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．     

压力测试中引压管的动态特性研究

采用激波管实验装置对不同长度、不同直径的引压管进行了实验.利用MATLAB编写了快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)算法,通过FFT算法计算了实验结果的频率特性,分析了长度、直径对引压管动态特性的影响.结果表明:随着直径的增加,引压管的工作频带变宽;长度是最主要的影响因素,直接决定引压...     

水中激波聚焦的数值模拟

本文利用修正的ＣＣＷ方法，计算了在椭球反射腔中的水激波聚焦行为，并与实验进行比较，所得结果与实验很好地吻合。     

几何激波动力学在激波绕射反射和聚焦中的应用

本文考虑激波面的运动而不计其波后流场的影响，利用Ｗｈｉｔｈａｍ的几何激波动力学理论，建立了一个简单的在时间上为二阶精度度的显式二步蛙跳数值计算格式，计算了激波的绕射、反射和聚焦问题。计算结果表明，该方法简便易行，而且波面形状在计算中自动产生。     

高速气固两相流输运技术实验研究

利用激波管产生的高速气流夹带固体颗粒,用高速摄影仪对颗粒在启动阶段、管内运动阶段和管外运动阶段进行图像捕捉,用图像处理软件Blaster＇s MAS对图像进行处理和分析,得到颗粒在各运动阶段的速度和加速度。改变气体种类、膜片厚度、颗粒大小和密度以及颗粒载荷量,进行不同工况的拍摄和分析,对这些定量结果比较,了解了颗粒群在超音速气流夹带下的运动规律以及气动参数对激波夹带颗粒效果的影响规律,并为今后的进一步研究和工程实际应用提供了参考。     

水中激波聚焦的数值模拟

本文利用修正的ＣＣＷ方法,计算了在椭球反射腔中的水激波聚焦行为,并与实验进行比较,所得结果与实验很好地吻合。     

激波在平板上诱导的旋涡强度的测量

运动激波通过两个等攻角平板后诱导出两个同向旋转的旋涡,这两个旋涡在随气流向下游运动的同时,绕涡核连线中点旋转。本文通过测量转动角速度,获得了旋涡的强度。实验结果表明,由此测得的旋涡强度不同于用小攻角平板起动涡公式计算的起动涡强度。     

激波与液滴作用的空气动力学现象的实验研究

在水平激波管中对激波与液滴的相互作用进行了实验研究.使用氮气作为高压驱动气体,进行了激波马赫数为1.1及1.25的实验,更换生成液滴的不锈钢针头获得了不同尺寸的液滴,用高速摄影仪详细记录了液滴从压缩变形到破碎雾化的过程.通过分析实验数据,探讨液滴位移及横向直径随时间的变化关系,液滴在激波作用之后会进行加速运动,随着液滴的不断变形,其横向直径先增大后减小,直至完全雾化.     

几何激波动力学在激波绕射反射和聚焦中的应用

本文考虑激波面的运动而不计其波后流场的影响，利用Ｗｈｉｔｈａｍ的几何激波动力学理论，建立了一个简单的在时间上为二阶精度的显式二步蛙跳数值计算格式，计算了激波的绕射、反射和聚焦问题。计算结果表明，该方法简便易行，而且被面形状在计算中自动产生。     

爆轰波进入不可燃突扩管道行为研究

对爆轰波进入不可燃突扩管道后的传播规律及压力分布进行实验研究、数值模拟和理论分析.实验结果显示,爆轰波进入突扩管道一定距离后管道内压力会突升,随后压力曲线趋于平缓,在靠近封闭端面附近的压力又再次升高.采用自适应有限体积程序结合基元化学反应模型对流场进行了数值模拟.结果表明,爆轰波进入不可燃突扩管道后,化学反应停止,爆轰波衰减为激波.由于管道横截面的突然增大,激波在扩张段入口处发生绕射,平面波阵面逐渐演变为球面波阵面.该球面波阵面在向前传播的过程中与空腔上壁面先后发生规则反射和马赫反射.在发生马赫反射的位置,激波波后压力急剧升高.随马赫杆渐增,球面波阵面逐渐被抹平,最终再次形成平面激波.该平面激波到达封闭端面后又将发生反射,造成靠近封闭端面处的压力上升.     

利用真实气体效应提高激波阶跃压力

本文中提出了在激波管中,利用真实气体效应来提高激波阶跃压力的新方法,它是籍助在高压下计及分子之间作用力、分子体积效应和激励态效应而获得压力增益,试验表明,它可比理想气体获得的阶跃压力高出30％以上。该方法在国内外尚未进行系统研究,是一个有发展前途的新方法。     

抽吸激波管壁面边界层特性的研究

本文用差分方法求解激波管壁面有抽吸或质量引射时的层流边界层方程组,得到边界层内的速度分布和温度分布随抽吸或引射速度y、入射激波马赫数M、距离x(抽吸时间t)的变化规律。算例表明,边界层抽吸对激波管壁面边界层的特性有重要影响,使边界层厚度明显减薄,同时使壁面摩擦应力和热流率增大。     

旋流器后置型超音速分离管流场分析

结合气体动力学和流体热力学原理,设计了一种旋流后置型超音速分离管.针对新结构建立了三维数值计算模型,并结合可实现k-ε湍流模型对超音速分离管内部流场进行模拟,得出了管内轴心上的压力、温度、马赫数及湍动能的分布,同时对不同截面上径向的压力、温度、马赫数及旋流加速度进行了分析.结果表明:当压损比为47.5%时,分离管内Laval渐扩段(距离分离管入口98 mm处)出现明显的激波现象,获得最大马赫数1.736,此时膨胀得到的最低温度为190.52 K,可为超音速分离管提供足够的凝结动力;旋流发生器后面可获得较大的旋流加速度,产生较强的分离效果.     

液柱在激波冲击下RM不稳定性和破裂过程的数值计算

对液柱受到激波冲击后在气流中的变形断裂过程进行了数值计算,研究了在该过程中RichtmyerMeshkov(RM)不稳定性的具体表现。应用Fluent软件,数值模拟了二维(2D)和三维(3D)液柱在激波马赫数为1.10、液柱初始直径为2.76mm的情况下,气/液界面上RM不稳定性的演化过程以及液体周围的流场。计算结果表明,初始扰动数目对RM不稳定性的影响显著;液柱在横截面平面(Z方向)发生变形失稳,导致沿液柱轴向出现变形失稳。数值计算的结果与已有的实验结果吻合较好。     

液柱在激波冲击下RM不稳定性和破裂过程的数值计算

对液柱受到激波冲击后在气流中的变形断裂过程进行了数值计算,研究了在该过程中RichtmyerMeshkov（RM）不稳定性的具体表现。应用Fluent软件,数值模拟了二维（2D）和三维（3D）液柱在激波马赫数为1.10、液柱初始直径为2.76mm的情况下,气/液界面上RM不稳定性的演化过程以及液体周围的流场。计算结果表明,初始扰动数目对RM不稳定性的影响显著;液柱在横截面平面（Z方向）发生变形失稳,导致沿液柱轴向出现变形失稳。数值计算的结果与已有的实验结果吻合较好。     

中压低温透平膨胀机膨胀端三维数值模拟

采用CFD方法对某型号中压低温透平膨胀机膨胀端进行整机全周数值模拟,全面考虑了进气蜗壳、叶顶间隙气封、轮背气封和轴封等细节结构对膨胀端气动性能和流场的影响.研究结果表明:进气蜗壳的几何形状是造成喷嘴进口气流沿叶高方向分布不均匀的主要原因;轮背气封、叶顶气封和轴封内存在明显的旋涡流动,且叶顶气封是典型的后台阶流动,齿封内和台阶后旋涡涡轴方向相反;喷嘴和叶轮之间过小的间隙导致气流在喷嘴压力面一侧形成激波,激波/附面层干扰使叶片和下端壁附面层同时分离,在上、下端壁角区各形成一个弯曲的涡管,最后终止于动静交界面.     

改进的间断Galerkin法在激波管中的应用

近几年来,新兴的间断Galerkin法在计算流体领域取得了高效成果.该文在DG方法的基础上做了2处改进:主部修正副部和间断界面上的迎风格式.改进的DG法配以迎风格式可以有效地将激波面锁定在几个网格之内,有时可达一个网格;左或右迎风格式可以有效分辨小型激波;双侧迎风格式与精确解有很好的吻合度.数值模拟结果表明,DG法具有良好的收敛性、很小的数值耗散和很好的激波捕捉能力.如果选取m个基函数,DG法可以达到m+1阶精度.构造单元界面通量函数时,不需要增加节点信息就可以提高精度,而且很容易达到高阶精度.     

非平面激波诱导斜界面变形的大涡模拟研究

激波与气-液界面的相互作用是超声速燃烧和惯性约束聚变等工程应用中常见且复杂的物理现象.针对其中更具实际意义的非平面激波与气-液两相斜界面相互作用问题,开展了基于VOF(Volume of fluid)模型的大涡模拟研究,分析了入射激波强度、初始振幅和气-液斜界面倾角等参数对界面变形和湍流混合现象的影响规律.结果 表明:...     

激波驱动颗粒群加速效果优化的实验研究

为了通过波后气流的加速来实现颗粒群加速效果的优化,该研究基于现有的水平激波管装置,设计加工了分别针对亚声速、跨声速和超声速波后气流的三种不同类型加速喷嘴。使用高速摄影仪对固体颗粒群的运动图像进行捕捉,通过沿激波管轴向动态压力测量确定激波速度和激波马赫数Ma。结果表明:其他条件都相同时,颗粒粒径越小,颗粒群运动的尾迹现象越不明显,颗粒群的加速效果越好;对于不同类型的喷嘴结构,其他条件都相同时,应该根据波后气流的马赫数合理的选取喷嘴来进行加速,从而优化颗粒群的加速效果。     

激波诱导火焰变形的数值模拟

在充满氢气空气混合气体的激波管中,对激波诱导火焰变形失稳的过程进行数值模拟.根据计算结果讨论流场中激波结构与火焰形状的变化情况,同时给出激波诱导火焰燃烧转爆轰的形式和发展过程.结果显示:激波与火焰作用过程中存在λ结构和二次激波诱导区域的形成,入射激波马赫数为2.3时形成爆轰.