| 谐振管内非线性驻波的间断Galerkin方法 |
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| 引用本文： | 韦娟,宁方立,郭琪磊.谐振管内非线性驻波的间断Galerkin方法[J].机械工程学报,2016(23):141-151. |
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| 作者姓名： | 韦娟 宁方立 郭琪磊 |
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| 作者单位： | 1. 西安电子科技大学通信工程学院 西安710071;2. 西北工业大学机电学院 西安710072 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金(51075329;51675425)，航空科学基金(20131553019)，陕西省自然科学基金(2016JZ013;2014JM2-6116)，西北工业大学研究生创业种子基金(Z2015069 |
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| 摘 要： | 基于伪一维瞬态可压缩Navier-Stokes方程和理想气体状态方程,并结合保持强稳定性的三阶Runge-Kutta格式和斜率限制器技术,构建一种整体轴向谐振激励下求解变截面谐振管内非线性驻波的间断Galerkin方法。分别对直圆柱形、指数形以及圆锥形谐振管内的非线性驻波进行数值仿真计算,通过与现有数值仿真结果对比,验证了本方法的正确性,并重现了已有试验中非线性驻波压力波形中的第二峰值。在直圆柱形和指数形谐振管内研究间断Galerkin方法的两种网格加密方式对于不同形状下谐振管内非线性驻波仿真计算的数值精度、消除数值振荡和准确捕捉激波的不同作用,以及不同CFL数对于数值精度的影响。在指数形谐振管内,通过与有限体积法不同网格数目下的数值仿真结果和计算时间对比,验证了本方法具有耗时短、效率高以及计算精度高的优点。在圆锥形谐振管内,研究不同流速下谐振管内压力和速度波形的变化,并发现随着流速的增加,谐振管小端处的压力幅值增加,大端处速度幅值也随之增加且速度波形中会产生激波。通过间断Galerkin方法分析研究几种谐振管内非线性驻波的各种物理属性,为谐振管形状优化提供了重要参考,也为实现谐振管内非线性驻波的工程应用奠定了良好的基础。
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| 关 键 词： | 谐振管 非线性驻波 间断Galerkin |
Discontinuous Galerkin Method for Nonlinear Standing Waves in Acoustic Resonators |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | resonators nonlinear standing waves discontinuous Galerkin method |
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