钝头体中的广义雷诺比拟关系

钝头体壁面的摩阻和热流分布规律不同,平板流动中的雷诺比拟关系在钝头体壁面失效. 文章在前期高超声速广义雷诺比拟理论研究工作的基础上,利用数值仿真的方法对不同外形和来流参数条件下的钝头体广义雷诺比拟关系开展进一步研究. 通过建立钝头体绕流边界层的理论分析模型,得到了钝头体壁面雷诺比拟系数的线性分布预示公式. 采用数值求解 N-S 方程的方法,计算了圆柱和幂次体壁面的摩阻和热流以及二者之间的比拟系数. 通过与前期数值和理论结果对比,以及计算收敛性和网格无关性检验,对数值方法进行了验证. 通过在不同雷诺数 ($Re_\infty = 3.98\times 10^2 \sim 1.59\times 10^6$) 和马赫数 ($M_\infty = 3\sim 12$) 条件下的计算结果对比分析雷诺比拟系数的分布,总结了钝头体中广义雷诺比拟关系受外形和来流条件的影响,评估了广义雷诺比拟理论的适用性. 研究发现,在较高雷诺数条件下,离驻点较远的下游 ($\theta > 60^\circ$) 部位,雷诺比拟系数的分布不同程度地偏离理论预示的线性规律. 相比于圆柱外形,幂次体壁面的雷诺比拟系数分布的线性规律相对较好,其分布斜率略低于圆柱壁面的结果. 研究表明,如果针对实际外形和雷诺数进行适当修正,可以提高广义雷诺比拟关系的预示精度.      

Computations of wall distances by solving a transport equation

Computations of wall distances still play a key role in modern turbulence modeling. Motivated by the expense involved in the computation, an approach solving partial differential equations is considered. An Euler-like transport equation is proposed based on the Eikonal equation. Thus, the efficient algorithms and code components developed for solving transport equations such as Euler and Navier-Stokes equations can be reused. This article provides a detailed implementation of the transport equation in the Cartesian coordinates based on the code of computational fluid dynamics for missiles (MICFD) of Beihang University. The transport equation is robust and rapidly convergent by the implicit lower-upper symmetric Gauss-Seidel (LUSGS) time advancement and upwind spatial discretization. Geometric derivatives must also be upwind determined to ensure accuracy. Special treatments on initial and boundary conditions are discussed. This distance solving approach is successfully applied on several complex geometries with 1–1 blocking or overset grids.     

二氢杨梅素对高分子材料的抗氧化作用

通过差示扫描量热仪(DSC)和热失重分析仪(TGA)测定了二氢杨梅素(DMY)的热稳定性。测定了添加DMY的不同高分子材料的氧化诱导温度(OIT*),并与添加相同质量分数工业抗氧剂Irganox B215的样品进行了比较。实验结果表明,DMY在230℃以下稳定性良好,可用于加工温度低于230℃的各种高分子材料的加工过程,添加DMY的各种高分子材料的抗氧化性能优于添加Irganox B215的样品。对其抗氧化作用机理分析表明,DMY的特殊结构,特别是分子中羟基的数量和位置是其具有强抗氧剂性的根本原因。DMY无毒、高效,有望作为新型天然抗氧剂得到广泛应用。     

CFD模拟方法的发展成就与展望

本文综述了计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD),尤其是计算空气动力学的发展概况.从计算方法、网格技术、湍流模型、大涡模拟等方面分别总结了CFD所取得的成就,分析了当前存在的问题、困惑,展望了其发展趋势.在CFD计算方法中,主要介绍了中心格式、迎风格式、TVD格式、WENO格式、紧致格式以及间断Galerkin有限元方法,对不同方法的原理和特性进行了系统阐述.网格技术包括结构网格、非结构网格、混合网格以及重叠网格,重点讨论了重叠网格的若干关键技术.在湍流模型中,对目前的模型进行分类介绍,包括线性涡黏性模型、二阶矩模型、非线性模型等,还介绍了转捩模型、DES方法以及SAS方法等.在大涡模拟方法中,就其中若干相关的研究方向进行了探讨,包括滤波方法、亚格子模型、收敛标准、数值格式等. 文中还包含了作者在相关领域的若干研究成果.     

流程模拟软件Aspen Plus在化工原理课程设计教学中的应用

介绍了化工原理课程设计的特点和重要性,通过实例说明流程模拟软件Aspen Plus在课程设计教学中的应用。应用DSTWU模型进行简捷设计计算、应用灵敏度分析优化工艺流程、应用RadFrac模型进行严格精馏计算、塔板或填料的设计与校核,并与手工计算结果进行对比。实践经验表明,将流程模拟软件同传统课程设计相结合的教学方式拓宽了教师的选题范围,提高了课程设计的质量和效率,强化了学生的工程意识,提高了课程的教学质量。     

通过求解输运方程计算壁面距离

壁面距离在当代湍流模化中仍然扮演着关键角色,然而苦于遍历计算壁面距离的高昂代价,该文考虑了求解偏微分方程的途径．基于Eikonal方程构造出类Euler形式的输运方程,这样,可以直接利用求解Euler和Navier-Stokes方程的CFD程序使用的高效数值格式和部分代码．基于北航的MI-CFD(CFD for missles)数值平台,详尽地介绍了该输运方程在直角坐标下的求解过程．使用隐式LUSGS时间推进和迎风空间离散,发现该方程具有鲁棒快速的收敛特性．为了保证精度,网格度量系数必须也迎风插值计算．讨论了初始条件和边界条件的特殊处理．成功应用该壁面距离求解方法计算了几个含1-1对应网格和重叠网格的复杂外形．