微重力下液封液桥内振荡热毛细对流的数值模拟

对微重力条件下液封液桥(流体采用KF-96硅油和FC-70氟化物,桥高1.4~4毫米,内层直径2或3毫米,外层直径5毫米)和单层液桥(流体采用KF-96硅油,桥高1~1.6毫米,直径2毫米)内的热毛细对流进行了数值模拟,模拟条件与Majima等的实验条件相同。从理论上证实了大温差条件下将出现振荡热毛细对流,确定了发生振荡的临界条件并与相关实验结果进行了对比,同时还计算了振荡频率。     

微重力环境下Marangoni对流的有限元数值模拟

本文以悬浮区为背景研究液桥中气液交界面上由表面张力所驱动的流体对流。我们采用有限元方法对轴对称、定常运动方程,能量方程,自由面切向、法向应力平衡条件迭代求解,首次考虑了边界形状的影响,得到了自洽的流区位形和流场、温度场、表面压强分布。一般说来,流区自由面呈弯月形。结果表明,只要表面张力数 C_a<1,静态平衡的流区位形就是动态情况的良好近似。本文还分析了C_a数及G_r 数对流区位形的影响,得到了不同 M_a 数及散热条件下的温度场和流函数分布。     

微重力下密闭腔体内火焰传播过程的数值模拟

建立了微重力条件下火焰沿固体可燃物表面蔓延的数学模型．在考虑固相传热和热解过程的基础上,研究气相的燃烧动力学过程,并且给出了体现微重力燃烧两相耦合作用的相界面处理方法．首次用数值模拟的方法研究了密闭腔体内火焰传播的三维非稳态过程,对于微重力大小分别为１０－４ｇ和１０－２ｇ时的计算结果进行了分析对比．数值模拟的结果基本合理．     

复杂界面(界面层)条件下的弹性波传播问题研究综述

界面（界面层）广泛存在于各种材料和结构中,并具有千差万别的形态．各种界面条件下的波动问题有着重要的理论与实际意义．综述了完好粘接界面、弱连接界面（或界面层）以及接触界面等复杂界面模型下弹性波传播问题的研究现状,主要集中于界面模型的建立、波传播问题的研究方法及主要结论．并提出了值得进一步研究的问题．     

爆炸焊接界面波的数值模拟

借助动力学分析软件ANSYS/LS-DYNA11.0,运用光滑粒子流体动力学方法(SPH 方法),建立 以Johnson-Cook材料模型和Grneisen状态方程为基础的热塑性流体力学模型,对同种钢板爆炸焊接界面波 进行了数值模拟。结果表明,运用SPH 方法可以得到清晰的爆炸焊接界面波形貌。与实验结果的比较表明: 模拟误差较小,并且误差随着复板碰撞速度的增大而减小。本文中使用的热塑性流体力学模型适于爆炸焊接 界面波研究,特别是较高碰撞速度的情况。     

气相爆轰波冲击气固界面的透反射特性

为了研究气相爆轰波冲击气固界面过程中透射波和反射波的相关特性,建立爆轰波冲击气固界面的一维理论模型,对不同初始压力条件下爆轰波到达气固界面后的界面两侧的压力和界面速度变化进行分析。利用时空守恒元求解元方法对气相爆轰波冲击气固界面过程进行数值模拟,分析气体部分反射波的压力分布和速度变化规律及透射入固体中应力波的波形和波速特征,并搭建气相爆轰波冲击活塞实验装置进行进一步验证。结果表明：气体爆轰波到达气固界面后,在固体中透射指数形式的弹性波,并在界面处向气体区反射一道激波。爆轰波后的稀疏波与反射激波相交,削弱反射激波,最终形成稳定激波回传。气固界面在稀疏波和反射稀疏波的作用下,压力和速度逐渐下降,最终也形成稳定状态。在不同混气初始压力情况下,爆轰波冲击过程中产生的最高压力和爆压的比值基本保持不变。理论模型对特征点相关物理量的计算值和实验数据符合的较好。     

多孔介质--自由流界面应力跳跃条件下流动特性解析解

对非对称多孔介质--自由流复合通道内多孔介质内部及多孔介质与自由流体界面处复杂质量、动量输运特性进行研究. 在多孔介质区采用Brinkman-extended Darcy模型并结合速度连续,剪切应力跳跃的界面条件对此复合通道内流体的传递现象进行求解,提出了考虑界面应力跳跃时非对称复合通道各区域流体运动速度及摩擦系数的解析式,分析了界面应力跳跃系数,达西数及无量纲多孔层偏心厚度对流体速度及摩擦系数的影响. 结果表明：改变界面性质可在一定条件下明显控制各区域流体速度分布;在达西数、多孔层偏心厚度一定情况下,界面应力系数的增大会使界面流速减小,而使流体摩擦系数增大,特别是界面应力系数小于0的情况下变化更明显,此时若不考虑界面应力系数则会造成较大误差. 当界面应力系数及多孔层偏心厚度均为较小负数值时,改变多孔层偏心厚度对界面速度的影响要大于改变界面应力系数的情况;而当界面应力系数及多孔层偏心厚度为较大正数值时,情况则相反. 较大达西数下,界面应力系数及多孔层偏心厚度对流体摩擦系数的影响均较大,继续减小达西数至一定程度时,界面应力系数对流体摩擦系数的影响可忽略不计而认为只与多孔层偏心厚度相关,且对较大多孔层偏心厚度更敏感.     

单侧界面条件下弹性波传播规律的研究

界面是介质间的分界面,把界面看成是双侧的,只是真实界面模型表述的一个极端,在很多情况下,它的另一个极端,即单侧界面模型可能更近于实际．在单侧界面条件下弹性波的传播问题,与双侧界面问题相比,还是一个尚未充分研究的领域．本文意在对这一领域的研究现状及问题作一评述和展望     

有限厚度流体层界面运动Rayleigh-Taylor不稳定性的数值模拟

采用二阶ＴＶＤ格式及ＬｅｖｅｌＳｅｔ方法计算了二维可压缩有限厚度流体层Ｒａｙｌｅｉｇｈ Ｔａｙｌｏｒ流体不稳定性。计算结果与Ｔａｙｌｏｒ的线性解和Ｏｔ的薄层非线性解析解符合很好。     

多流体界面不稳定性的守恒和非守恒高精度数值模拟方法

对多流体界面问题守恒和非守恒格式(M)WENO重构方法进行探讨,采用虚拟流动方法并用Level-Set函数捕捉界面的运动变化。数值模拟结果表明本文的数值方法具有较高的分辨率,并能有效地抑制界面附近的非物理振荡。