人射和反射激波与火焰相互作用的实验和数值显示

以等物质的量比的甲烷／空气为研究对象，利用YA-16多闪光高速照相机对火球在入射激波及其反射激波作用下的变形进行了实验研究．基于带化学反应的二维轴对称Navier-Stokes方程，采用带有Superbee限制函数的波传播算法，对该现象进行了数值模拟，并用计算光学对数值结果进行了处理，得出的计算阴影图和实验阴影照片比较吻合．结果表明，火球在入射激波的作用下，出现了Richtmyer-Meshkov不稳定、斜压效应和Helmholtz不稳定，导致火球不断变形，在局部区域还出现了湍流，加剧了燃烧．随后，反射激波再次作用火球，加速火焰变形的同时，还使火球在波后高能量的可燃气中剧烈燃烧，湍流强度也大幅度增加，同时由于壁面的限制，使得火球发展呈蘑菇云形状．而激波穿越火焰时，轴线上的激波强度也会得到加强．     

入射和反射激波与火焰相互作用的实验和数值显示

以等物质的量比的甲烷/空气为研究对象,利用YA-16多闪光高速照相机对火球在入射激波及其反射激波作用下的变形进行了实验研究.基于带化学反应的二维轴对称Navier-Stokes方程,采用带有Superbee限制函数的波传播算法,对该现象进行了数值模拟,并用计算光学对数值结果进行了处理,得出的计算阴影图和实验阴影照片比较吻合.结果表明,火球在入射激波的作用下,出现了Richtmyer-Meshkov不稳定、斜压效应和Helmholtz不稳定,导致火球不断变形,在局部区域还出现了湍流,加剧了燃烧.随后,反射激波再次作用火球,加速火焰变形的同时,还使火球在波后高能量的可燃气中剧烈燃烧,湍流强度也大幅度增加,同时由于壁面的限制,使得火球发展呈蘑菇云形状.而激波穿越火焰时,轴线上的激波强度也会得到加强.     

激波与火焰相互作用过程的实验研究与数值模拟

在长4.8m、截面为60mm×60mm的卧式激波管中,进行激波与火焰相互作用过程的实验研究。利用YA16高速摄影仪拍摄了该过程的照片,显示了激波作用下火焰的失稳、变形和破碎。基于带化学反应的NavierStokes方程和有关热力学和反应动力学数据,利用改进的VLS格式,对该过程进行了数值模拟。根据实验和数值计算结果,讨论了火焰稳定性和漩涡生成机理,且理论计算与实验结果较为一致。     

斜激波与边界层的相互作用

本文在[二]中给出斜激波与边界层间之相互作用的外部解,在这个外部解,是由三个因素产生的,即(1)边界层不存在时,直线驻激波的压强变化,(2)凹壁边界层为一线性微扰而产生的压强变化,(3)凹曲壁边界层对激波波形的影响。     

乙醇和二甲醚在激波管内的裂解试验与动力学研究

为探究含氧燃料在高温低压条件下的裂解特性,以乙醇和二甲醚为研究对象,利用激波管开展了两种燃料的裂解试验,通过气相色谱仪测量了乙醇和二甲醚在1 200～1 700 K和0.20～0.25 MPa条件下4种热解产物甲烷、乙炔、乙烯和甲醛的浓度,利用直接关系图法构建了详细的组合简化模型(DME-Ethanol模型),并通过该模型进行产率和敏感性分析。结果表明:乙醇和二甲醚热解过程中的主要产物分别为乙烯和甲烷;乙醇和二甲醚在热解过程中均主要是通过由H和CH₃自由基等引发的夺氢反应消耗,二甲醚中特有的对称结构使得其通过单分子解离反应消耗的比例大于乙醇,更多的甲基增大了二甲醚热解体系的反应性;DME-Ethanol模型对两种燃料裂解产物的浓度预测误差在10%以内。     

静止介质中激波动力学的差分方法

介绍了一种求解激波动力学方程的差分方法,并用该方法计算了一系列激波绕射和反射问题,尤其是,完成了激波在凹圆柱表面和双劈表面反射的计算。计算结果表明,该方法不仅具有简便、快速、准确的优点,而且激波动力学中的shock-expansion和shock-shock能在计算中自动产生。     

激波与堆积粉尘相互作用

实验中利用带示踪粒子的X光脉冲摄影和阴影摄影技术,成功拍摄了激波与堆积粉尘作用后粉尘内部的波系图像和波后卷扬粉尘云的形状,进而测得入射激波倾斜角、透射激波倾斜角和波后物质界面折射角。在此基础上,利用相关理论对该流场进行分析,确定出该堆积粉尘状态方程中中的待定系数。计算结果与测试结果符合较好。     

水雾与顶棚射流火焰相互作用的数值模拟分析

针对隧道内重型车辆起火,在考虑不同起火高度的情况下,通过计算流体动力学软件Fluent对隧道火灾中形成的顶棚射流火焰的燃烧特性及其与水雾的相互作用进行了数值模拟研究。研究发现,在浮力卷吸的影响下,起火高度越低,烟气层厚度越厚;水雾可以有效地降低顶棚射流火焰温度,能够抑制火焰,但水雾受重力作用,在顶棚射流火焰中未完全蒸发的液滴将进入冷空气层,水雾的吸热作用并不能得到充分的发挥;水雾施加带来的湍流作用,引起了可燃蒸气与空气的混合,增加了烟气层厚度,这将会对人体造成致命的伤害,影响人员疏散。     

运动激波和气泡(串)相互作用的三维数值模拟

对激波和气泡（串）相互作用诱导的大变形界面演化进行了三维数值研究.采用2阶迎风TVD求解欧拉方程得到流场解,采用5阶WENO求解Level Set方程追踪多流体界面.在三维情况下,采用GFM确定界面边界条件.将速度分量分别外推,再沿法线分解,得到伪流体切向速度分量,给出了不同时刻运动激波和气泡（串）作用后的压力、密度云图分布图像.计算结果表明：采用速度分量外推方法适合三维界面边界条件处理,并与二维情况下切向速度直接外推的计算结果兼容,验证了切向速度外推方法的正确性.该方法模拟多个流体界面也是有效的,得到了高分辨率的三维变形界面.     

等离子体合成射流激波-激波干扰控制数值模拟

为了减弱高超声速飞行器头激波和侧翼前缘激波的干扰，建立了等离子体合成射流对高超声速飞行器激波\|激波干扰控制的仿真模型，分析了等离子体合成射流激波-激波干扰控制的流场特性，探究了等离子体合成射流进行高超声速飞行器激波-激波干扰控制的效果,开展了激励器安装位置以及激励器注入能量的参数影响研究。研究表明：等离子体合成射流产生的弓形激波能使头激波抬起一定角度，减小头激波和侧翼前缘激波干扰，达到控制激波-激波干扰区热流和压力的效果；随着出口距离的增大，对热流和压力的控制效果先增大后减小；在一定范围内，注入能量越高，控制效果越好。     

磁化喷流的正反激波动力学

伽玛射线暴是宇宙中最剧烈的伽玛射线爆发现象之一.由物质主导的激波过程已经被广泛的研究过.观测表明,伽玛射线暴爆发时所产生的喷流可能是磁化的,磁化喷流与星际介质相互作用产生的正反激波和以纯物质主导的喷流情形有很大不同.对比Zhang和Kobayashi在理想磁流体力学条件下给出了正反激波的解析解,本文推导了磁化喷流正反激波的一般动力学方程,并对一些关键参数作了数值求解.     

激波与不同形状界面作用的数值模拟

该文数值研究了激波与不同形状界面相互作用下的Richtmyer-Meshkov不稳定性发展．数值方法采用自适应的非结构四边形网格来精细刻画界面的演变．在激波Ma=1．2,界面内为sR气体的条件下,通过数值模拟激波与矩形、三角形以及椭圆界面相互作用的过程,分析并对比了这3种形状界面的波系、涡量和界面演变．结果表明,在激波作用下,不同形状流体界面的波系结构是不同的,主要表现在波系的形状以及发展两方面．此外,各种形状界面涡量的产生、分布和大小也有所不同,进而导致各种形状界面演变过程也有一定差异,因此不同形状的流体界面引起的Richtmyer-Meshkov不稳定性有不同的机理．     

含强激波二维流动的高分辨率数值模拟

采用A.Harten的高分辨率总交差不增(TVD)格式,对激波反射问题和带有台阶的二维风洞中高超声速绕流问题进行了数值模拟。计算结果表明:TVD格式比传统的数值格式如Godunov,BBC,Muscl,及PPM等有较高的激波分辨率,且伪振荡小。     

甲烷一维层流预混火焰的详细和单步反应机理模拟

为了解单步反应机理的不足及其不同速率表达式之间的差异,分别采用详细和单步化学反应机理数值模拟了甲烷一维层流预混火焰。详细机理预报的火焰速度在整个可燃范围都与实验结果吻合,而单步机理只在贫燃条件下才能给出定量相符的结果,在富燃条件下定性和定量预报结果均不合理。同时,单步机理预报的温度和浓度分布也存在较大偏差,特别是在富燃区。进一步研究表明,用有些常见单步反应速率表达式获得的预报值在整个可燃范围都是不合理的。这些结果对选取反应模型和获得可信预报结果有参考意义。     

流体力学与行星际物理学中激波动力学问题求解新论

针对激波问题的求解 ,深入研究了流场及其导数跨跃激波面的跃变应满足的关系 ,其结果是得到联系激波前后流场与激波速度、方向的无穷维动力学系统 ,它实质上是反映激波全部信息的激波前后物理量空间导数与激波速度、方向的相容性关系 ,可以称为广义Rankine -Hugoniot跃变条件 ,有望为流体力学、行星际物理等领域所涉及的激波问题求解开辟新径     

气体动力学零压流的狄拉克激波和真空相互作用的数值分析

 通过数值模拟,对气体动力学一维零压流,分析了δ-激波、真空状态和接触间断之间的相互作用,包括4种不同的黎曼解结构,反映了质量集中且增加、气穴压缩和膨胀的现象.进一步对等熵流Euler方程组,展示了随着压力的衰减,这些结构和现象形成过程的信息.     

激波在晶格中传播的分子动力学数值模拟

给出了一维晶格中的相邻粒子的相互作用力为F=-ax-bx~2时激波传播的数值计算结果。结果表明,激波阵面中最大粒子运动速度为2U_p.近而得出了弱激波的传播速度U_(?)与活塞速度U_p的近似关系。     

C_2H_6/H_2混合气着火特性的实验与化学动力学研究

利用高压激波管实验装置测量了化学计量比下的C2H6/H2/O2/Ar混合气的着火延迟期,实验的温度范围为900~1 700K,压力为1.2~16倍标准大气压。实验结果表明:当混合气中C2H6的摩尔分数xC2H630%时,着火延迟期与温度和压力呈现出了典型的Arrhenius依赖性;当3%≤xC2H630%时,着火延迟期与温度仍呈现出Arrhenius关系,但是压力越高全局活化能越高;当xC2H6≤3%时,着火延迟期与温度和压力呈现出复杂的依赖关系。模拟结果表明:xC2H6对C2H6/H2混合气着火延迟期的影响是非线性的,NUIG Aramco Mech 1.3机理可以很好地预测出实验结果;通过化学反应路径分析和标准化的H自由基分析,可以解释着火延迟期对xC2H6的依赖关系。     

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．