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2019年  第4卷  第2期

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模拟多介质界面问题的虚拟流体方法综述
刘铁钢, 许亮
2019, 4(2): 1-16. doi: 10.19527/j.cnki.2096-1642.0746
83 6
摘要:
虚拟流体方法为模拟具有清晰物质界面的多介质流动问题提供了一种简便途径.尤其基于多介质Riemann问题解的修正虚拟流体方法及其变体，能够真实考虑到界面附近非线性波的相互作用和物质性质的影响，可以有效解决各种界面强间断等挑战性难题，具有巨大的工程应用潜力.文章重点回顾了虚拟流体方法的发展历史，总结和对比了各种代表性版本在模拟可压缩多介质流时的界面条件定义方式和多维推广方式，并介绍了该方法的设计原则和精度分析方面的研究进展.文章还回顾了该方法在其他更广泛和更具挑战性典型科学问题中的最新应用进展，并对方法的优势和特点进行了总结.
超声速边界层中壁面抽吸对流动分离的抑制作用
董明, 赵慧勇
2019, 4(2): 17-29. doi: 10.19527/j.cnki.2096-1642.0742
95 7
摘要:
当超声速或高超声速来流经过压缩折角时，由于壁面的位移效应，折角附近往往出现较强的逆压梯度，进而很可能导致流动分离，并伴随着激波与边界层干扰问题的出现.在工程应用中，流动分离会带来诸多不利因素.一个抑制流动分离的有效措施是在折角的上游引入定常的壁面抽吸单元.基于大Reynolds数渐近理论框架下的三层结构理论，文章研究了壁面抽吸抑制层流边界层分离的机理.研究发现，只要抽吸元被安置在折角上游O（R-3/8L）范围内，决定抑制效果的关键参数是抽吸的流量，而与抽吸元的位置无关；同时改变抽吸元的宽度和抽吸速度而保持抽吸流量不变并不影响其对分离区的抑制效果.
气泡碰壁受力模型和反弹规律
罗松, 于勇
2019, 4(2): 30-43. doi: 10.19527/j.cnki.2096-1642.0751
56 2
摘要:
对Mo=10-8~10-12及Re=5~750范围内的上升气泡与壁面垂直碰撞问题进行了理论求解，研究了不同控制参数下气泡碰壁反弹的规律.气泡上升和碰撞过程的运动方程考虑了浮力、液体阻力、附加质量力和与壁面碰撞时引起的薄膜诱导力.气泡碰壁过程气泡界面与壁面形成的液膜厚度变化规律由Stokes-Reynolds方程计算得到.膜内气泡变形引起的流体压强采用Young-Laplace方程求解.结果表明，基于SRYL方程的薄膜诱导力模型可以很好地预测不同Reynolds数下气泡0到多次的反弹轨迹，计算结果与实验结果吻合良好.气泡在碰壁反弹过程中会形成丰富的薄膜形状，如酒窝状变形，丘疹状变形和涟漪状变形.气泡界面变形会引起膜内压强的变化，压强的分布规律与气泡界面形状有着重要的关系.气泡在与壁面碰撞的过程中，薄膜诱导力会起主导作用，且随着Reynolds数的增加薄膜诱导力最大量级增大.气泡碰撞壁面时，反弹次数与Reynolds数有着直接的联系，不同Morton数下的气泡均在相同Reynolds数附近发生气泡反弹次数的变化.
基于静态双重区域分解的两种接触并行算法
姜玉曦, 周海兵, 熊俊
2019, 4(2): 44-54. doi: 10.19527/j.cnki.2096-1642.0743
51 2
摘要:
CHAP3D是北京应用物理与计算数学研究所自主研发的Lagrange通用弹塑性流体力学分析程序.文章介绍了在CHAP3D程序中使用的、针对多处理器集群的、基于静态双重区域分解的两种接触并行算法.第一种是分配单个完整接触面的接触并行算法，此算法将一对完整的接触面分配到一个处理器上，并建立计算域与接触域的通信关系.此接触并行算法的优点是简单，在具有接触面的处理器上可以直接使用串行的接触搜索算法和接触力耦合计算算法.另一种是主面剖分区域分解的接触并行算法，此算法将所有接触面的主面区域分解到所有处理器上.须建立计算域与接触域以及接触域内各处理器间的两种通信关系.该接触并行算法是一个负载平衡的并行算法，具有很好的并行效率和可扩展性.数值算例显示，这两种接触并行算法都能够很好地模拟多种不同类型的接触问题.
旋流火焰燃烧温度场二维吸收光谱诊断
林鑫, 李飞, 王宽亮, 余西龙
2019, 4(2): 55-61. doi: 10.19527/j.cnki.2096-1642.0748
256 4
摘要:
针对旋流火焰的复杂流场结构，结合可调谐二极管吸收光谱技术（tunable diode laser absorption spectroscopy，TDLAS）和多光谱层析成像术（hyperspectral tomography，HT），发展了具有空间分辨能力的二维吸收光谱测量技术（tunable diode laser absorption tomography，TDLAT），实现了甲烷/空气旋流火焰不同高度的二维温度场测量.该TDLAT系统吸收波长为7 185.6，7 444.3，6 807.8和7 466.3 cm-1四线，采用分时-直接吸收探测策略，测量频率2.5 kHz，采用13×13路正交光路（空间分辨率7 mm），采用模拟退火算法进行数据重建.经与理论计算结果对比分析，重建结果真实地反映了旋流火焰温度场的二维分布.

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