超音速汽液两相流激波的理论研究

建立了超音速汽液两相流激波过程的数学模型,得到了激波前后的流动关系,并对激波后的流动规律进行了初步分析,建立了两相扩压段的优化模型。研究结果表明,在激波后,流体压力上升,速度下降,与单相气体的正激波特性相似;其对应的音速与汽液两相流体的空泡率、压力及液相密度等因素有关。     

气、液两相介质中压力波传播速度的研究

通过对高速柴油机喷油系统的研究,证实了柴油机高压油管内压力波传播速度在有空穴的情况下比正常值有明显的降低,作者认为,这种现象可以用两相介质的音速理论来加以说明.为此,本文在综述国外研究情况的基础上,导出了计算气、液两相介质在各种压力与温度下音速的公式,并首次给出了计算空气-柴油两相介质音速的诺模图。     

激波与颗粒相互作用全尺度直接数值模拟

激波与颗粒的相互作用广泛存在于超音速两相流中,具有十分重要的研究意义和价值。本文将内嵌边界方法与高精度激波捕捉格式WENO结合,模拟了激波强度Ms为2.81和1.3的激波与圆柱相互作用的过程。计算结果与文献值吻合较好,验证了本文算法的准确性。通过将上述两个案例对比,发现激波强度对于流场结构有十分重要的影响。除此之外,本文还发现圆柱表面受到的压力不稳定,其最大值出现在入射激波到达圆柱赤道之前,数值要高出稳态值很多倍。     

凝聚介质中斜激波的反射

结合数值模拟和理论分析,研究凝聚介质中斜激波反射.采用龙格-库塔控制体积间断有限元方法,数值求解"刚性气体"状态方程形式下的欧拉方程组;理论分析凝聚介质中斜激波反射模式;运用激波极曲线理论,给出典型激波强度下正规反射向非正规反射过渡的临界角及波后状态.比较数值模拟结果和激波极曲线理论分析结果,得到典型弱、强斜激波的反射图像.     

汽液两相混合物的加速与激波的热力学分析

本文分析了单相流和两相流通过喷管实现超音速流动的过程,建立数学模型并求解了两相流动在流道内加速至超音速的过程和超音速两相流动产生激波前后的热力学参数,得出了两相流动激波前后在不同升压比下参数的变化,两相流动激波前后的最高升压比与波前马赫数的关系式,分析了激波前后的熵产和 损。     

对于均匀双相流体冻结音速的分析

与通常的方法不同,本文从微元封闭体系的简单模型（而非微元控制体）出发,推导出微小扰动在流体介质中的相对传播速率—音速为ａ~２＝（■ｐ／■ρ）ｓ;并强调指明该式对于双相流体介质的适用条件。对于均匀双相流体的冻结音速,文中从理论上分析并导出了存在最小音速（气隙率０＜ａ＜１））的条件及此时的气隙率的计算公式,这些理论分析的结果是与已知的实验数据相符的。     

二维平面激波折射的理论计算方法

围绕二维平面激波与物质界面作用,建立了流场波系结构的理论计算方法.首先分析了界面两侧激波独自沿界面传播过程,识别了两类正规折射和三类非正规折射;然后,根据两侧扰动沿界面传播的相对快慢,得到了三种不同的作用情形.与已有的Catherasoo方法相比,此方法:1)考虑了激波波后紧邻波阵面流场中扰动对界面附近折射的影响,区分了扰动的强弱及其是否可以追赶上激波阵面; 2)除了少数情形外,大都基于Euler方程精确解描述流场中波系相互作用.利用该方法对马赫数1.17的激波与空气/SF6界面作用进行计算,得到的波系结构与数值结果、已有实验数据基本一致,透射波阵面与水平方向夹角吻合程度优于Catherasoo结果;给出了反射波参数、界面偏折角度等,而Catherasoo方法不能计算这些参数.对于马赫数2.00的激波,通过比较不同介质密度比和界面倾角下的理论与数值结果,发现此方法对波系类型的识别比Catherasoo方法更为准确,且识别了波后强扰动追赶上激波形成三波结构的折射类型,后者无法识别此类型.上述结果表明,新方法具有良好的适用性,对波系类型的识别较已有方法的准确度更高,可获取更为丰富的波系结构...     

DG方法求解可压缩气固两相流动

给出求解双向耦合可压缩气固两相流的间断有限元方法,对所得到的气固两相流方程组不需要采用分裂的方法离散,对气相、颗粒相方程及其对流部分和源项可以统一处理,两相都采用基于近似Riemann解的数值通量.数值模拟低压含尘激波管内的两相非平衡流动,并与平衡流、冻结流的结果进行比较.分析颗粒相的存在对气体运动的影响,及激波后松弛区域内两相间相互作用规律.发现颗粒质量比决定两相平衡后的最终状态,而颗粒直径决定两相流从非平衡到平衡的过渡过程,即不同尺寸颗粒对应的驰豫时间、松弛距离不同.结果表明：本文提出的计算方法对求解可压缩气固两相流是可行的,为研究复杂的气固两相流动问题奠定了基础.     

铁-铍介质界面上激波折射现象的数值研究

用数值方法研究铁-铍介质界面上的激波折射现象.运用激波极曲线理论分析不同强度的激波从正规折射过渡到非正规折射的临界角变化.运用一个具有二阶精度和波传播性质的激波捕捉法,数值求解激波折射运动的流体力学方程组.对正规折射,数值结果与激波极曲线理论一致;对非正规折射,不同强度的激波大都存在前驱的折射激波,并且入射激波的强度不同、入射角度不同,激波折射的图像也不同.     

气态有机介质的音速计算与测量

引言 在有机介质的循环系统或透平的设计、计算中,常需确定有机介质的音速;而目前这类工质的音速数据和确定方法都很少,这使工程上使用困难。文献[1]的实际气体音速计算式很复杂,需输入28个系数,取值也不甚明确。文献[2]按L-K方程[3]导出的音速计算式,一般适合于非极性或轻微极性的有机介质。对极性较强的有机介质,如     

气粉混合物固相浓度的声速法测量

分析了声速法测量气粉混合物固相浓度的理论模型,结合对实际工况的分析,建立了固相浓度与声波传播时间之间的实用关系式,并对该关系式进行了实验验证.理论分析与实验结果表明,用于测量气粉混合物的固相浓度,声速法是一种与固相粒子的成分、固相粒度分布以及当地流速无关的一种测量手段,并且在防止探头污染和防磨等方面具有优势.     

基于定量分析的气固两相流声速模型综述

声波法是多相流测量的一种有效方法,可靠的声速模型是其中时差法等测量的理论基础。该文系统总结了国内外不同学者所建立的气固两相声速模型。为直观地呈现其差异、发展与局限,该文以颗粒相浓度的影响为例,采用模拟计算和实验测量相结合的方法对其中不同典型声速模型进行了定量分析与比较。结果表明,传统的拟均相介质模型声速随颗粒浓度变化,与在其基础上考虑声波特性的改进模型,以及分别基于相间耦合和颗粒散射的声速模型差异均较大,且显著偏离实验测量值。其主要源于传统的拟均相介质模型未考虑两相间相对运动的影响;而考虑相间相互作用的声速模型间虽有不同差异,但均与实验测量值较为接近,根据稀相区实验研究,所得声速值均较实验值偏小。     

风沙运动的DPM数值模拟

采用离散颗粒模型对风沙气固两相流动进行了数值计算．在该模型中,采用体平均的Navier-Stokes方程来描述气相的运动,对离散颗粒采用拉格朗日方法模拟,求解颗粒运动方程．采用硬球模型描述颗粒问碰撞作用．计算结果表明,沙粒平均水平速度廓线在0．02 m以上高度可以表示为按对数函数或幂函数规律增加,在0．02 m以下则发生偏离;在大于0．02 m的高度,输沙通量随高度按指数规律衰减,而在地面附近由于颗粒蠕移的影响发生偏离,这与已有文献结果一致。本文的模拟有助于风沙运动规律的研究与掌握。     

On the Computations of Gas-Solid Mixture Two-Phase Flow

This paper presents high-resolution computations of a two-phase gas-solid mixture using a well-defined mathematical model. The HLL Riemann solver is applied to solve the Riemann problem for the model equations. This solution is then employed in the construction of upwind Godunov methods to solve the general initial-boundary value problem for the two-phase gas-solid mixture. Several representative test cases have been carried out and numerical solutions are provided in comparison with existing numerical results. To demonstrate the robustness, effectiveness and capability of these methods, the model results are compared with reference solutions. In addition to that, these results are compared with the results of other simulations carried out for the same set of test cases using other numerical methods available in the literature. The diverse comparisons demonstrate that both the model equations and the numerical methods are clear in mathematical and physical concepts for two-phase fluid flow problems.     

弯管和文丘里管组合燃烧器的颗粒分布特性

本文给出一种弯管和文丘里管组合结构的新型浓淡煤粉燃烧器,并分别对弯管、文丘里管和这种弯管和文丘里管组合结构燃烧器内的气固两相流动进行了数值模拟。采用Euler-Lagrange方法和离散相模型（DPM）研究气固两相流动,气相湍流采用分离涡（DES）模拟方法,固相湍流采用离散随机游动（DRW）模型。结果表明,这三种结构对...     

稠密可压缩气粒两相流动中的等熵声速计算建模及物理规律

气体相与颗粒相混合流场的声速研究, 由于具有重要的基础理论价值与广泛的工程应用背景, 逐渐受到人们重视. 针对稠密可压缩气粒两相流动, 综合考虑颗粒相所占空间体积以及颗粒间相互作用, 推导给出了新的等熵声速计算公式; 新公式包含了已有的纯气体、稀疏气粒两相流情形的计算公式作为其特例, 一方面验证了公式推导的正确性, 另一方面说明新公式更具有通用性; 分析了不同颗粒质量分数条件下的声速变化规律, 相应结果与普朗特的理论分析符合, 特别对于稠密气粒两相流动工况得到了一些新的物理认识; 开展了颗粒间相互作用建模参数的物理分析, 揭示了其对气粒两相流动声速的影响机理. 本文取得的成果为稠密可压缩气粒两相流动研究以及相关工程应用提供理论支撑.     

风沙稳定输运中起跳沙粒运动状态分布函数

本文用气固二相流模型模拟了风沙稳定输运过程。若起跳沙粒运动状态分布函数采用由实验得到的正态分布函数形式时,计算出的水平质量流量通量随高度的变化规律与实验结果不同。经深入分析,本文提出一新的起跳沙粒运动状态分布函数形式。其中初始起跳角的分布仍采用正态分布函数形式,而对初始起跳速度则采用指数函数和正态分布函数的分段函数形式。计算结果表明本文提出的起跳沙粒运动状态分布函数与实际情况吻合较好。     

轴流压缩机叶栅内固体微粒沉积的数值研究

本文针对轴流压缩机叶栅内固体微粒沉积的问题,采用计算流体动力学(CFD)软件对压缩机叶栅内的气固两相流动进行了模拟。文中首先采用不同的湍流模型和不同的壁面处理方法计算了垂直圆管内固体微粒的沉积,并与实验数据进行了对比。在此基础上,研究了轴流压缩机叶栅内不同直径粒子在叶片压力面和吸力面的沉积规律;且研究了不同工况对粒子沉积的影响。     

多孔介质内受迫对流凝结时两相共存区的非达西模型

本文提出多孔介质内受迫对流凝结时两相共存区的二维非达西流模型。分析了蒸气在多孔介质内沿水平平板和填充国管内受迫对流凝结时两相共存区的厚度。假定局部平衡和暂先假设蒸气为理想气体，化简了能量方程。     

Sound waves in a liquid with polydisperse vapor–gas bubbles

A mathematical model is presented for the propagation of plane, spherical, and cylindrical sound waves in a liquid containing polydisperse vapor–gas bubbles with allowance for phase transitions. A system of integro-differential equations is constructed to describe perturbed motion of a two-phase mixture, and a dispersion relation is derived. An expression for equilibrium sound velocity is obtained for a gas–liquid or vapor–liquid mixture. The theoretical results agree well with the known experimental data. The dispersion curves obtained for the phase velocity and the attenuation coefficient in a mixture of water with vapor–gas bubbles are compared for various values of vapor concentration in the bubbles and various bubble distributions in size. The evolution of pressure pulses of plane and cylindrical waves is demonstrated for different values of the initial vapor concentration in bubbles. The calculated frequency dependence of the phase sound velocity in a mixture of water with vapor bubbles is compared with experimental data.