水蒸气超音速非平衡凝结流动中的激波效应

对水蒸气超音速非平衡凝结流动进行了数值模拟,研究了水蒸气超音速流动过程中的非平衡相变及凝结激波现象,揭示了压缩激波与核化凝结流动之间相互作用的非平衡流动规律.发现了激波的耗散效应对非平衡相变的影响,探讨了激波发生时,波阵面处核化凝结、液滴生长的变化规律.     

高分辨率熵相容格式及其在激波流动中的应用

为解决熵守恒格式在激波附近出现数值振荡的问题,本文将熵相容格式与MUSCL格式相结合,提出一种既能适合于激波问题、又不依赖于传统人工黏性经验模型的高分辨率熵相容格式,通过对多个激波问题的数值计算,并对比二阶中心格式、熵守恒格式、熵相容格式和高分辨率熵相容格式的计算结果,发现:熵相容格式具有较好的激波捕捉能力,有效解决了熵守恒格式在激波附近的数值振荡问题;MUSCL重构格式进一步提高了熵相容格式的数值模拟能力,既能精确捕捉激波附近的流动细节,又在光滑区保持二阶精度;在对比的四种格式中,本文提出的高分辨率熵相容格式对激波问题的预测性能最佳。该项工作对发展激波湍流相互作用模型、提高跨/超音速叶轮机械流动预测精度具有理论价值和应用潜力。     

转捩与湍流对激波边界层干扰及底部流动结构的影响

为研究转捩与湍流对激波边界层干扰及底部流动结构的影响,文章选取了二维与三维高超声速双斜面进气道模型与大钝头着陆器模型,并使用γ-Re_θ转捩模型开展数值模拟研究.研究表明,对于二维进气道模型,随着前缘钝度的增加,激波边界层干扰位置前移,分离区变大,与层流流动情况相比,有转捩流动发生时,激波边界层干扰位置后移,同时分离流动强度变弱,分离区缩小;对于三维进气道模型,其拐角附近的分离流动呈现明显的三维特征,转捩流动也存在三维流动结构,与静风洞状态相比,噪音风洞状态下,有转捩流动发生,对壁面热流影响较大,对激波系影响很小.对于着陆器模型,底部流动发生转捩,使得底部流动由不稳定非定常的流动结构变为稳定定常的流动结构,这有益于姿态控制设计.      

带有激波间断的跨声速叶轮机械中的三元流动理论

为了正确处理叶轮机械中激波的空间性、求解跨声速定常三维流动,通过将流面概念推广到不定常流动的情况,本文推导出了在四维“空间”的不稳定流面和不稳定流面上的基本方程.它们对三维不定常流动,也是适用的.将特征线理论用于这些方程,得出了特征相容关系,并由此确定了定常流动中的边界条件.这些基本方程、边界条件,与适当的初始条件一道,完全确立了两类流面上带有激波的跨声速流动的定解问题.这样,再根据本文建议的三维流动完整解法的步序,选用合适的差分格式,便可数值求群了.     

1+1/2对转涡轮中激波结构的数值研究

本文对1 1／2对转涡轮中激波及激波／叶排干扰等进行了详细的数值模拟。分析发现,1 1／2对转涡轮高压动叶流道中压缩波系与常规涡轮流道中的压缩波系存在明显的不同。1 1／2对转涡轮高压动叶吸力面60％轴向弦长处产生了一组压缩波,它与内伸波相交。在常规涡轮中,这组压缩波将不会出现;内伸波在吸力面的反射波很强,不能忽略。在常规涡轮中,内伸波的反射波可以忽略。由于尾迹及低压动叶的作用,高压动叶外伸波的影响范围和强度呈现周期性的变化。     

HL-1M装置边缘等离子体结构研究

描述HL-1M装置上几种典型放电中的边缘等离子体物理实验结果.利用马赫/朗缪尔6探针组、静电4探针组、20组三探针阵列研究了低杂波电流驱动、超声分子束注入、多发弹丸注入和中性束注入放电中的粒子约束性能、等离子体旋转和边缘静电雷诺胁强的变化对改善约束的影响.给出了雷诺胁强和极向相速度的关系.结果表明，雷诺胁强的径向变化可以自发产生托卡马克等离子体的剪切极向流.LHCD能使低密度放电的粒子约束增加1至2倍.弹丸注入后，粒子约束时间和极向旋转至少可增加1倍，而SMBI可使粒子约束时间增加约一个数量级并取得高性能等离子体. 关键词： 粒子约束 雷诺胁强 极向流剪切 马赫/朗缪尔6探针组     

1+1/2对转涡轮低压动叶激波结构的研究

本文对1 1／2对转涡轮低压动叶中激波结构等进行了详细的数值模拟．通过对流道中静压和马赫数等参数的分析发现,当高压动叶外伸波扫过低压动叶流道时,低压动叶前缘吸力面处产生了一道脱体弧形激波,流道中吸力面上产生了一道正激波,在脱体激波和正激波之间,存在着较强的膨胀波,这种分布与跨音压气机叶栅中的波系结构相似．当高压动叶尾迹扫过低压动叶时,低压动叶吸力面的压力会产生明显的波动,出现一个随时间变化的低压区．     

等离子体破裂时HL-2M真空室的结构应力分析

利用ANSYS有限元程序分析计算了等离子体线性大破裂时HL-2M真空室上的感应电流及电磁力,并对真空室进行了结构应力分析。结果表明,真空室上主要产生环向感应电流和径向电磁力,且主要集中在真空室壳体的柱状段;在破裂产生的电磁力及其他机械载荷的作用下,真空室的结构设计能较好地满足强度和刚度要求。     

多重网格法在非结构网格中的应用

将多重网格法运用于非结构网格.网格是通过聚合法得到的,网格之间是相互关联的.方程的求解采用Jamson的有限体积法.给出了二维、三维情况的数值算例.     

HL-1M装置锯齿活性的时空结构分析

等离子体中心的MHD现象可以用软X射线针孔相机进行观测。在HL-1M装置上我们建立了一套由3个软X射线针孔相机共60道探测弦组成的探测系统。奇异值分解(SVD)方法能将信号分解成正交的空间和时间两组本征向量，并且可以将复杂的时空成份分离开来，使各种不同成份的空间结构和时间演变规律一一对应，从而便于了解MHD现象的重复时间和特征半径。     

HL—1M中的聚变中子产额

本文概算了在欧姆加热、波加热和中性束注入条件下，ＨＬ－１Ｍ托卡马克等离子体的聚变中子变额中子通量，以及相关的电离率，电交换率及快离子的空间分布。计算结果为发展下一代聚变中子探测系统和进行中子辐射的环境评估提供了依据。     

HL—1M托卡马克中的硼化

用碳硼烷加氢直流辉光放电，在ＨＬ－１Ｍ托卡马克内壁上原位涂覆了含碳硼膜，平均厚度５０－７０ｎｍ硼碳比约为１：６。硼化后器壁条件有了本质的改善，对器壁上氧源的抑制特别显著，也增强了石墨表面抗氢离子和氢原子化学蚀刻能力。硼化显著了改善了等主子体性能和提高了等离子体参数。扰动显著减小，放电稳定性和重复性提高。硼化为低混杂波电流驱动实验创造了良好的壁条件。     

HL－1M中的聚变中子产额

本文概算了在欧姆加热、波加热和中性束注入条件下，ＨＬ－１Ｍ托卡马克等离子体的聚变中子产额、中子通量，以及相关的电离率、电荷交换率及快离子的空间分布。计算结果为发展下一代聚变中子探测系统和进行中子辐射的环境评估提供了依据。     

IBM-Ⅱ振动极限中的M1跃迁

本文在IBM-Ⅱ的框架下,以振动极限为例,讨论了M1跃迁的两种机制:F旋破缺引起的跃迁算符两体部分引起的跃迁.这分分析实际情形中究竟哪一种机制起主要作用提供了依据.     

光散射在聚合物结构研究中的多重散射现象

实验对激光小角光散射中的多重散射现象进行了定量分析。当入射光被介质散射时，对于表面粗糙的内部不均匀高分子聚集体，背散射信息来自表面散射和介质内部散射两部分。实验表明，表面引起的背散射其散射强度随表面粗糙度增加而增强，当表面粗糙度高达８．６１３μｍ时，背散射几乎全部来自粗糙表面而内部不均匀性引起的散射极弱。随表面粗糙度降低，表面散射降低，内部散射增强，当表面粗糙度小到０．２３７μｍ时，表面散射小到可以忽略的程度而认为背散射全部来自介质内部，此时的散射可以看作完全是介质内极化率起伏引起的并可由此计算介质内部不均匀结构参数对于表面光滑试样（表面粗糙度小到０．２３７μｍ），背散射信息为第一次、第三次、第五次等奇数次散射的加和。实验发现随试样厚度增加，背散射光强分布基本不发生变化，表面第三次及以后的各次散射比第一次散射弱得多而可以达到忽略的程度，因些背散射强度与散射介质厚度无关     

HL-1M弹丸加料等离子体中的蛇形振荡

根据PIN光二极管阵列探测器所探测到的1～10keV能量范围的软X射线辐射扰动．研究了HL-1M装置等离子体中在多发弹丸注入条件下产生的蛇形振荡不稳定性特性,对其机制进行了仔细讨论。实验表明,在中等密度欧姆放电中。高速弹丸注人能直接在等离子体芯部激发出蛇形振荡。对于较高密度的放电,在弹丸加料等离子体的后续演变中经常观测到锯齿稳定化结束时诱发出的准稳态大幅度蛇形振荡。     

HL-1M托卡马克中的电子温度空间分布

叙述了用电子回旋辐射测量电子温度的原理和方法，并给出了在ＨＬ－１Ｍ托卡马克上的不同放电条件下的实测结果。在某些实验条件下，如电流上升、弹丸注入和重杂质聚集，出现了电子温度的中空分布。在托卡马克等离子体边缘加上直流偏压的情况下，观测到电子温度分布变陡。这些现象与等离子体中心的输运有密切的关系。     

HL-1M装置高气压分子束注入下边缘等离子体结构

在HL－1M装置的高气压分子束流注入加料实验中，利用提高注入口气源的气压来提高超声分子束流的速度和增加入射的粒子密度，从而改变了边缘电场、等离子体旋转速度和边缘静电雷诺胁强。利用马赫／郎缪尔探针组测量了HL－1M装置刮离层的边缘雷诺胁强、等离子体极向旋转、径向和极向电场的变化。实验结果表明：随着分子束流速度和粒子密度的增加，延伸了分子束流的注入深度，提高了注入速度和效率。     

带沟槽结构的平板流动中的熵产分析

基于大涡模拟，采用Fluent软件对带沟槽结构的平板流动过程进行熵产分析，探究沟槽结构引起的熵产变化规律.结果表明：沟槽结构能减少流动过程中的熵产，在30 m·s^-1时（Re≈20 000），近壁区总熵产减少约25%，40 m·s^-1时（Re≈27 000）减少约19%，但其结构对后续流动没有持续性影响，且随着法向高度的增加，影响逐渐变小；熵产在沟槽顶端部分的数值远大于其他区域，湍流作用引起的熵产起主要作用.所得结论为优化沟槽结构减阻提供了理论依据.