气泡多周期运动时引起的流场压力与速度

假设水下爆炸气泡的内部气体在膨胀收缩过程中满足绝热条件,周围流体无黏无旋不可压缩. 基于势流理论,采用边界元法研究气泡动力学行为,重点关注气泡引起的流场脉动载荷以及滞后流特性,给出了相关的理论推导和数值计算方法. 通过将数值结果与解析解、实验值进行对比,数值模型的收敛性和有效性能够得到保证. 利用编写的程序进行计算和分析,发现在气泡加速膨胀阶段,流场压力在气泡径向不一定是逐渐衰减,还有可能以先增后减的规律变化;气泡射流后,为了能够继续描述环状气泡的运动以及流场特性,将此时的流场分为无旋场和一个布置在气泡内部涡环的叠加,计算过程中采用了一些数值技巧处理气泡的拓扑结构,得以连续模拟多个周期的气泡运动. 环状气泡具有相对较高的上浮迁移速度,而且在其顶部和底部附近分别形成两个高压区,顶部的高压区峰值相对较大,底部的高压区范围相对较大. 环状气泡中心轴上的流场速度会在气泡中心有一个加速过程,在气泡顶部附近又迅速减小.      

激波诱导下的气体界面不稳定性实验研究

界面不稳定性, 特别是Richtmyer–Meshkov (RM) 不稳定性, 是流体
力学中一项重要的研究内容, 无论在学术研究领域还是工程应用领域都有着
重要的研究价值和应用背景. RM 不稳定性问题自提出以来, 得到了学术界
广泛的关注, 其研究无论是在实验方法、数值模拟还是在理论分析方面都取
得了很大的进展. 在激波管中开展激波与界面相互作用的实验研究, 即研究
界面初始扰动在激波诱导下的演化规律, 是目前研究RM 不稳定性的重要手
段. RM 不稳定性实验研究包括3 个部分, 分别是激波的产生、界面的形成
以及流场的观测. 综述了RM 不稳定性的实验研究进展, 并针对目前研究的
局限性提出了RM 不稳定性今后实验研究的重点和方向: 汇聚激波作用下界
面不稳定性的发展规律; 激波冲击下多种形状及大振幅界面的演化机理; 三
维界面的RM 不稳定性发展规律; 可压缩湍流的形成与混合机理.      

多通道复合式光学成像系统中运动点目标的自动检测

单纯对单孔径光学成像系统的图像数据进行检测处理,来实现对运动点目标的自动检测和判别是非常困难的.本文根据多通道复合式光学成像系统多个通道视场有重叠的固有特点,建立了应用于该系统的运动点目标自动检测和判别方法.实际系统上测试证明了所设计检测方法有效地提高了运动点目标检测的概率,减少了误判和虚警,检测方法可行有效.     

高温变形测量中热流场造成畸变的修正方法

目前高温环境中材料的变形测量是研究的热点,基于数字图像特征识别的非接触测量方法促进了高温环境变形测量的发展,但由于高温环境的复杂性,存在很多测量影响因素,其中高温环境中热流场的存在对数字图像法的影响尤为明显。本文提出了一种对高温变形测量中热流场造成畸变影响的修正方法。针对基于光学成像方法的材料高温变形测量中常见的热流场扰动,通过数值仿真得到热流场模型及热流场分布状况,再结合光线追迹原理对热流场造成的图像畸变影响进行分析,用数值分析结果对高温变形测量实验结果进行修正。对比扰动修正结果与真实位移有很好的一致性,从而证明了所提方法的可行性和有效性。     

三角翼标模摩擦阻力测量的高超声速风洞实验与数据确认

描述了剪切敏感液晶涂层（shear-sensitive liquid crystal coatings,SSLCCs）在高超声速风洞中针对三角翼标模进行表面摩擦阻力（简称摩阻）测量的应用情况.建立了基于剪切敏感液晶涂层光学测量系统,在中国航天空气动力技术研究院FD-07风洞中进行了三角翼摩阻测量实验,给出了三角翼表面摩阻分布数据,表明流场结构的复杂.实验结果证明了此方法进行高超声速摩阻测量的可行性,有效解决了在高超声速流场条件下表面摩阻预测的难题,具有重要的应用价值.      

锥体后速度场与压力场的测量与分析

利用全流向十七孔压力探针,测量了Re=1.5×105与Re=3.0×105（基于锥体底面直径）,攻角为0°,锥角为60°的圆锥体后流场速度与压力分布,并用烟线法进行了流场显示对比,得到了所述两种来流条件下锥体后流动速度场与压力场的详细实验测量数据.对速度与压力分布特征进行相关分析后,得到了两种来流条件下流场涡量ω与耗散熵产S_f云图.同时发现在两种来流条件下,锥体后流场可明显划分为3个区域.轴向速度V_z沿锥体轴线分布规律非常相似,均存在3个低速极值点,且锥体后流动驻点位置静压力均基本等于环境静压力.      

气体进出方式对MPCVD大面积金刚石膜均匀性的影响

使用自行研制的MPCVD装置,在功率为8 kW条件下、气体由四种方式进出反应腔体时,在直径65 mm的Si基片上制备了金刚石膜.分别利用数字千分尺和Raman光谱对金刚石膜的厚度和品质均匀性进行了表征.使用Comsol软件模拟了不同进出气方式下腔体内部气体流场的分布,并分析了气体进出方式与所制备金刚石膜均匀性之间的关系.研究表明,反应气体进出位置的改变对等离子体的状态没有明显的影响,但对膜的厚度和品质均匀性有影响较大.气体由中间腔体侧壁上的进气孔进入时,容易造成膜厚度和品质的不均匀性.气体由耦合天线的圆盘中心的进气孔进入时,膜厚度和品质的均匀性明显提高,而由锥形反射体底平面上的出气孔排出时均匀性最优.反应气体流场分布的不均匀性和等离子体区域流速的差异是导致金刚石膜厚度和品质不均匀性的主要原因.     

燃烧流场线CARS测温技术研究

常规CARS采用凸透镜聚焦多束激光于空间一点,在满足相位匹配条件下产生携带该点温度信息的CARS信号。常规CARS一次只能测量一个空间点的温度,难以满足燃烧流场深入研究需要。为了提高CARS测量能力,使得CARS在一次测量中获得更多信息,提出了线CARS测量方法。线CARS测量方法在常规CARS基础上采用柱面凸透镜替换普通凸透镜,使得聚焦位置由焦点变为焦线。由于焦线上的点大部分满足相位匹配关系,因此可以同时获得多点CARS信号。后续光路同样采用柱面凸透镜替换普通凸透镜,通过光谱仪和ICCD相机将CARS信号传输至计算机,解析出聚焦线上CARS信号对应的温度信息,实现CARS测量能力由“点”到“线”的提升。基于平面火焰炉的燃烧实验结果表明：线CARS可以一次有效测量200个空间点的温度信息,空间测量长度约3.6 mm,空间分辨率约18 μm,测量结果相对不确定度优于7%,在保持测量精度的同时有效丰富了单次测量信息。     

水平布置等径气泡上升运动数值模拟分析

采用FTM(Front Tracking Method)方法,使用Fortran语言自编程序,对气泡上升运动进行数值模拟,并且选用小气泡作为研究对象,忽略气泡变形对气泡运动的影响。通过对比分析1~4个气泡的流场与运动速度变化,发现气泡间相互作用主要受流场变化的影响,由于双气泡的漩涡抵消和尾迹合并作用,双气泡的终极速度要比单气泡小,而三个气泡和四个气泡向上运动时中间气泡超越两侧气泡之后逐渐表现为单气泡和双气泡的运动特性,但发展到终极速度的时间更长。     

可压缩旋转气体中超空化射流的热稳定性

液体射流热稳定性研究是对射流稳定性问题的更深层次的探讨,可以进一步加深对液体射流分裂与雾化机理的认识,具有重要的学术意义和工程应用价值. 基于射流稳定性理论,在同时考虑射流周围气体旋转、射流和周围气体可压缩性以及射流液体中含空化气泡的条件下,建立了描述可压缩旋转气体中超空化射流热稳定性的数学模型,并对数学模型及其求解方法进行了验证分析;在此基础上,分析了液体射流表面与周围气体间温差及射流内部温度梯度同时作用下对射流稳定性的影响;并进一步探讨了超空化射流的热稳定性. 结果表明,射流表面扰动波的最大扰动增长率、最不稳定频率以及最大扰动波数皆随气液温差的增大呈近似线性增大趋势;射流内部温度梯度的存在使得气液温差对射流的失稳作用更加显著;射流内部温度梯度会抑制超空化对射流稳定性的影响,但气液温差会在一定程度上促进超空化对射流的失稳作用.