行星际压力扰动传播的数值研究

采用一维时变ＭＨＤ模型，系统地研究了压力扰动在行星际空间的传播．结果表明：（１）压力扰动在行星际空间发展成为快激波对和接触间断，其中密度扰动和持续时间较短的温度扰动，可能导致慢激波的形成；（２）激波和接触间断的强度随扰动幅度的增长而变强，形成位置则随扰动持续时间变短而提前；（３）随着扰动持续时间的增长，快激波强度增强，慢激波强度反而减弱；（４）快激波主要受温度扰动控制，而慢激波则主要受密度扰动控制．     

关于修改Chaplygin气体压力的非对称Keyfitz-Kranzer系统的Riemann问题

借助特征线分析法和广义Rankine-Hugoniot条件与熵条件,研究关于修改Chaplygin气体压力的非对称Keyfitz-Kranzer系统的Riemann问题,构造性求出了所有的黎曼解,其中包含了delta激波解.     

用时空守恒方法求带源项及刚性源项的守恒律方程

时空守恒元和解元方法（ＣＥ／ＳＥ）是近年来在国际上兴起的一种崭新的数值方法,它与传统的数值方法相比具有许多独特的优点,但是该方法推广到多维情形（尤其是三维）及高阶格式时会变得非常复杂。该文对其构造方法进行了改进,由此得到的新时空守恒格式不仅可保留原方法的优点,而且格式更简单、实用,尤其易于推广到多维情形。将这种新的格式构造方法应用于带有源项及刚性源项的守恒律方程,得到了相应的时空守恒格式。运用本文格式对几个典型流动问题进行了检验计算。其结果与精确解或实验结果符合很好。     

激波诱导圆柱运动数值模拟

该文采用基于含有运动边界自适应非结构网格点的显式有限体积方法求解Euler方程，提出了一种运动边界的数值处理方法，对激波诱导的圆柱运动进行了数值模拟。由于物体的运动，物体边界附近的网格将发生变形。对运动边界附近严重变形的网格采用局部网格重新生成的方法进行处理。采用HLLC方法来处理运动边界问题，计算并比较了气流流过静止圆柱和圆柱在静止流场中运动2种情形。结果表明，应用HLLC方法处理运动边界是可行的。     

堆积粉尘本构方程及其应用

利用实验测得的与流场有关的特征参数值和相关理论，确定粉尘的本构方程，基于该方程，利用激波极曲线理论，可得到该流场特征参数随激波速度变化的关系曲线，对该流场进行数值模拟，可描述波后的流场结构，理论计算和实验结果较为一致。     

钝锥高超声速边界层来流感受性数值研究

应用作者所建立的高精度非定常激波装配法,数值模拟了高超声速条件下,钝锥绕流快声波来流扰动非定常流场,研究了钝锥超声速边界层对来流扰动感受性特征,研究表明,在各种来流扰动的条件下,钝锥边界层感受到的主要是声波扰动;钝锥边界层内扰动模态,在头部附近是第一模态,向下游依次转换为第二模态、第三模态;另外随钝度减小,边界层内扰动模态的振幅增大,但有一临界值,超过临界后反而减小,并且由于曲率间断的影响,模态振幅随钝度的变化不再是单调变化的。     

单缝流体推力矢量喷管的气动特性

流体矢量喷管重量轻,便于维修,应用前景可观。但二次流的存在造成了流场振荡,因此研究矢量喷管的流动特性具有重要的理论和工程意义。运用数值模拟方法,通过在二元收扩(2DCD)喷管的扩张段引入二次流,研究激波控制的流体推力矢量喷管的气动特性。利用分离涡模拟(DES)湍流模型进行矢量喷管非定常流场的数值计算,先后得到了流场的流线、涡量系数、密度梯度和熵的分布。结果表明:随着流动的发展,激波不断发生振荡,上、下壁面唇口处生成的涡沿着剪切层外侧不断向下游脱落;尾流内上剪切层的摆动角度和熵增皆大于下剪切层。     

航空发动机对转涡轮气动设计技术研究进展

 随着航空工业的发展,民用或者军用飞行器都对航空发动机要求越来越高,对转涡轮由于其气动布局上的优势能成为未来航空发动机的关键技术之一。本文通过对国内外文献的调研,结合课题组多年研究工作,分析了对转涡轮内部的特征,并从对转涡轮速度三角形参数分析和气动设计准则、内部复杂流动机制、激波组织技术和收扩叶型造型方法等方面对其研究进展进行了论述;在此基础上考虑加工工艺、结构强度、传热冷却等多学科耦合因素,探讨了转涡轮技术在工程应用中面临的挑战及可能的解决方向,展望了转涡轮技术的发展趋势。     

叶栅激波流场的数值模拟

给出了ＡＵＳＭ 格式在任意曲线坐标下的形式,将ＡＵＳＭ 格式和三阶精度ＭＵＳＣＬ格式融合,并结合ＬＵ－ＳＧＳ隐式时间推进法,对典型双圆弧叶栅无粘跨音速和超音速流动进行了数值模拟．本文计算结果与文献计算结果相符     

地球同步轨道磁场和等离子体行为对行星际激波的响应

行星际激波是一个影响全球地空环境包括磁层-电离层时空变化的重要因素. 主要利用1997~2007年的GOES卫星磁场数据和1997~2004年的LANL卫星的等离子体(MPA)数据, 采用个例分析和时间序列叠加的统计分析方法来研究地球同步轨道磁场和等离子体质子(0.1~45 keV)和电子(0.03~45 keV)在行星际激波到达前后3 h内的变化特征以及质子和电子温度各向异性变化可能激发的电磁离子回旋波和电子哨声波. 研究结果表明, 激波锋前到达同步轨道后, 同步轨道总磁场强度在白天扇区(8~16 LT)有明显增强, GSM坐标系下的B_Y分量在激波到达前后几乎无变化, B_Z分量与总磁场变化趋势非常一致. 同步轨道质子密度在夜晚扇区明显增加, 峰值到达1.2 cm⁻³. 质子温度在夜晚扇区增强, 正午之前的扇区(8~10 LT)温度减小. 同步轨道电子密度和温度整体上都是夜晚扇区增强, 白天扇区减弱, 密度峰值为2.0 cm⁻³. 推算出的氧离子密度在激波的影响下黄昏侧密度峰值为1.2 cm⁻³, 并表现出明显的晨昏不对称性. 质子的温度各向异性在正午扇区增强, 夜晚扇区的各向异性明显减小. 在激波锋前到达同步轨道之前, 电子的温度各向异性白天扇区高于夜晚扇区, 在激波锋前到达之后, 正午和黄昏扇区的各向异性几乎不变, 而午夜扇区温度各向异性明显减小. 质子和电子的温度各向异性可能激发电磁离子回旋波和电子哨声波. 根据质子的温度各向异性计算的电磁离子回旋波强度在激波到达后白天扇区(8~16 LT)迅速增加, 最大值为0.8 Hz. 根据电子的温度各向异性计算的电子哨声波在激波到达同步轨道之后表现为白天扇区(8~16 LT)明显增大, 最大值接近2 kHz左右, 夜晚扇区电子哨声波明显减小.