气体物理

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杨玟, 王丽丽, 张树道

2016, 1(3): 6-11.

74

2

摘要:
文章首先采用单相浮阻力模型对不同加速度下Rayleigh-Taylor不稳定性诱发的物质渗透边界的演化过程进行了计算, 揭示了该混合在常加速度和变加速度情况下不同的发展规律, 并通过与实验结果的比较分析, 验证了该模型的适用性.在此基础上, 发展了多相浮阻力模型, 采用该模型对常加速度情况下含尘气体中的Rayleigh-Taylor不稳定性诱导混合进行了研究, 发现混合区宽度随着颗粒数密度和颗粒尺寸的增大而减小, 揭示了气体中所含杂质抑制混合发展的规律.

可压缩Kelvin-Helmholtz不稳定性低耗散锐界面方法直接模拟

胡湘渝

2016, 1(3): 12-18.

39

4

摘要:
采用低耗散WENO(weighted essential non-oscillatory)格式及锐界面方法模拟可压缩Kelvin-Helmholtz不稳定性问题.由于物质界面被描述成一种接触间断, 该方法可精确求解切向速度间断.基于优化模板对原始光滑指标进行正规化后, 得到一种低耗散WENO格式.修正后的方法显著降低了普通流动区域的过衰减问题, 保持了良好的激波捕捉性能, 并可获得与混合格式相当的求解精度.不同于以往求解单一流体或易混界面时, 通过初始设定有限宽度的剪切层或快速数值耗散以抑制高波数模态, 该方法允许高波数扰动的发展.计算结果表明, 高波数扰动展现出与以往理想Kelvin-Helmholtz不稳定性问题数值模拟或线化理论结果不同的特征, 但与有限厚度的剪切层结果相符.

基于Spalart-Allmaras-γ-${\overline {Re} _{\theta {\rm{t}}}}$转捩模型的横流不稳定性转捩预测方法

戚琼, 韩庆

2016, 1(3): 19-24.

68

5

摘要:
传统的应用稳定性理论对横流不稳定性转捩现象的预测很难与现代CFD并行化计算结合, 为了解决这个问题, 文章基于SA-γ-${\overline {Re} _{\theta {\rm{t}}}}$转捩模型, 使用不可压三维边界层相似性解实现横流位移损失厚度Reynolds数在流场中的当地化求解, 结合亚音速试验数据-C1准则构建横流不稳定性转捩判据, 从而实现了横流不稳定性转捩预测方法的当地化并行求解.首先采用SA-γ-${\overline {Re} _{\theta {\rm{t}}}}$转捩模型对NLF(1)-0416翼型进行了流向转捩预测, 证实了该模型的正确性.然后应用所建立的横流转捩模型对45°前缘后掠角的NLF(2)-0415无限展长机翼和DLR-F5机翼, 以及标准6:1椭球标模进行了横流不稳定转捩数值模拟, 计算结果显示转捩位置均与试验数据吻合较好, 证明了文章所建立的方法在不可压边界层转捩预测具有较高的预测精度.

基于POD方法的高超声速边界层转捩判定方法

魏斌斌, 高永卫, 邓磊, 赵学军

2016, 1(3): 25-30.

36

6

摘要:
高超声速边界层转捩是高超声速飞行器设计的关键基础问题之一.为了研究高超声速边界层转捩, 在风洞中, 对平板模型进行了M=5的实验, 在模型中心沿流动方向使用PCB脉动压力传感器对脉动压力时间序列进行采集.文章将本征正交分解(proper orthogonal decomposition，POD)方法引入高超声速脉动压力数据处理中, 发展了单点POD分析方法.经验证, 使用该方法重构数据的均方根(root mean square, RMS)峰值位置可表征转捩位置, 实用性强.

ρ-VOF:一种可清晰模拟自由界面的两相流方法

王建涛, 刘刚, 江雄, 牟斌

2016, 1(3): 31-38.

48 HTML 58

2

摘要:
文章通过对EFM(effective field modeling)模型进行简化, 消除了原模型的非守恒性项和非双曲性特性项, 发展了一种基于密度的气液两相流模拟方法: ρ-VOF方法.利用体积分数信息对控制单元内的自由界面进行重构, 得到了控制单元内流体的空间分布, 并采用AUSM⁺-up格式获得考虑气液流体接触间断信息的对流通量.新方法可统一处理激波间断和接触间断的相互作用, 保持自由界面的尖锐性, 并且其计算量与自由界面的空间复杂度无关.最后, 数值模拟了液体激波管气液激波管和气体激波跨二维液滴传播等问题, 并与文献结果进行对比, 验证了本方法在气液两相流模拟中的准确性.

航行体通气空泡发射方式对出水过程的影响

李国良, 尚庆, 田俊武, 袁湘江

2016, 1(3): 39-46.

138

8

摘要:
潜射航行体自然空化情况下, 穿越水/气界面时会受到空泡溃灭的冲击载荷, 对空泡进行主动通气是一种有效的降载方法, 文章针对通气空泡的物理过程建立了一套完整的数值算法, 采用标准k-ε两方程湍流模型, VOF多相流模型, Zwart-Gerber-Belamri空化模型, 结合UDF自定义函数与动网格动态层技术, 开展了通气空泡整个出水过程的数值模拟工作, 研究了通气量通气时序通气方式等方面对空泡形态出水载荷等方面的影响, 获得了对工程设计有参考价值的基本结论.

低空大展弦比无人机翼梢磁梯度测量探头气动特性及影响

余奕甫, 时晓天, 王强

2016, 1(3): 47-52.

71

3

摘要:
针对一种低空大展弦比无人机, 文章进行全机和翼梢磁梯度测量探头数值模拟.全机计算给出翼梢磁梯度测量探头对全机气动特性和操稳特性的影响; 翼梢磁梯度测量探头计算实现了气动外形优化设计, 在保持全机操稳特性的前提下, 最大程度地减小全机气动阻力增量.结果表明, 磁梯度测量探头对全机气动阻力增量在9%之内, 俯仰力矩变化在5%之内, 对全机操稳特性的影响不大, 气动外形优化设计基本满足该低空大展弦比无人机的安全飞行技术要求.

Code_Saturne程序在安全壳复杂流动中的应用

李万爱, 陈天

2016, 1(3): 53-58.

68

2

摘要:
严重事故下核电安全壳内由于几何与流动的复杂性, 需要有可靠的程序对流动进行分析评估.文章采用符合核电安全标准的开源CFD程序Code_Saturne对壳内气体流动进行计算, 主要模拟壳内氢气和水蒸气喷放过程.该过程涉及多组分气体低速流动计算浮力效应引起的分层固体结构热传导结构表面与气体之间的热流和冷凝的计算.该程序使用了SIMPLEC格式并添加了低Mach数气体流动算法, 基于理想气体模型的多组分模型和薄板结构上的一维热传导模型.同时, 在此基础上改进了壁面函数方法，对壁面进行对流传热和传质流动计算.最后利用两个国际化标准问题对该程序及使用的模型进行了验证.

一种基于高阶节点间断Galerkin方法的新型限制器设计

郭永恒

2016, 1(3): 59-63.

35

3

摘要:
使用高阶间断Galerkin(discontinuous Galerkin, DG)方法求解双曲守恒律方程组时, 非物理效应常常导致计算过程的中断, 这在很大程度上制约着该方法在计算流体力学中的应用.文章结合局部单元上原始流动变量的Taylor展开, 设计了一种新型的限制器, 通过对各阶空间导数的重构, 有效地消除了非物理振荡的不利影响.对二维Euler方程的计算结果表明, 该限制器不仅能够捕捉高质量的激波, 而且能够保证残值的有效收敛.

主管部门：	中国航天科技集团有限公司
主办单位：	中国航天空气动力技术研究院中国宇航学会中国宇航出版有限责任公司

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