激波和单列水柱、气水固多界面相互作用的数值模拟

研究可压缩多介质流场的激波和多介质界面相互作用问题.在Descartes固定网格采用level-set方法追踪界面,气/气界面边界条件处理采用OGFM方法,采用修正的rGFM方法提高气/水和气/固界面处构造Riemann问题精度,将Riemann近似解得到的界面参数外推到两侧真实和虚拟流体,采用五阶WENO方法求解流场Euler方程和界面level-set方程,给出不同时刻流场数值纹影图像.结果表明：在可压缩流场嵌入固体和水、气体等目标,本文方法可较精确地分辨平面运动激波和单列水柱及包含气/气、气/水和气/固等界面作用后产生的复杂激波结构.和传统的分区与贴体变换方法不同,为Descartes网格包含多介质界面复杂流场计算提供新途径.     

SPH方法气-液界面边界条件研究

针对界面附近粒子光滑函数截断和非物理穿透问题,提出一种气-液界面边界条件的处理方法.当界面附近支持域出现不同材料粒子,每步计算可在支持域设置虚粒子,按照密度分配方法给虚粒子物理量赋值,并对界面附近粒子引入气-液两相阻力.采用SPH方法和Level-Set方法,计算运动激波对气-液界面作用问题,两者计算结果一致,初步验证了气-液界面边界条件处理的适用性.用SPH方法分别计算超声速气流中的圆截面液柱绕流和下落问题,界面两侧粒子压力和法向速度连续,给出弓形激波、回流区和下游回流区等定性合理结果.表明本文方法可适度避免界面附近流体粒子光滑截断和粒子非物理穿透现象、界面附近流场数值振荡.     

可压缩Kelvin-Helmholtz不稳定性低耗散锐界面方法直接模拟

采用低耗散WENO(weighted essential non-oscillatory)格式及锐界面方法模拟可压缩Kelvin-Helmholtz不稳定性问题.由于物质界面被描述成一种接触间断, 该方法可精确求解切向速度间断.基于优化模板对原始光滑指标进行正规化后, 得到一种低耗散WENO格式.修正后的方法显著降低了普通流动区域的过衰减问题, 保持了良好的激波捕捉性能, 并可获得与混合格式相当的求解精度.不同于以往求解单一流体或易混界面时, 通过初始设定有限宽度的剪切层或快速数值耗散以抑制高波数模态, 该方法允许高波数扰动的发展.计算结果表明, 高波数扰动展现出与以往理想Kelvin-Helmholtz不稳定性问题数值模拟或线化理论结果不同的特征, 但与有限厚度的剪切层结果相符.      

液滴超声速气动破碎初期界面不稳定性

针对液滴破碎问题,获得并揭示两相界面演化特征机理.采用数值模拟方法,观察了超声速条件下的液滴气动破碎初期的界面不稳定性.基于数值模拟结果和线性稳定性理论,综合分析表明,Rayleigh-Taylor不稳定性和Kelvin-Helmholtz不稳定性均对源于驻点和外环之间中段附近处的主导扰动产生作用.保持其他流动特性不变,降低K-H不稳定性的影响,对数值模拟进行了专门改进,进一步验证了前述结论.      

可压缩多介质流体数值模拟中的Level-Set间断跟踪方法

针对可压缩多介质流体的数值模拟,发展了一种Level-Set间断追踪技术,用LS(Level-Set)函数追踪激波和捕捉界面,用Riemann问题解构造带状区域内的虚拟流体状态,对物理量的外推方法、间断附近虚拟流体的构造、间断推进速度的计算等问题进行了研究.最后对可压缩多介质流体一维和二维守恒律方程组进行数值模拟,数值计算采用通量重构的高精度WENO格式,计算结果令人满意.     

运动激波和气泡串相互作用的初步数值模拟

通过对激波和流体界面相互作用诱导的大变形界面演化的数值模拟,验证Level set方法精确模拟多个流体界面的有效性.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,采用GFM方法处理流体内界面.利用文[1]的计算结果校核本文程序.在此基础上,对运动激波和气泡串相互作用过程进行了初步数值模拟,得到了不同时刻运动激波和圆管内的两个气泡作用后的演化图象,包括压力和密度等值线分布.计算结果表明:针对推广后的多界面Level set方程,该方法仍可高质量地捕捉多个流体界面.     

多介质流动数值计算中的界面处理方法

 求解Riemann问题得到界面接触间断的流动状态,并以此构造带状区域的虚拟流体状态,对于多维问题设计了一种方便有效的算法。同时求解耦合的守恒形式欧拉方程组和非守恒界面捕捉方程,并用Level-Set函数捕捉界面,数值计算采用高分辨率MWENO格式。最后对可压缩多介质流动问题进行了数值模拟。     

TVD数值技术在弱电离化学非平衡斜激波反射流场计算中的应用

本文成功地将二阶迎风ＴＶＤ格式运用到弱电离，化学非平衡斜激波反射流场的数值计算中，气体力学方程与组元质量守恒方程组全耦合求解是目前非平衡流场数值计算中的效方向，文中详细地给出了气体力学方程和组元质量守恒方程组全耦合求解过程，最后给出了三种不同情况斜激波反射流场数值结果并进行了详细讨论，本文所得结果与文献［４］由Ｉ．Ｉ．Ｇｌａｓｓ提供的实验结果和文献［１］由Ｈ．Ｍ．Ｇｌａｚ提供的数值结果相符合。     

应用多介质PPM方法计算斜激波与物质交界面的相互作用

利用多介质PPM方法研究斜激波与物质交界面的相互作用.采用与体积分数耦合的Euler方程组作为计算模型,用双波近似来求解一般刚性气体状态方程Riemann问题.通过体积分数的计算来获得界面的位置,在整个流场采用统一的高阶PPM格式进行计算.文中对斜激波与不同物质界面相互作用进行了数值模拟,并给出了交界面上由于斜压效应产生的涡列的演化过程,特别是强斜激波与不同物质界面的相互作用的情况.     

两种TVD格式在跨音透平叶栅流场计算中的应用

两种ＴＶＤ格式在跨音透平叶栅流场计算中的应用黄伟光，刘建军（中国科学院工程热物理研究所北京１０００８０）关键词跨音速透平，Ｅｕｌｅｒ方程，ＴＶＤ格式１引言现代高负荷透平大都工作在跨音范围，研究发展能准确预测跨音速透平叶栅内部流场的激波位置与强度以及叶...     

与运动原子相互作用的场的压缩效应

采用量子光学中时间演化算符方法，研究了与运动原子相互作用的场的压缩效应，揭示了光场的初始平均光子数和场模结构参数对光场压缩特性的影响，结果表明：适当选择系统参数，可获得在时间上持续压缩的压缩光。     

与运动二能级原子作用的双模光场的量子特性

用全量子化理论,研究了与运动二能级原子相互作用的双模量子化光场的量子特性,分析了场模结构对平均光子数,单模二阶相干度,两模间的相关性的影响. 研究结果表明,随着场模结构参量的增大,平均光子数回复周期变短,振荡加剧,在崩塌区域内振荡出现分裂, 同时原子运动对光场的二阶相干性有明显的影响.     

双模压缩场与V型原子相互作用光场的性质

研究了双模压缩真空场与V型三能级运动原子的相互作用,得到光场二阶相干度和模间相干度的解析表达式;通过数值计算分析了原子运动速度、场模结构参数和平均光子数对光场二阶相干度和模间相干度的影响.结果表明:平均光子数的增加使得二阶相干度和模间相干度显著增大;而原子运动速度、模场结构参数的增加虽然对光子聚束效应和反聚束效应的强度影响不大,却使其演化周期大大减小.     

运动三能级原子与驻波激光场斜交相互作用的理论分析

分析了一个运动的三能级原子与一个驻波激光场地斜交相互作用时的动量传递行为。结果表明，当原子和光场由于多普勒效应满足一定条件时，将产生受激拉曼跃迁。如果作用光相对于原子而言为一个“π／２脉冲”光时，那么经过作用后，原子将处于一个相干迭加态，其中一个态与加始相同。     

二项式光场与运动二能级原子相互作用系统的保真度

利用数值计算的方法研究了运动的二能级原子在二项式光场作用下系统的保真度随时间的演化,并讨论了不同的初始态对保真度的影响。结果表明,原子的运动速度仅仅影响保真度的振荡周期,而原子的不同初态及光场的参数对保真度的影响较大,当原子处于叠加态以及光场初始平均光子数较大的情况下系统的保真度较高。     

运动纠缠双原子与压缩相干态光场相互作用系统的场熵演化

利用全量子理论,研究了运动纠缠双原子与压缩相干态光场相互作用系统的场熵演化特性,讨论了相干态振幅参量、光场压缩参量、原子的运动和场模结构参数对系统场熵的影响.结果表明:(1)原子运动导致场熵演化具有周期性.(2)随着相干态振幅参量的增大,原子与光场的纠缠度逐渐减小;而随着压缩参量的增大,原子与光场的纠缠度逐渐增大.(3)随着原子运动速度的增大或场模结构参数的增大,场熵的演化周期缩短,并且场与原子的纠缠度逐渐减小.     

含运动变形物体流场的数值模拟

基于含拓扑结构改变、可变形运动网格生成技术及动边界条件下的数值处理方法,对爆炸波通过有限入口进入建筑物内部的透射(infiltration)现象进行直接模拟.系统研究入口处门板不同运动、变形、脱落方式下,爆炸波在建筑物内部的传播过程和内壁面上的爆炸载荷,直接模拟门与挡板的碰撞、门的断裂及破片的抛洒过程.结果表明,所发展的用于含拓扑结构改变的运动可变形物体流场计算方法对该类问题的直接模拟行之有效.