大涡模拟建筑物对近源大气污染物扩散的影响

采用大涡模拟(LES)方法对一个由上风低源排放的烟流在孤立建筑物周围扩散的现象进行了数值模拟。模拟中,离散网格的尺度控制在100倍Kolmogorov湍流尺度的量级以内,亚格子应力由Smagorinsky模型加以模拟,并采用了随机数方法生成符合指定湍流特征的入流边界条件。数值模拟结果表明:建筑物尾流区平均浓度场的分布和大小不仅取决于局地流场的影响,在很大程度上也受到因建筑物阻挡出现的烟流抬升和马蹄涡对烟流的捕获的影响。通过对比风洞试验数据显示:大涡模拟方法能较好地再现气流绕建筑物的流动形态和建筑物周围的浓度分布,因而具有广泛的应用前景。     

方形管内楔形障碍物对火焰结构与传播的影响

通过实验与数值模拟方法对CH4/空气预混火焰在有楔形障碍物的卧式燃烧方管内的传播进行了研究。采用多镜头Cranz Schardin高速摄像机和压力传感器等实验设备获得了高清晰度的障碍物诱导火焰失稳的分幅时序照片以及障碍物背风表面压力变化曲线。数值模拟则基于RANS方法与EDU-Arrhenius燃烧模型,计算结果与实验结果基本相符,反映了火焰在管内传播与变形的详细过程。通过综合分析实验与计算结果,得到了由楔形障碍物导致的火焰加速与变形的内在机理,揭示了火焰传播过程中由层流燃烧向湍流燃烧转捩的本质。     

高亚声速运输机后体减阻措施研究

为了降低高亚声速运输机的阻力,改善飞机的气动性能,本文在某一典型运输机机身外形的基础上,研究了后体参数和涡流发生器对机身后体流场及阻力的影响。通过数值模拟计算,得出了不同外形的后体流态分布及阻力特性数据。结果表明,小的上翘角和收缩比、大的扁平度和长细比能够显著地减小压差阻力,而涡流发生器能够有效地减小摩擦阻力。该结果可为后续的型号研制提供参考。     

舱内爆炸载荷及舱室板架结构的失效模式分析

通过对典型半穿甲导弹打靶实验中舰艇结构破坏模式的观察,结合数值模拟,分析了舱内爆炸载荷的特征以及舱内爆炸下舱室板架结构的失效模式。结果表明,舱内爆炸下,舱室板架结构承受的冲击载荷及失效模式与敞开环境爆炸下加筋板结构承受的冲击载荷及失效模式有较大区别,其动态响应难以用敞开环境爆炸下加筋板结构的动态响应描述;舱内爆炸载荷主要有壁面反射冲击波、角隅汇聚冲击波以及准静态气体压力,其中两壁面和三壁面角隅汇聚冲击波的强度分别为相同部位壁面反射冲击波强度的5倍和12倍以上;舱室板架结构主要有4种失效模式,其中模式Ⅲ、Ⅳ较常发生;舱室板架结构加强筋布置在迎爆面将使板架中部的局部破坏程度增加,但有利于削弱角隅汇聚冲击波强度,减小板架沿角隅部位的撕裂破坏。     

Influence of Vibrational Relaxation on the Pulsation Activity in Flows of an Excited Diatomic Gas

The influence of vibrational relaxation on the nonlinear evolution of a large vortex structure in a shear flow of a highly nonequilibrium diatomic gas is studied. Calculations are performed using the equations of twotemperature gas dynamics for a viscous heatconducting gas. Relaxation of the temperature of vibrational levels of gas molecules to equilibrium is described by the Landau–Teller equation. The contribution of the relaxation of rotational levels is taken into account by the bulk viscosity in the stress tensor. It is shown that in the presence of only the relaxation process with no viscous dissipation, the damping of the kinetic energy of perturbations and Reynolds stresses increases by up to 10 % compared to the case of thermal equilibrium. For high (actually attainable) degrees of excitation of the vibrational mode, moderate dynamic and bulk viscosities, and a typical relaxation time comparable to flow time, the relative effect of perturbation damping reaches 15%.     

动力响应数值分析中的hourglass现象

结构动力响应数值分析中，通常采用高斯积分一类的数值积分。单点高斯积分的采用可能引起hourglass模态。控制hourglass模态是结构动力响应数值分析中必须解决的问题之一。本文详细分析了hourglass模态产生的机理，并在此基础上讨论了hourglass模态的控制措施、具体应用及对正常应模态的影响。     

二硫化钼溅射膜在潮湿空气中贮存后润滑性能的退化与失效机理

为了探讨ＭｏＳ＿２溅射膜在潮湿空气中贮存期间所发生的化学变化这个长期争议未了的问题，以空间机械常用的９Ｃｒ１８轴承钢为底材，利用ｒｆ溅射法沉积ＭｏＳ＿２薄膜，并且利用Ｘ射线光电子能谱仪、俄歇电子能谱仪和Ｘ射线衍射仪等对这种薄膜在室温（１１－１５℃）下于相对湿度为１００％的潮湿空气中贮存不同时间后的组成、元素价态和晶体结构进行了分析，考察了它在潮湿贮存过程中所发生的化学变化及其润滑性能的退化与失效机理，检测发现，ＭｏＳ＿２溅射膜经潮湿贮存一天就有少量的Ｍｏ￣（４＋）氧化生成了Ｍｏ￣（６＋），在潮湿贮存５天时又发现有少量的ＳＯ生成，随着贮存时间的延长，不仅膜中Ｍｏ￣（６＋）／Ｍｏ￣（４＋）之比在不断地增大，表明有更多的Ｍｏ￣（４＋）发生了深度氧化，而且Ｓ￣（２－）发生氧化生成的ＳＯ之含量也越来越大。由此可见，ＭｏＳ＿２溅射膜在室温下于潮湿空气中贮存期间与氧和水发生了化学反应，生成物是ＭｏＯ＿３和Ｈ＿２ＳＯ＿４．Ｈ＿２ＳＯ＿４的生成致使薄膜表面的凝聚水呈现出ｐＨ值为１．５－２．０的强酸性，从而造成了金属底材的腐蚀。ＭｏＳ＿２的深度氧化和金属底材的腐蚀是导致ＭｏＳ＿２溅射膜在潮湿环境中润滑性能退化与失效的主要原因。