三维强旋流场中的激波捕捉

为了研究激波对气体离心机取料支臂附近流场的影响,采用数值求解三维N av ier-S tokes方程组的方法来模拟三维强旋流场。使用有限体积法中的二阶迎风格式离散方程,隐式迭代求解。计算捕捉到了障碍物前方的脱体激波,随着径向位置的增大,激波的强度逐渐变大,激波面与支臂表面的距离越小;支臂与转子侧壁之间形成了斜激波,向下游延伸,同时激波面向内弯曲;激波对转子侧壁有影响;激波对上边界的影响很小。计算结果表明该文的方法对强旋流场的计算是有效的。     

气体离心机取料支臂附近流场的数值模拟

为研究气体离心机取料支臂附近的流动状况,数值模拟了取料支臂附近的流场。采用矢量分裂的有限体积法求解不同出流条件下的N av ier-S tokes方程。采用二阶总变差减小原理,捕捉激波,同时将支臂外部和内部的流动结合起来进行计算。讨论了激波和气体粘性对流场的影响。得到了不同取料情况下的流场分布图像。结果表明:所采用的计算格式很好地捕捉到了激波和边界层,验证了计算方法的有效性,为数值模拟实际离心机支臂附近的流动状况和支臂损耗的计算打下了基础。     

气体离心机二维供料射流流场的数值模拟

为研究气体离心机供料射流的流动状况,采用数值求解二维Navier-Stokes方程组的方法对其进行了模拟,计算得到了不同供料角度下的流场分布.结果表明,供料射流对离心机流场在径向和轴向上的分布都有影响;供料角度为0°时,气体在轴向上反复膨胀、压缩,形成膨胀波和激波,对径向的影响较小;供料角度为45°和90°时,射流对轴向的影响减弱,对径向流动的影响显著增强.由计算结果可知,离心机环流的计算中应当对供料条件进行修正.     

供料量对离心机中心区域流场影响的DSMC模拟

为研究离心机中心区域流动状况,采用了直接模拟Monte-Carlo方法(DSMC)对其进行模拟。离心机参数来自于Iguassu模型,在轴对称条件下,计算区域的径向两个边界是旋转壁面,在轴向两个边界上是根据刚体平衡解设定的气体入流。通过模拟计算,验证了在稀薄气体条件下,离心机内气体旋转运动的热力学平衡状态是等温刚体运动。比较了在相同供料量不同供料速度情况下的离心机内流场,结果表明:离心机内最高温度和径向最大速度和供料速度有关,而供料量对离心机轴向速度分布有着很大影响。     

气体离心机支臂附近流场的数值研究

为研究气体离心机中取料支臂附近的流动状况,采用矢量分裂的有限体积法求解不同出流条件下的Euler方程。为了更好的捕捉激波,计算中采用二阶TVD(totalvariationdiminishing)原理。将支臂外部和内部的流动结合起来进行计算,主要讨论不同的工作状况是如何影响流场,特别是如何影响激波形状的。计算得到了不同工况下的流场分布图像。计算结果表明:不同的工况对流场的分布有很大的影响。当没有取料时,支臂前方形成强的脱体激波;随着背压的减小,激波的位置将向下游移动,在取料管内部形成激波;最终激波将在流场内消失,转变成弱的附着激波。     

粉尘气体激波在管道直拐角处的绕射和反射

采用高分辨率数值方法和算子分裂技术研究了稀颗粒群假定下粉尘气体激波通过管道直拐角处时的绕射和反射，得到不同时刻的复杂流场结构．通过比较，找到了粉尘气体激波和纯气体激波传播特性的基本差异，讨论了颗粒的不同物理性质对波后流场特性的影响．     

耦合内弹道过程的膛口流场数值模拟与分析

为提高武器精度,模拟弹丸射入膛内后的膛口流场,耦合内弹道过程分析弹丸射出炮口前的初始流场和射出后的流场变化.采用内弹道经典模型计算膛内弹后气体流场,建立二维轴对称气体动力学模型计算弹前气体及膛口流场,通过弹前阻力将二者同步耦合计算.计算过程采用非结构网格方法,同时考虑运动弹丸的影响,计算结果与实验流场相吻合.计算结果捕捉到弹丸出炮口后在膛口形成清晰的瓶状波系.分析得到弹丸出炮口后1.5 ms时刻炮膛内外的马赫数轴向分布;此时火药气体在膛外膨胀的最大马赫数可以达到6.32;火药经过激波后气体速度迅速下降到声速以下.由于激波的作用,在激波前后压强会产生阶跃.     

气体离心机供料射流的三维数值模拟

通过使用有限体积法和隐式二阶迎风格式求解了三维Navier-Stokes方程组,研究了气体离心机内部供料射流。得到不同供料压强条件下供料射流流场的三维分布,数值模拟结果表明:供料射流对离心机内部流场的影响随供料压强的增大而增大;当供料压强为3 kPa时,Mach盘出现在无量纲半径0.81处。由于强旋条件下的供料射流结构较为复杂,实际供料流动情况与均匀供料假设存在较大差异,因此根据射流流场分布对环流计算边界条件进行修正,将更准确地评估离心机分离性能。     

甲烷-空气预混气体泄爆过程的数值模拟与实验验证

通过求解带化学反应的Euler方程，对甲烷-空气预混气体泄爆过程进行了数值模拟。采用分裂格式处理方程，其中采用二阶TVD格式求解流场，采用基于Gear算法的微分方程解法器求解化学反应过程。计算结果显示在外流场中出现了破膜激波和第二道激波。破膜激波逐渐衰退，第二道激波经历了由增强到衰退的过程。计算结果与实验结果在定性上是一致的。     

自动机喷管激波的时空衍变仿真与验证

自动机喷管不同的结构形式对后坐冲击的对冲效率是不同的,为了获得更好的喷管激波消减后坐冲击的方案,构建了不同结构的喷管模型;利用燃气可压缩雷诺平均N-S方程,对不同结构的激波时空衍变的过程进行仿真,得出流场图谱、火药气体载荷分布,通过分析激波温度、压力、马赫数的变化趋势,方案1和方案2的载荷峰值具有较大差异,初始阶段形成高度欠膨胀,射流核心区半径很大,之后膨胀强度衰减,核心区域变小,从激波马赫数云图可见,最大马赫数分别约为10和7,方案2初始阶段气流冲击在排气装置中央的芯锥上,形成一个沿着x轴的83KN脉冲载荷,这与试验中后坐力测试数据基本吻合。由于排气装置外部形状差异,球面波绕过装置产生的载荷波动有些细微不同。通过仿真与试验对比,方案1的反后坐能力比方案2更优,具有更为高效的后坐力对冲机制。     

激光支持等离子体爆轰波流场研究

采用高速纹影摄影法记录激光支持等离子体爆轰波流场的演化,得到流场冲击波阵面形状和尺寸随时间变化规律。建立激光支持等离子体爆轰波流场演化的物理模型,采用计算流体力学方法模拟计算激光击穿空气后,激光作用时间内及激光作用结束后等离子体流场演化过程。结果表明,纹影摄影法能有效观测到激光支持等离子体爆轰波的传播情况。等离子体爆轰波在激光作用初期为椭球形,随着时间的增加逐渐转变为球形。计算的等离子体爆轰波流场密度分布图与实验结果基本吻合。     

利用PIV技术对柴油机高压喷雾流场的可视化研究

研究不同喷雾时刻及介质状态变化对柴油喷雾流场的影响.采用PIV(particle image velocimetry)激光测试技术对高压柴油喷雾流场进行速度场测量实验.实验时利用前次喷雾的液滴作为示踪粒子对当次喷雾进行速度场计算.分别进行了单次喷雾时刻、喷油压力、介质密度不同时的喷雾实验.喷雾过程中在雾注前锋周围会形成卷吸涡,且其强度随喷雾的发展及喷油压力的提高而增加;当介质密度增加后,雾注前锋贯穿速度降低,相对速度增加.柴油喷雾过程中形成的卷吸涡有利于柴油向周围空气的扩散,提高喷油压力可以有效地强化这种效果;介质密度增加使液滴密集度增加,对油气扩散混合有不利影响.     

液黏传动摩擦副流场特性分析

为了分析液黏传动在纯油膜剪切阶段下摩擦副间隙内流体传热特性对流场特性的影响,以一对双圆弧油槽摩擦副间隙内流场为研究对象,建立绝热边界条件下流场特性的简化数学模型,对工作液黏温特性进行实验测定。通过考虑油液的黏温特性,利用ANSYS CFX软件对流场进行数值模拟,获得不同工况条件下流场的流速特性、温度特性以及压力特性。研究表明:流体流速沿径向总体整体呈递增趋势,流体流线轨迹整体成抛物线。流场温度在沿径向方向整体呈递增趋势,流场的温升幅度随转速差增大而增大,随入口流量增大而降低。流场压力沿径向近似线性递减,流场压差随流场入口流量增大而增大,而摩擦副转速差对流场压差影响较小。     

炸药颗粒床中致密波状态方程研究

对一维两相流模型进行简化,引入颗粒守恒假设,建立了炸药颗粒床的定常致密波计算模型.分别使用Tait状态方程和Hayes状态方程,研究了致密波区内的压力、固相体积分数、固相密度、颗粒半径和颗粒数密度的分布.通过比较发现,使用Tait状态方程,固相密度、颗粒半径和颗粒数密度的分布以及它们之间的对应关系与活塞驱动颗粒床产生稳态致密波的过程不相符.结果还表明,大于颗粒材料音速的致密波(超音速致密波),波阵面存在间断;而小于颗粒材料音速的致密波(亚音速致密波),从波前到波后,所有物理参量光滑过度.分析得到了活塞速度、初始体积分数与各物理参量之间的关系.     

涡流发生器对3/4汽车模型风洞流场品质的影响

采用数值计算的方法对3/4开口回流式汽车风洞喷口处的涡流发生器进行了研究.对比研究了三种不同片数的涡流发生器对流场品质的影响.首先采用定常雷诺时均纳维斯托克斯方程求解了流场的定常特性,接着采用大涡模拟(LES)方法对流场的非定常特性进行了研究.并就两种计算方法给予了相应的试验验证.对比计算结果得到涡流发生器可以在一定程度上提高流场均与性,尤其是三片式涡流发生器的工况能较好地拓宽风洞测试区的高流速区域的范围,降低测试区的静压梯度,减小试验段内的湍流度和剪切层内的湍流度,延长测试段内低湍流区的长度,分散流场内的脉动能量,降低低频颤振敏感频率区的能量聚集.     

Numerical Simulation of a Courtyard under Different Ground Thermal Conditions and Flow Patterns

The impact of thermal conditions of the ground on ventilation in the interior courtyard and rooms of enclosed building is very important to improve the air quality in courtyard. The computational fluid dynamics( CFD) model was used to investigate the flow field of a certain courtyard and analyze the static differential pressure between the two sides of the vent and ventilation conditions of the courtyard. The results indicate that thermal effects not only changed the air flow pattern of the interior courtyard but also obviously increased the flow velocity of the upper space of the courtyard. For the most of courtyard rooms,the absolute value of static differential pressure increases as the thermal intensity of the ground increases. In all wind directions,the air exchange rate of the courtyard increases with the higher thermal intensity of the ground which makes a greater influence on the increasing of the ventilation rate of the roof opening than that on the gate opening.     

冲击波引起瓦斯爆炸的动力学特性仿真研究

美国学者苏黛瑞的《在中国城市中争取公民权:农民工、国家与市场逻辑》一书,以公民权为切入点,揭示了在国家计划体制、市场与农村流动人口三方动态博弈过程中,农民工的流动路径、其城市居留形态的塑造及城市生存策略。作为一本美籍学者对当代中国流动人口的研究论著,对国内学界而言,其价值在于不仅提供了农民工研究的新视角,而且更新了流动人口的研究范式,对中国流动人口研究有相当的启发与借鉴意义。     

龙穴南航道整治工程对潮流泥沙影响的模拟

建立了覆盖珠江河口河网区与口外海滨区的大范围整体平面二维水沙数学模型,模拟计算了珠江河口的水沙空间分布特征。利用近期伶仃洋水域实测水文资料进行了验证,验证结果表明模型能够较好地模拟珠江口的潮流泥沙运动。在此基础上,通过局部加密,模拟了龙穴南航道整治工程实施前后潮流泥沙运动过程变化,计算并分析了工程实施对周边水域水动力条件的影响和航道沿程的水流条件变化以及航槽泥沙回淤状况等。研究结果表明:龙穴南水道内,潮流为西北-东南方向往复流;整治工程后,上段流速略有增大,下段流速略有减小,但总体流速变化较小。泥沙回淤预测结果显示,出海口以上航道有冲有淤,以淤积为主,平均淤积强度为0.12 m/a;出海口航道整体处于淤积状态,平均淤积强度为0.64 m/a。