫数时气体的速度、压力、密度和温度的分布状态.结果表明:由于气体黏度的存在,气流以超声速流过平板时,靠近平板位置的速度小于流入平板的速度,压力整体大于远离平板位置的压力;且在平板上产生激波,随着马赫数的增大,产生激波的范围越来越小.直接数值模拟所求模型的精度优于其他方法.     

可压缩机翼绕流的数值模拟及其稳定性分析

运用数值模拟的方法分别模拟了马赫数为0.5、攻角为3和8的可压缩的机翼绕流流动,同时研究了马赫数为0.75、攻角为1.5,5和8的具有激波的可压缩流动机翼绕流,模拟结果与实验数据符合良好。采用能量梯度方法分析了流体流动的稳定性,研究发现:Spalart-Allmaras湍流模型能够准确反映出可压缩机翼绕流流动的流场特性;对于未产生激波的可压缩机翼绕流,背风的一侧首先发生失稳,且在机翼前端的上缘首先发生失稳;对于具有激波的机翼绕流,激波处的能量梯度最大,首先发生失稳。     

叶表和端壁抽吸对跨音速压气机稳定性影响对比分析

以NASA Rotor35为研究对象,应用数值模拟手段深入分析了叶表和端壁不同位置抽吸对该压气机稳定性的影响效应。研究结果表明:叶表抽吸虽然使得压气机压比和效率有所升高,但使叶顶前缘脱体激波和间隙泄漏流强度的增加,导致两者相互作用引起的低能堵塞团尺度过早增长,压气机提前进入失速;端壁抽吸改善了转子顶部前缘激波结构,削弱了叶顶低能阻塞团中的高熵流体,改善了叶顶区域的流动,实现了压气机的扩稳效果,但对压气机压比和效率性能改善不明显。