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Numerical simulations of compressible mixing layers with a discontinuous Galerkin method 总被引:1,自引:0,他引:1
Xiao-Tian Shi · Jun Chen · Wei-Tao Bi · Chi-Wang Shu · Zhen-Su She State Key Laboratory for Turbulence Complex Systems Dept. Mechanical Aerospace Engineering College of Engineering Peking University Beijing China Division of Applied Mathematics Brown University Providence RI USA 《Acta Mechanica Sinica》2011,27(3):318-329
Discontinuous Galerkin(DG) method is known to have several advantages for flow simulations,in particular,in fiexible accuracy management and adaptability to mesh refinement. In the present work,the DG method is developed for numerical simulations of both temporally and spatially developing mixing layers. For the temporally developing mixing layer,both the instantaneous fiow field and time evolution of momentum thickness agree very well with the previous results. Shocklets are observed at higher convective Mach numbers and the vortex paring manner is changed for high compressibility. For the spatially developing mixing layer,large-scale coherent structures and self-similar behavior for mean profiles are investigated. The instantaneous fiow field for a three-dimensional compressible mixing layer is also reported,which shows the development of largescale coherent structures in the streamwise direction. All numerical results suggest that the DG method is effective in performing accurate numerical simulations for compressible shear fiows. 相似文献
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利用量级分析和风洞实验研究了末制导光学外冷窗口典型流动(可压缩混合层流动)气动光学效应的规律性.理论分析主要针对视线误差(boresight error, BSE)与混合层流场特征参数之间的关系进行了讨论. 研究结果表明: 在可压缩混合层中影响时均BSE的特征参数主要有 对流马赫数、雷诺数、自由流与混合层界面剪切应力、自由流速度比和密度比等因素; 采用细光束穿越混合层流场的风洞试验结果主要证实了时均BSE与对流马赫数之间的关系.
关键词:
气动光学效应
可压缩混合层
对流马赫数 相似文献
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超声速混合层中扰动增强混合实验 总被引:1,自引:0,他引:1
以基于纳米技术的平面激光散射(nano-based planar laser scattering, NPLS)流动显示技术定性研究了隔板扰动对超声速混合层($Mc=0.5$)的混合增强效果. 首先通过系列实验优化设计了扰动参数. 实验结果表明,超声速混合层对于从隔板引入的扰动非常敏感. 二维扰动的混合强化机制是提前混合层失稳位置,增厚混合层;而三维扰动的混合强化机制主要是通过诱导流向涡和展向运动,促进流动三维性质的发展. 总体而言,三维扰动的混合强化效果优于二维扰动. 由于是超声速混合层,隔板上的扰动片虽然很薄,但同样会引起激波的产生,是该方法中总压损失的主要原因. 相似文献
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可压缩混合层气动光学效应研究 总被引:5,自引:0,他引:5
建立具有普适性的流场光学传输效应计算方法,针对脉动流场的光学传输计算方法可以预测空间非均匀分布的脉动流场引起的光学传输效应.以高阶紧致差分格式求解三维可压缩滤波N-S方程,对可压缩混合层流动进行空间模式的大涡数值模拟,得到流动失稳转捩直至完全湍流的空间发展全过程,采用时间模式的直接数值模拟进行对比验证.分析流动不同阶段对光学传输效应的影响,初步讨论流场特性与光学传输效应之间的联系,计算结果表明,在转捩区域流场引起的成像畸变最为严重. 相似文献
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混合层流动拟序结构的大涡模拟 总被引:2,自引:0,他引:2
采用大涡模拟方法对空间发展的二维平面混合层进行了数值模拟 ,动量方程采用分步投影法求解 ,亚格子项采用标准Smagorinsky亚格子模式模拟 ,压力泊松方程采用修正的循环消去法快速求解 ,同时求解了标志物输运方程以实现数值流场显示。模拟结果给出了混合层流动的瞬态发展过程以及流动中拟序结构的发展演变过程 ,成功地模拟了混合层发展中的各种瞬态细节过程 ,如涡的卷起、增长 ,涡与涡之间的配对、合并过程 ,以及大涡破碎为小涡的级联过程 ,为各种以混合层流动为原型流动的射流、尾流等工业流动的控制和优化提供了理论基础。 相似文献
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对平面混合层绕流圆柱时的旋涡脱落和流动结构进行了数值研究。方法是用一空间、时间三阶精度的有限差分格式解二维不可压Navier-Stokes方程和连续性方程。计算时雷诺数Re取为1000,混合层速度比Ra从0到1,混合层动量厚度θ由0.2到2。 相似文献