增强型喷射器对爆轰波DDT过程的影响

在激波、火焰及射流同时存在的流场中，组织燃烧转爆轰过程是脉冲爆震发动机实现点火、起爆的关键问题。设计一类喷射器，采用C₂H₂/O₂/Ar反应，数值验证了该喷射器能增强爆震室燃料燃烧转爆轰的可行性，并讨论了流场中热点的点火机制。结果显示:该装置在流场中可激发不稳定性，产生漩涡，加速能量、质量的交换。流场产生热点，促进火焰速度加快，追赶前导激波。喷射器位置影响前导激波的运动速度。在一定范围内，前导激波速度越大，碰撞产生的热点越容易激发燃烧转爆轰过程。     

90°弯管内流动的理论模型及流动特性的数值研究

从三维不可压缩雷诺时均Navier-Stokes方程出发,对90°弯曲管道内湍流流动进行数值模拟。网格划分采用六面体网格,湍流模型为RNGk-ε模型,在近壁区采用两层壁面模型进行修正,流场的计算结果与实验数据吻合较好。在此基础上,本文数值研究了来流方向对流场结构和流动特性的影响。得出在弯管流场中发生了分离现象,且随着来流侧滑角的增大,分离区范围增大。此外,随着来流从同一侧滑角变换至同一攻角时,横截面的二次流图像中也从具有两个对称主涡变成只具有一个主涡的现象。     

液体燃料爆炸抛撒近场阶段的数值研究

对液体燃料爆炸抛撒的复杂过程进行简化,建立了近场一维轴对称气相流动的数学模型,给出了变质量运动边界的处理方法,并进行了数值模拟,计算所得r-t曲线与试验曲线有较好的一致性.数值模拟预测了在不同比药量条件下,燃料抛撒近场阶段内重要参量变化与分布情况.     

超声速后台阶流动/射流相互作用的数值模拟

采用高精度格式求解二维Navier-Stokes方程研究超声速射流与同向超声速后台阶流动相互作用的流场基本结构及规律,分别应用5阶WENO格式、6阶中心差分格式离散对流项和黏性项,时间推进采用3阶Runge-Kutta格式,并应用消息传递接口（message passing interface,MPI）非阻塞式通信实现并行化.分别研究了超声速后台阶流动、超声速射流的基本结构特征,以此讨论和分析超声速后台阶流动/射流相互作用的特征,以及不同来流条件对波系结构、涡结构、剪切层、膨胀扇等的影响,尤其是来流剪切层和射流剪切层的相互作用,形成复杂的波系结构及相互干扰的流动现象.      

液体燃料爆炸抛撒近场阶段的数值研究

对液体燃料爆炸抛撒的复杂过程进行简化 ,建立了近场一维轴对称气相流动的数学模型 ,给出了变质量运动边界的处理方法 ,并进行了数值模拟 ,计算所得r t曲线与试验曲线有较好的一致性。数值模拟预测了在不同比药量条件下 ,燃料抛撒近场阶段内重要参量变化与分布情况。     

雾环境汞在气溶胶内部化学转化动力学分析

雾天气下气态总汞的浓度较高.基于大气汞的化学反应,建立汞的迁移转化动力学方程,采用吉尔方法开展雾环境气溶胶内部化学组分演化过程的研究,并定量分析气溶胶粒径、环境气态汞浓度对气溶胶化学组分浓度的影响.研究结果表明:在近一天的时间演化中,气态和液态臭氧浓度整体上呈现降低的趋势.对于粒径为1um、0.01um的气溶胶,演化初期气态臭氧的浓度分别降低0.703%和0.237%;而气溶胶内部二价汞的浓度相差不大;对于100um与1um的气溶胶,其粒径相差100倍,但气溶胶内部二价汞的浓度相差不足2倍,说明粒径小的气溶胶更容易富集汞.此外,环境气态汞Hg0的浓度较大时,气溶胶内部所吸收的液态Hg0浓度也随之增大;液态汞浓度达到最大值的时间约为演化12小时后,即一天中12点至16点期间气溶胶内部液态汞的浓度最高.     

雾层两相耦合流场及气溶胶颗粒物的动力学性质

雾层气溶胶系统涉及复杂的动力学演变过程:碰撞、凝并、破碎、冷凝/蒸发、成核、沉积、表面化学反应等.因此,发展雾层与气相流场耦合的Eulerian-Lagrangian两相流模型、颗粒动力学及随机轨道模型,考虑重力、曳力、布朗力、Basset力等对颗粒相的作用.基于SIMPLE和多重Monte Carlo算法求解颗粒群平衡方程,自行开发了FAD程序首先对室内燃烧源细微颗粒物的扩散实验展开数值模拟,计算结果与实验数据吻合较好.将建立的模型和方法数值研究气溶胶污染物在雾环境中的输运过程,分析雾消散阶段颗粒相浓度、平均尺度的时空分布.结果显示:当时间演化至60 min,雾滴的平均尺度减小到初始的65.67％,而气溶胶颗粒最大数目对应的尺度为0.006 μm.     

气液两相流泄漏扩散的数值模拟

采用Eulerian-Lagrangian方法数值模拟过热液体丙烷从喷嘴释放后射流的发展过程。其中,对丙烷蒸汽与空气的气相混合物采用欧拉法求解,利用拉格朗日法跟踪丙烷液滴的运动轨迹,并加入颗粒随机轨道模型来考虑液滴的湍流扩散效应,数值计算所得的物理参量与实验测量结果相吻合。在此基础上,本文将此数值模型和方法应用于开放空间、常温高压下储存液化气(丙烷)的容器发生小孔泄漏时,两相射流在大气中的扩散过程,计算结果符合实际情况。文中还讨论了影响两相流扩散过程的主要因素,为预测可能发生的火灾爆炸事故提供理论依据。     

三种湍流模式数值模拟直角弯管内三维分离流动的比较

采用有限体积法数值离散雷诺时均Navier Stokes方程,模拟了方形截面90°大曲率弯曲管道内的三维湍流流动.用3种湍流模式(标准k-ε湍流模式、RNG k-ε湍流模式、Realizable k-ε湍流模式)求解该问题.给出了数学模型和计算结果,并与实验数据进行了比较.结果表明,采用RNG k-ε湍流模式并结合两层壁面模型的处理,能有效准确地求解强曲率影响的管道内及近壁区湍流的流动.     

爆震室壁面条件对脉冲爆震发动机爆震性能的影响

在爆震室内快速形成稳定传播的爆轰波是脉冲爆震发动机的关键．本文利用有限速率化学反应模型,考虑粘性、热对流,基于N-S方程对氢气与空气/氧气为反应混合物的爆震发动机爆震室内流场进行计算．从流场压力、速度、涡量、湍流动能等方面研究爆震室壁面条件对燃烧爆轰性能的影响,分析流场爆轰波压力与流场湍动能的关系,讨论可燃气体燃烧转爆轰的机理．结果表明：爆震室内燃烧爆轰机理受到化学反应能量释放、壁面摩擦效应、壁面与外界热交换的影响．在文中讨论的范围内,相比于半圆形和三角形的爆震室装置,矩形的爆震室增强装置能在更短的时间内得到较高的爆轰波压力和湍动能峰值．壁面粗糙层高度（粗糙度）影响爆震室的燃烧爆轰性质．当壁面粗糙度为0.15mm时,粗糙度对爆轰的激励作用大于抑制作用,能较快形成稳定的爆轰波,且推力为35.5N;随着壁面对流换热系数的增大,爆震室壁面的散热加剧．当壁面对流换热系数大于临界值2.6W/(m2·K)时,爆震室内不能形成稳定的爆震波．