收敛柱激波在粉尘气体中的传播

取稀颗粒群气固两相耦合的双流体简化模型,采用高解数值方法研究了收敛柱激波在粉尘气体中的传播和波后流场特性。通过与纯气体情况比较,揭示了固体颗粒出现对收敛柱激波传播特性的影响。     

粉尘气体中的球激波

取稀颗粒群下气固两相耦合的双流体简化模型,采用高解ＧＲＰ方法和全二阶精度的ＭａｃＣｏｒｍａｃｋ格式,数值模拟了球形激波在隋性粉尘气体四种不同初始分布下的传播,得到较纯气体下波后流场更加复杂的变化特性及精度高、无数值振荡、间断解锐利的流场结构。     

激波点燃粉尘的数值模拟研究

建立了用于模拟入射激波后可燃粉尘颗粒点火的一维非定常两相化学反应流模型,该模型考虑了气固两相间的相互作用、粉尘颗粒的加速、加热和化学反应。粉尘颗粒着火前的化学反应用发生在颗粒外表面和内孔表面的非均相反应描述,颗粒内部的温度变化用一含有化学反应源项的非稳态热传导方程来描述,以颗粒外表面温度的突跃上升作为可燃粉尘颗粒点燃的着火条件。我们用该模型和ＰＳＩＣ方法,对由中等强度激波从纯气相传入煤粉－氧气混合物而引起的非定常两相流动现象,包括气固两相间的相互作用、粉尘颗粒的加速、加热以及点火过程进行了数值研究,计算了对应于不同载荷比、马赫数为４～５的入射激波后煤尘颗粒的点火延迟时间,分析了由于可燃粉尘颗粒的存在,入射激波及波后气固两相流动参数的变化规律。数值计算结果与实验数据符合较好。文中建立的模型和所用的基于ＰＳＩＣ算法的数值方法,用最自然的方式描述气固两相流动,即用连续流模型（欧拉方程）描述输运相（气相）的流动,用轨道颗粒模型（拉格朗日方程）描述分散相（颗粒相）的运动。用这种方法模拟含尘介质中激波后颗粒的点火是很有效的,它可以清楚地确定哪一个颗粒群最先着火,它的初始位置以及在整个点火延迟时间内     

环形激波绕射, 反射和聚焦的数值模拟研究

应用频散可控耗散格式对环形激波在圆柱形激波管内绕射、反射和聚焦的问题进行了数值模拟研究,研究结果表明环形激波形成强烈聚焦的关键因素是环形激波在圆柱形管道中向对称轴运动时,绕射激波就不断加速而不作通常情况下的衰减;不同马赫数的环形激波绕射也产生不同马赫数及形状的准柱形激波,导致聚焦效果和位置的差异;另外,环形激波聚焦于一个点而圆柱形激波聚焦于一条线,两者有本质不同。     

Aerodynamic focusing of inertial particles in the shock-wave intersection region

The flow structure in the region of intersection of two stationary plane shock waves in a dusty gas is investigated. The regular symmetric and asymmetric shock interaction and the symmetric Mach interaction are considered. For a small particle mass concentration, on the basis of numerical calculations using the full Lagrangian approach it is shown that behind the shock wave intersection point a long thin region is formed, in which the particle trajectories intersect and the particle concentration sharply increases. A parametric study of the particle concentration distributions in this region is performed and the range of governing parameters on which the particle focusing effect is maximal is found.     

含尘气体中的非定常激波

对含尘气体中非定常激波进行了实验研究和数值模拟。实验在垂直两相激波管中实现。气体与含尘气体之间分界平面的形成以及分界面处粉尘浓度的瞬时测定为实验研究提供了有效的手段。在双流体模型基础上,应用时间分裂法,将ＴＶＤ格式和ＭａｃＣｏｒｍａｃｋ格式分别应用于气相和颗粒相方程,模拟了激波与含尘气体相互作用现象,讨论了含尘气体物理参数对激波传播行为的影响。计算结果与实验现象符合较好。     

塑料导爆管在燃烧转爆轰过程中的火焰结构及爆轰波生成机理

本文系统地研究了塑料导爆管从点火起至稳定爆轰时各个阶段的管内的火焰结构及火焰传播速度,分析了爆轰波的生成过程。高速扫描摄影技术证实了塑料导爆管在电火花引爆下确实存在燃烧转爆轰(DDT)过程,并显示出火焰阵面及火焰内部结构的多种变化性。发现,在燃烧阶段有一个暗区存在于火焰之中,并且火焰只是集中在管中心。清楚地观察到管内有气、固二相流动。证实了铝粉的敏化作用。在实验基础上,本文提出了一个比较符合实际情况的DDT模型及爆轰波结构。     

反射激波作用下三维凹气柱界面演化的数值研究

激波与气柱相互作用是Richtmyer-Meshkov不稳定性研究的经典案例. 单次激波与二维气柱相互作用已得到广泛关注, 但是反射激波再次冲击气柱 (尤其是三维气柱) 的研究较少, 相关演化规律和机理尚不清楚. 反射激波再次冲击演化中的气柱界面会产生新的斜压涡量, 影响涡量的输运和分布, 从而影响界面的演化. 本文采用自主开发的HOWD (high-order WENO and double-flux methods) 程序, 研究了马赫数为1.29的平面激波冲击N激波与气柱相互作用是Richtmyer-Meshkov不稳定性研究的经典案例. 单次激波与二维气柱相互作用已得到广泛关注, 但是反射激波再次冲击气柱 (尤其是三维气柱) 的研究较少, 相关演化规律和机理尚不清楚. 反射激波再次冲击演化中的气柱界面会产生新的斜压涡量, 影响涡量的输运和分布, 从而影响界面的演化. 本文采用自主开发的HOWD (high-order WENO and double-flux methods) 程序, 研究了马赫数为1.29的平面激波冲击N激波与气柱相互作用是Richtmyer-Meshkov不稳定性研究的经典案例.单次激波与二维气柱相互作用已得到广泛关注,但是反射激波再次冲击气柱(尤其是三维气柱)的研究较少,相关演化规律和机理尚不清楚.反射激波再次冲击演化中的气柱界面会产生新的斜压涡量,影响涡量的输运和分布,从而影响界面的演化.本文采用自主开发的HOW...     

利用真实气体效应提高激波阶跃压力

在本文中提出了在激波管中,利用真实气体效应来提高激波阶跃压力的新方法,该方法对获得阶跃特性好的高阶跃压力(例如,动压标定等)是非常好。它是借助在高压下计及分子之间作用力、分子体积效应和激励效应而获得压力增益。经分析和试验表明,该方法得到.阶跃压力是比理想气体高出30％,该方法在国内外尚未进行系统研究,是一个有发展前途的方法。     

可燃气体中激波与障碍物作用在下游形成爆轰波的数值研究

对平面激波和单个矩形障碍物作用的过程进行了数值模拟,研究了反射产生的上行爆轰波在下游可燃气体中形成爆轰波的过程。数值结果表明,下游爆轰波形成过程主要有2种模式:爆轰波直接绕射和绕射波在上壁面反射,这和已有的实验结果是一致的。通过研究下游爆轰波的形成过程受入射激波马赫数、混合气体的压力和管道尺度的影响,分析了上游爆轰波向下游传播的波动力学过程,讨论了2种形成过程的作用规律和控制因素,阐明了下游爆轰波的形成规律。     

Vapor Flow with Evaporation–Condensation on Solid Particles

Strongly nonequilibrium vapor (gas) flows in a region filled by solid particles are considered with allowance for particlesize variation due to evaporation–condensation on the particle surface. The study is performed by directly solving the kinetic Boltzmann equation with allowance for the transformation of the distribution function of gas molecules due to their interaction with dust particles.     

测量低密度气流速度和运动激波马赫数的火花放电法

本文在讨论了各种测量气流速度的方法,特别是Miller的放电法基础上,提出了一种测量低密度流场气流速度和运动激波马赫数的改进方法。本方法采用双曝光技术,有助于提高测量精度;在结构上和电路上的改进,克服了低密度流场中漏电问题。该方法适用于气流速度1200m/s以上,密度约0.05kg/cm~3的高速瞬态流场中的气流速度和运动激波马赫数的测量。     

Non-stationary effects in hypersonic nonuniform dusty-gas flow past a blunt body

In the framework of the two-fluid model, a hypersonic flow of a nonuniform dusty gas with low inertial (non-depositing) particles around a blunt body is considered. The particle mass concentration is assumed to be small, so that the effect of particles on the carrier phase is significant only inside the boundary layer where the particles accumulate. Stepshaped and harmonic nonuniformities of the particle concentration ahead of the bow shock wave are considered and the corresponding nonstationary distributions of the particle concentration in the shock layer are studied. On the basis of numerical study of nonstationary two-phase boundary layer equations derived by the matched asymptotic expansion method, the effects of free-stream particle concentration nonuniformities on the thermal flux, and the friction coefficient in the neighborhood of stagnation point are investigated, in particular, the most “dangerous” nonuniformity periods are found. The project supported by the Russian Foundation for Basic Research (project No. 96-01-00313) and the National Natural Science Foundation of China (joint RFBR-NSFC grant No. 96-01-00017c)     

任意马赫数二维不定常激波的通解

采用Whitham规则,本文给出了任意马赫数二维不定常激波的级数形式的通解.包括了强激波和弱激波的通解,它可以用超几何级数来表达.     

空气自由场爆炸冲击波数值建模及应用

为建立描述任意时刻、距离下空气自由场爆炸波冲击波压力、密度、粒子速度的经验公式,支撑复杂场景下冲击波载荷的快速计算,采用一维精细数值模拟的方法计算了不同比例距离下的压力、密度、粒子速度时程,并利用曲线拟合方法得到了正相超压峰值等22个冲击波参数与比例距离关系的经验公式,采用改进修正Friedlander方程建立了冲击波压力、密度、粒子速度随时间变化的关系式;利用爆炸冲击波地面反射和建筑后绕射两个典型工况,阐释了提出模型的应用场景,并与试验、数值模拟结果对比。结果表明：压力、密度、粒子速度随比例距离、时间变化的经验关系与数值模拟结果基本吻合;爆炸冲击波地面反射和建筑后绕射两个典型工况下,理论计算与数值模拟的压力云图基本吻合,在相同硬件条件下,理论计算耗时仅为千万级网格数值模拟的5%左右,在计算速度上有明显的优越性。     

A 3D UNSTRUCTURED MESH ADAPTATION ALGORITHM FOR TIME-DEPENDENT SHOCK-DOMINATED PROBLEMS

In this paper we present a tetrahedron-based, h-refinement-type algorithm for the solution of problems in 3D gas dynamics using unstructured mesh adaptation. The mesh adaptation algorithm is coupled to a cell-centred, Riemann problem-based, finite volume scheme of the MUSCL type, employing an approximate Riemann solver. The adaptive scheme is then used to compute the diffraction of shock waves around a box section corner for subsonic and supersonic post-shock flow. In the subsonic case, preliminary measurements of vortex filament speed and vortical Mach number are in broad quantitative agreement with known theoretical results. © 1997 John Wiley & Sons, Ltd.