空心弹高速入水机理及特性数值模拟研究

为分析空心弹高速入水的机理及其特性,基于雷诺时均Navier-Stokes方程、VOF(volume of fluid)多相流模型、Realizable k-ε湍流模型,引入Schnerr-Sauer空化模型和重叠网格技术对空心弹高速入水进行数值模拟研究,获得了通孔孔径和头部形状对空心弹的空化特性、空泡形态和入水运动特性的影响规律。研究显示数值计算的空泡形态和入水速度、位移曲线与实验结果吻合较好,验证了数值模拟方法的可行性。结果表明：当通孔孔径不同时,通孔孔径越大,空化现象越明显,通孔射流越长,但对空泡半径的影响不大;通孔孔径越小,空泡闭合时间越早,与水面碰撞产生的阻力系数峰值越高,空心弹入水稳定后其阻力系数也越大;无量纲直径在0.575～0.600之间时,空心弹的运动最为稳定。当头部锥角不同时,头部锥角越大,空泡直径越大,空化现象出现得越晚,但空化生成的速度更快;随着头部锥角的增大,阻力系数变大,空心弹的速度衰减变快,相同时间运动的距离较短;头部锥角越大,俯仰角的变化越小,空心弹的运动越稳定。     

Quantum state transfer via adiabatic passage

Based on adiabatic passage, we propose a scheme for implementing the quantum transfer of an unknown atomic state. In our scheme, we utilize photons for ideal quantum transmission between two cavities with the successful probability being about 1. Meanwhile, the scheme is robust against the effects of atomic spontaneous emission. It may be useful for transferring quantum information among spatially distant atoms.     

星载抛物面天线反射器瞬态热分析

星载抛物面天线反射器在周期性的冷热辐射作用下,产生不均匀的温度分布,过大的热变形严重影响卫星通信质量;采用一种8节点超参数壳单元,通过每个节点3个温度自由度表示厚度方向上温度的非线性变化,建立了单元内温度插值函数,基于Galerkin法推导出受太空冷热辐射作用的壳体结构瞬态热分析的有限元公式;运用几何解析法分析了抛物面壳体的自遮挡.对某静止轨道卫星抛物面天线进行稳态分析,与FDM结果比较表明该方法具有良好的计算精度;在不考虑地球辐射热流作用的一个运行周期的瞬态分析中,该反射器上瞬间温差达200 K,在日照区内温度变化达250 K.     

Evolution of global enstrophy in cylinder wake controlled by Lorentz force

The Okubo-Weiss function is correlated with the fluid particle compression, deformation and vorticity, which provides a simple way to characterize different regions of a flow-field. In the present paper, it shows mathematically that the global integration of Okubo-Weiss function is always equal to zero for a two dimensional incompressible flow with no-slip boundaries. To validate the conclusion, a flow passing a circular cylinder con- trolled by the electromagnetic force is calculated numerically as an example. Distributions of global enstrophy, total squared strain and Okubo-Weiss function in the controlled flow field are discussed. The influence of Lorentz force on the distribution is analyzed.     

非理想情况下磁化球形重质气体物理爆炸的数值模拟

采用磁流体力学(magnetohydrodynamics, MHD)方程组对非理想情况下磁场对球形重质气体物理爆炸的作用过程进行数值模拟,同时,为了保证每一步中磁场散度为零,引入由12-solve CTU算法衍生出的CTU+CT算法。结果清晰地显示了重质气体团在磁场影响下的整个爆炸过程。在非理想情况下,爆炸过程中气体团界面产生液滴状结构,随着气体团被压缩,不稳定性现象最终得到抑制。从结果中看出,电阻和双极扩散效应会阻碍磁场对气体团的作用,同时,双极扩散效应还会增大磁压力的作用范围。     

低对流马赫数平面混合层的声波产生机理

为了详细揭示低对流马赫数下平面混合层的声波产生机理,基于高精度混合格式,对空间发展的平面混合层的流场结构及其声场特性进行了直接模拟.数值结果描述了对流马赫数为0.4时混合层失稳产生的涡串以及涡发展过程中所存在的各种声源,其中包括常规的单涡四极子声源、双涡以及多涡合并过程产生的四极子声源,另外,还发现因K-H不稳定引起混合层振动而产生的偶极子声源,声波以平面波的形式向周围传播.     

超声速平面混合层小激波的形成与演变

为了揭示超声速混合层中小激波形成机理及其与涡相互作用的演变过程,本文基于大涡模拟（LES）方法,结合五阶精度混合TCD／WENO格式,对超声速平面混合层在对流马赫数为Mc=0．65条件下的流场结构进行了数值模拟,数值结果详细描述了超声速混合层中小激波的形成过程。研究了小激波形成后,随涡运动而产生的变形、脱落及发展过程。同时,对混合层双涡合并过程中,小激波与相邻涡相互作用所产生的变形与演变过程进行了讨论。     

激波与SF_6梯形气柱相互作用的数值模拟

基于大涡模拟,结合五阶加权基本无振荡格式以及沉浸边界法对平面入射激波与两种SF_6梯形重气柱的相互作用过程进行了数值模拟,数值结果清晰地显示了激波诱导Richtmyer-Meshkov不稳定性所导致的两种梯形重气柱的变形过程,详细分析了入射激波在两种梯形重气柱界面发生反射、折射、绕射以及折射激波与透射激波在气柱内部来回反射的过程,并研究了该过程中所产生的复杂波系结构,对两种梯形气柱变形过程中与周围空气的混合过程进行了分析;通过记录气柱界面四个特征尺寸随时间的变化对两种梯形气柱界面的不同演化过程进行了定量分析。     

突扩管爆轰推进及其喷管推力性能数值模拟

基于均相反应流N-S方程以及kε-湍流模型与EBU燃烧模型,对爆轰波在突扩管内传播,以及主爆轰管加装不同形状喷管后对推力性能的影响进行了数值模拟。结果表明,爆轰波从预爆管进入主管后,能迅速诱发新的爆轰。另外,主管加装各类喷管后,单次爆轰所得的平均推力发生变化。其中,发动机端部推力随喷管收敛角度的增大而提高,并随扩张角度的增大而降低,但平均总推力却随扩张角度的增大而提高,随收敛角度的增大而降低,并存在一个最佳扩张角。     

复合金属氧化物SrCoO3-δ氧非化学计量研究

通过NH4NO3共熔法合成了SrCoO3-δ,利用XRD和差热分析对其进行了结构表征,采用精密气体测量方法研究了SrCoO-在温度672-918K区间,氧气分压0.7-59.3kPa区间内氧的非化学计量及其与外界氧分压、温度的定量关系,在提出氧缺陷形成模型的基础之上,首次给出了描写SrCoO3-δ-O2体系相平衡的数学公式.并以SrFeO3-δ为例评价了该缺陷模型的普适性.测定了SrCoO3-δ-O2体系溶氧过程的焓变和熵变分别为(75.3±1.2)kJ·mol-1,(96.7±1.5)J·mol-1·K-1