激波管研究煤油/空气混合气的自着火特性

利用反射激波方法开展了煤油/空气混合气在温度为1445～1650 K,压力为0.1 MPa,当量比为1.0条件下的着火滞燃期研究.采用拉瓦尔喷管雾化装置雾化煤油形成气溶胶,入射激波促使煤油气溶胶快速蒸发和扩散,反射激波诱导煤油/空气混合气着火.利用ICCD冻结煤油/空气混合气着火流场,进行着火特性的可视化分析.初始温度...     

垂直无碰撞激波中质子的混沌运动和加热

观测资料和理论计算都发现太阳风与高马赫数准垂直无碰撞激波作用后有一部分质子被激波反射.这些质子在垂直于磁场的方向上有很大的速度,它们将在回旋运动作用下再次向下游运动.当这些质子第二次与无碰撞激波相互作用后,大部分会越过激波进入下游区域,导致激波下游的质子呈非Maxwell速度分布.它们还引起下游等离子体温度的各项异性(T_┴/T∥》l),进而激发离子回旋波和镜波.这两种不稳定性造成高马赫数准垂直无碰撞激波的耗散,使激波上游的等离子体动能转化为下游等离子体的热能.McKean等还发现在激波区域存在较大温度各项异性处,同时产生离子回旋波和镜波,并向下游传播.     

密度波理论中星系激波的性质

在资料[1]中讨论了扰动速度和扰动压力在较差自转的星系盘中所产生的星系激波。结果表明,只要旋臂内、外的密度差足够大,就能维持螺旋形的激波宏图,而不取决于扰动引力场存在与否,星系中引力的作用往往是重要的,也应该分析扰动引力场对星系激波的影响。     

黄粉虫可消化有机塑料的发现

在养殖黄粉虫的过程中,我偶然发现黄粉虫有取食泡沫塑料的现象。经过咨询老师、专家及网上查询,目前国内外还没有相关的报道,所以我选择了这个项目作为研究目标。目的是利用现有条件检测黄粉虫是否可以消化和吸收泡沫塑料,以及消化吸收后黄粉虫体重是否增加,能否正常生长。试验思路是分不同的实验组和对照组,分别喂不等量的有机塑料和麦麸,定期称量,观察生长情况。我们发现,黄粉虫食用泡沫塑料后排出的粪便与对照组的虫粪一样,已经完全没有泡沫塑料的性状,说明泡沫塑料明显地被黄粉虫消化和吸收。考虑到黄粉虫体内接受泡沫塑料可能有一个过…     

关于伽玛射线暴磁场的若干思考

伽玛暴火球激波模型虽然从整体上形象地说明了爆发后的过程和主要特征，但近年随着观测的深入，似乎也暴露了它在有些方面的考虑可能还不完全，例如它采用同步辐射近似,就相当于承认其磁场基本上是一种均匀场,而均匀场只有单一的一种形态，这无疑就将磁场强弱以外的所有其他重要信息全都抹掉了。尤其在伽玛暴激波中,其密度、压强等物理量都认为是非均匀的，怎么唯独由扰动机制产生的激波磁场又能看成均匀的呢？！ 本文仔细分析了这一问题,认为激波磁场中磁场弯曲引发的辐射可能才是主体部分,火球激波模型在解释某些最新观测结果时遇到困难,可能正是忽略了这部分辐射的缘故。如果用适合于弯曲磁场的同步-曲率辐射公式,就能很好地拟合一系列伽玛暴谱,统一解释过去难以说明的高能拐点和能量过剩现象, 并对辐射区磁场结构、产生机制以及激波加速机制做些初步的推断。     

汇聚Richtmyer-Meshkov不稳定性实验研究进展

Richtmyer-Meshkov(RM)不稳定性是流体力学的重要研究内容,无论在学术研究还是工程应用领域都有着重要的研究价值.近些年,学者们围绕平面激波诱导的RM不稳定性开展了大量实验、数值和理论研究,发现界面上的初始扰动在激波冲击之后依次经历线性增长、非线性增长和湍流混合3个发展阶段,压力扰动和斜压涡量是导致扰动发展的主要物理机制.然而,关于汇聚激波诱导的界面失稳现象却少有研究,汇聚空间中扰动发展的规律以及汇聚效应对扰动发展的影响尚不清楚.汇聚RM不稳定性研究要求在实验室条件下生成稳定的汇聚激波和形状可控的流体界面,对现有的实验方法提出了极大的挑战.本文简要回顾了近些年在两种不同结构的汇聚激波管设备中开展的汇聚RM不稳定性实验研究,重点讨论了几种典型汇聚效应对扰动发展的影响,并根据目前研究的局限性提出今后实验研究的3个重要方向:高马赫数激波诱导的界面失稳实验、三维界面的演化、扰动激波与无扰动或有扰动界面的相互作用.     

激波不稳定性效应的k-ε可压缩修正湍流模型

针对高速可压缩湍流流动,在已有的压力膨胀项和可压缩耗散率的可压缩性修正湍流模型基础上,引入激波不稳定效应修正,发展了一个新的可压缩性修正k-ε湍流模型.新模型采用抑制湍流动能和耗散率方程中湍流动能产生项的方法模化激波不稳定性效应,压力膨胀项和可压缩耗散率的可压缩性修正采用广泛使用的Sarkar修正模型.新模型物理意义明确,形式简单,可适用于超声速复杂湍流流动.对自由流动中超声速混合层和复杂的超声速横侧射流干扰流场的多个工况进行计算分析以及与实验结果的比较,表明本文发展的k-ε模型能抑制过大的湍流动能增长,预测结果显著优于标准k-ε模型.对超声速混合层流动,新模型准确预测到了混合层增长速率随对流马赫数增加而减小的趋势,与实验结果符合地较好.对复杂横侧射流干扰流场中的分离流动,激波不稳定性修正抑制激波区域过大的湍流动能增长,计算出较宽的激波区域,从而显著改善了对强分离流动的预测结果.流体分离越强,修正模型效果越明显,即使在强分离情况下,新模型的预测结果也与实验结果较好吻合。     

激波不稳定性效应的k-ε可压缩修正湍流模型

针对高速可压缩湍流流动, 在已有的压力膨胀项和可压缩耗散率的可压缩性修正湍流模型基础上, 引入激波不稳定效应修正, 发展了一个新的可压缩性修正k-ε湍流模型. 新模型采用抑制湍流动能和耗散率方程中湍流动能产生项的方法模化激波不稳定性效应, 压力膨胀项和可压缩耗散率的可压缩性修正采用广泛使用的Sarkar修正模型. 新模型物理意义明确, 形式简单, 可适用于超声速复杂湍流流动. 对自由流动中超声速混合层和复杂的超声速横侧射流干扰流场的多个工况进行计算分析以及与实验结果的比较, 表明本文发展的k-ε模型能抑制过大的湍流动能增长, 预测结果显著优于标准k-ε模型. 对超声速混合层流动, 新模型准确预测到了混合层增长速率随对流马赫数增加而减小的趋势, 与实验结果符合地较好. 对复杂横侧射流干扰流场中的分离流动, 激波不稳定性修正抑制激波区域过大的湍流动能增长, 计算出较宽的激波区域, 从而显著改善了对强分离流动的预测结果. 流体分离越强, 修正模型效果越明显, 即使在强分离情况下, 新模型的预测结果也与实验结果较好吻合.     

三维薄翼超音速绕流问题局部解存在性的证明

一、引言 当超音速气流越过一个薄翼时,常会产生一个附着于翼前缘的附体激波。确定激波的位置以及激波后到翼面之间的流场是人们关心的主要问题。它在数学上可归结为一个角状区域内非线性双曲型方程组的边值问题,该区域的两个边界面分别为固定的特征边界面与待定的自由边界面。这个问题在理论上与应用上的重要性是周知的。对于二维翼的绕流问题,在六十     

关于三维激波损失模型的讨论

Wennerstrom和Puterbaugh于1984年推出了三维激波损失模型.跨音压气机转子叶片排中的实测结果和理论分析表明,在设计工况下,从S_1流面看,通道激波几乎垂直于来流方向.沿展向方向,由于转子叶片的后掠,激波面是倾斜的.但在叶尖区域,激波和机匣附面层的复杂的相互作用,使得Wennerstrom和Puterbaugh的按无粘流动考虑所形成的三维激波曲面沿展向方向倾斜进入机匣表面的假设不成立.     

激波与湍流相互作用的实验研究

在超声速湍流混合层风洞中, 以NPLS技术为基础研究了激波与湍流的相互作用, 观察到了斜激波与湍流边界层的相互作用以及湍流混合层中的大涡对斜激波的影响. 所得到的NPLS实验图像不仅再现了复杂的流场结构, 而且不同图像之间还具有时间相关性. 在NPLS图像基础上探讨了激波与湍流相互作用的规律.     

激波中费密加速的时间演化效应(Ⅱ)

在行星际空间中,不少激波是爆发过程的产物。因此,伴随激波而发生的加速过程,必然会有一个时间演化效应。这个效应的反映之一是被加速粒子的能谱是随着时间变化的。已经有越来越多的观测事例说明这一点。例如,从太阳Ⅳ型射电爆的频谱,周爱华等分析发现耀斑后加速电子的能谱指数是随时间而变化的;在太阳的X射线爆中亦可以看到类似的现象。另一方面,已有不少文章分析表明,激波中的费密加速机制是激波中高能量粒子加速     

科学家观测土星激波结构

<正>美国"卡西尼号"探测器在土星附近观测到一次强烈的太阳风,在此过程中粒子被加速到极高的能级。科学家们认为,"卡西尼号"探测器为他们提供了一次在太阳系内部研究超新星激波加速机制的机会。科学家们对一种"准平行"激波尤其感兴趣,在这种情况下,磁场和激波的正向方向几乎平行。虽然激波结构在宇宙中司空见惯,但我们现在还没有能力飞往遥远的恒星际空     

基于NPLS的超声速层流/湍流后台阶流动精细结构研究

在Ma=3.0低噪声、吸气式超声速风洞中,对台阶高度h=5mm的超声速后台阶流场进行了精细结构测量.通过改变台阶上游壁面的表面粗糙度,实现了超声速层流、湍流两种后台阶流动.采用NPLS技术对流场整体结构的时空演化特性以及4个局部典型区域的细节结构等方面进行了实验研究.瞬态流场揭示了扇形膨胀波系、再附激波、超声速边界层及其分离、再附和恢复等结构的空间特征.通过比较时间平均的结果,可知超声速湍流后台阶流动分离后的膨胀角较大、回流区的长度相对更短,而再附后重新发展的边界层厚度以较小的倾角增长,但两种流动的再附激波角度大致相同.在时间演化上,超声速层流后台阶流动主要表现为K-H涡结构的变形受剪切、膨胀、再附以及三维效应等影响;而湍流后台阶流动则主要表现为大尺度结构在再附点前后受膨胀、黏性以及再附后逆压梯度的作用而倾斜和变形.对局部区域的研究表明,在超声速层流后台阶流场中微弱压缩波与当地对流马赫数和K-H涡结构的诱导作用有关,并且在下游汇聚成再附激波的现象明显;而湍流后台阶流场中则未有明显的压缩波和K-H涡结构,其再附激波的形成主要与壁面的压缩效应有关.     

1998年11月7~8日磁暴的行星际源分析

首先分析了1998年11月7~8日的太阳风特性, 分析结果显示, 日地连线引力平衡点的ACE卫星在11月7日07:33 UT观测到一个激波(以下简称第一个激波), 从激波开始到11月7日22:00 UT为激波之后的鞘区, 随后在11月7日22:00 UT至11月8日11:50 UT之间观测到一个类磁云(MCL)物质, 其中在11月8日04:19 UT观测到另一个激波(以下简称第二个激波), 第二个激波显然进入到类磁云的后半部分, 类磁云前半部分未受第二个激波的影响. 通过对1998年11月7~8日磁暴参数SYM-H的分析, 我们把磁暴的主相分为3个阶段. 第一阶段为从磁暴的急始11月7日08:15 UT到11月7日22:44 UT; 第二个阶段为从11月22:44 UT至11月8日04:51 UT; 第三阶段为从11月8日04:51 UT至11月8日06:21 UT, 其中第二阶段对整个磁暴主相的发展起关键作用. 通过对11月7～8日太阳风特性的分析, 我们得到磁暴主相三阶段的行星际源分别为11月7日07:33UT开始的鞘区、11月7日22:00 UT至11月8日04:19 UT和之间的类磁云前半部分和从11月8日04:19 UT至11月8日05:57 UT之间的激波压缩类磁云后半部分, 其中类磁云的前半部分具有持续时间较强的行星际磁场南向分量, 它对这次磁暴主相的发展起着决定性的作用. 第二个激波压缩类磁云后半部分对磁暴主相发展的贡献远低于类磁云前半部分对磁暴主相的贡献.     

激波诱导甲烷点火化学反应区的可视化实验研究

研究激波诱导甲烷/空气混合物点燃的反应区特征, 对于认识其气相爆轰规律有着重要意义. 在激波管平台上, 进行了当量比甲烷/空气混合物的激波点火实验, 并采用化学发光成像和平面激光诱导荧光(PLIF, planar laser induced fluorescence)等方法得到了不同工况下的反应区特征. 结果表明, 由于在弱点燃工况下诱导区的着火延迟期沿激波传播方向的梯度较小, 给非线性化学反应过程提供了更多的时间, 反应特征出现显著的不均匀性; 而随着激波的增强, 这种不均匀性显著减小, 在强点燃工况反应区呈规则的爆轰波结构. 单脉冲PLIF方法测量的OH基相对分布揭示的反应区特征与文中其他方法的测量结果相一致, 并和前人的相关研究结论相符, 为激波管内激波和气相物质相互作用条件下进行高时空分辨率测量提供了新的方法和思路.     

高超音速气流中尖头与小鈍头细长体的表面压强分布、边壁摩阻及热传导

为了減少气动加热,高超音速飞行器多采用小钝头细长体的外形。在高超音速气体流过这种物体时,会产生钝头效应、附面层位移效应、横向曲率效应及真实气体效应等流动现象。实际的高超音速细长体绕流问题中,钝头与粘性的影响往往同样重要。1960年,郑显基等人最先分析了钝头与附面层位移效应的联合作用。他们将波后扰动流场分为激波层、无粘熵层及附面层三部分。在讨论钝头与粘性联合作用的相似律时,曾     

耀斑引起的行星际激波传播特征的三维益面

在日地关系的研究中,耀斑引起的行星际激波(以下简称耀斑-激波)在日地空间的传播是人们十分关注的课题之一。多年来由于空间飞船测量局限在黄道面附近,诸如激波的形状、传播的方向特征和减速等基本问题是了解得很不够的。然而这些问题对于研究太阳耀斑活动事件,对地球物理环境的变化却具有头等的重要性。本世纪七十年代中期由于行星际闪烁技术的发展,人们开始尝试利用这种IPS观测来研究黄道面以外空间耀斑-激波的传播特性。Pinter     

行星际激波能量与电离层暴的相关研究

电离层会受到外部能源的扰动,与扫过地球的行星际激波相伴随的电离层暴便是一个明显的例子。由于从行星际到电离层的一系列耦合过程十分复杂,究竟电离层暴参量与相应激波的参量之间存在何种联系,至今尚缺乏认识.为了探讨这一问题,本文分析了1966～1976这11年间卫星在地球轨道附近探测到的行星际激波的资料和同期满洲里的电离层f_0F_2资料,新的结果表明,伴随行星际激波发生的电离层暴均具有相似的形态,其变化幅度与相应激波前后的动能密度跃变正相关,而激波所携带的行星际磁场的方向对此相关关系起着调制作用。     

气相规则胞格爆轰波统一框架理论研究取得新进展

爆轰波是自然界存在于预混可燃气体中的两种燃烧形式之一,它通过前导激波压缩可燃气体自点火,并借助迅速释放的化学反应放热实现超声速自持传播.爆轰物理研究一方面应用于煤矿瓦斯爆炸、化工厂和各种可爆粉尘场所的爆轰事故的预防和防护;另一方面作为一种高速、高效的燃烧模式,在航空航天的热力推进技术领域具有重要的应用前景.