检索结果-内蒙古大学图书馆

推进技术 2015年第5期36卷 671-677页

作者：吴文堂洪延姬王殿恺李倩叶继飞蒋冠雷装备学院激光推进及其应用国家重点实验室北京101416 清华大学航空航天学院北京100083 北京跟踪与通信技术研究所北京100094

斜激波与弓形激波相互作用形成的波系结构可以分为六类,其中IV型激波干扰产生了超声速"喷流",产生了极高的热载和压载。基于彩虹纹影显示技术,实验获得了六类激波干扰彩虹纹影照片,分析了各类激波干扰的波系结构。通过数值计... 详细信息

斜激波与弓形激波相互作用形成的波系结构可以分为六类,其中IV型激波干扰产生了超声速"喷流",产生了极高的热载和压载。基于彩虹纹影显示技术,实验获得了六类激波干扰彩虹纹影照片,分析了各类激波干扰的波系结构。通过数值计算,获得了有无斜激波干扰的条件下,壁面附近温度与压强的分布,讨论了IV型激波干扰产生极高热载和压载的原因。研究表明,激波干扰发生以后,钝头体表明压载与热载急剧增加,尤其是IV型激波干扰,形成的超声速"喷流"射向钝头体壁面的超声速射流,会导致峰值压力剧烈升高,其数量相当于来流静压的近40倍,驻点附近的热流升高将近8倍。

关键词：激波相互作用 IV型激波干扰彩虹纹影流动显示

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基于彩色纹影的Edney Ⅳ型激波相互作用研究

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实验流体力学 2013年第2期27卷 73-76页

作者：王殿恺洪延姬李倩叶继飞装备学院激光推进及其应用国家重点实验室北京101416

发展了一种高分辨率和灵敏度的彩色纹影技术,研究高超声速条件下Edney Ⅳ型激波相互作用。解决了制作彩色滤光片的关键技术,采用特制的彩色滤光片代替了传统纹影系统中的刀口,高速彩色相机曝光时间60μs,帧频6242fps。将光源限制在0.5mm... 详细信息

发展了一种高分辨率和灵敏度的彩色纹影技术,研究高超声速条件下Edney Ⅳ型激波相互作用。解决了制作彩色滤光片的关键技术,采用特制的彩色滤光片代替了传统纹影系统中的刀口,高速彩色相机曝光时间60μs,帧频6242fps。将光源限制在0.5mm×20mm的狭缝内以提高系统灵敏度。实验在马赫数为5的激波风洞内进行,Edney Ⅳ型激波相互作用由15°斜劈和20mm直径钝头体产生,来流静压和静温分别为1800Pa和100K。数值模拟采用迎风格式求解三维RANS方程。实验得到了清晰的彩色纹影照片,细致地呈现了Edney Ⅳ型激波相互作用的波系结构和马赫数为1.2的超声速射流。数值计算与实验结果很好地吻合,共同揭示了Edney Ⅳ型激波相互作用机制和钝头体表面局部高压区域的形成原因。

关键词：彩色纹影彩色滤光片 Edney IV 激波相互作用激波风洞

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三维激波相互作用的复杂流动研究

三维激波相互作用的复杂流动研究

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作者：杨旸中国科学院研究生院

学位级别：博士

具有激波相互作用的三维双楔面流动是三维激波问题中一个较为典型的物理问题,同时,这种构型上的流动也有着很强的工程实践背景,例如在超燃冲压发动机三面压缩进气道设计、高超声速飞行器机翼/机身以及垂尾/平尾夹角处的流动等方面都具... 详细信息

具有激波相互作用的三维双楔面流动是三维激波问题中一个较为典型的物理问题,同时,这种构型上的流动也有着很强的工程实践背景,例如在超燃冲压发动机三面压缩进气道设计、高超声速飞行器机翼/机身以及垂尾/平尾夹角处的流动等方面都具有应用价值。目前,对于该三维流动的一些现象和规律的研究还有待深入。本文采用理论分析和数值模拟相结合的研究方法,从定常到非定常,从无粘流到粘性流,对三维激波相互作用的双楔面流动进行一系列多角度的研究和探讨。论文具体研究内容概括如下:\n 1)作为后续三维问题研究的铺垫,首先研究了二维非对称运动激波相互作用问题。利用激波动力学和激波极曲线,提出了该二维问题的理论分析方法。通过该方法,得出了各种激波相互作用构造组合,以及各种构造组合的分布范围,并通过数值模拟加以验证。讨论了双解区内的激波相互作用构造,并发现了几种新的激波相互作用结构。\n 2)对于三维双楔面定常激波相互作用结构,提出了理论分析方法,即在特定方向上将该三维定常激波问题“降维”为二维非定常激波问题进行分析。利用该方法,分析得出了三维对称及非对称双楔面激波相互作用各种构型的分布范围,并加以数值验证。同时,分析得出了不同两楔面间夹角以及不同前缘后掠角下各激波相互作用构型的分布范围。此外,通过数值模拟探讨了双解区内规则一马赫构型间的转变特性,发现该转变只遵循于vonNeumann准则,而双解区内并没有出现迟滞现象。\n 3)通过数值模拟研究了三维双楔面定常粘性流动,分析了不同激波相互作用构型在层流和湍流流场中的波系结构,发现了层流和湍流边界层分离形成的多涡和单涡结构。同时,探讨了不同激波相互作用构型在粘性流动中的总压损失,以及雷诺数和轴向位置对总压损失的影响。\n 4)通过数值模拟研究了三维双楔面非定常激波的反射,分析了不同激波马赫数和楔面倾角下三维马赫干的不同构造及其形成原因,探讨了三维规则反射和三维马赫反射所具有的不同波系结构。另外,发现了一种非典型的三维马赫干结构,并讨论了其形成范围。

关键词：三维双楔面激波相互作用三维马赫干数值模拟复杂流动

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扰动与真实激波相互作用的数值模拟

扰动与真实激波相互作用的数值模拟

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中国力学大会——2013

作者：李诗一李启兵符松清华大学航天航空学院

使用UGKS对跨流域流动中简单扰动与一维正激波之间的相互作用进行了数值模拟,在综合考虑高马赫数下的激波内部真实结构的基础上来研究扰动穿过激波后幅值被放大的规律。上游给定的扰动形式为连续流动中定义的线性声波。首先考察了扰动... 详细信息

使用UGKS对跨流域流动中简单扰动与一维正激波之间的相互作用进行了数值模拟,在综合考虑高马赫数下的激波内部真实结构的基础上来研究扰动穿过激波后幅值被放大的规律。上游给定的扰动形式为连续流动中定义的线性声波。首先考察了扰动在均匀流动中的演化,发现流场中逐渐发展出了传统定义的声波扰动外其他形式

关键词：激波相互作用数值模拟

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脉冲能量沉积增强超声速射流/激波相互作用掺混的数值研究

脉冲能量沉积增强超声速射流/激波相互作用掺混的数值研究

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中国航天第三专业信息网第三十九届技术交流会暨第三届空天动力联合会议

作者：刘凡严红西北工业大学动力与能源学院陕西省航空发动机内流动力学重点实验室先进航空发动机协同创新中心

本文数值研究了脉冲能量沉积对超声速射流与斜激波相互作用后掺混性能的控制效果。马赫数为1.05和1.76的低密度射流同向射入马赫数为2.5的来流中,射流处于完全膨胀状态,随后与20度压缩斜面所产生的斜激波相互作用。对比激励流场(加入脉... 详细信息

本文数值研究了脉冲能量沉积对超声速射流与斜激波相互作用后掺混性能的控制效果。马赫数为1.05和1.76的低密度射流同向射入马赫数为2.5的来流中,射流处于完全膨胀状态,随后与20度压缩斜面所产生的斜激波相互作用。对比激励流场(加入脉冲能量沉积后)与基础流场,结果表明:脉冲能量沉积的加入,显著地提高了射流的掺混效率。主要的机理有:(1)流场中压力梯度与密度梯度的不同向所产生的斜压力矩,促进了射流剪切层内大尺度涡结构的产生,从而增强射流的掺混;(2)脉冲能量沉积所产生的高温区与激波相互作用所诱发的涡对结构对射流剪切层具有抽吸作用,促使射流剪切层大尺度结构的形成,从而增强混合;(3)涡对结构在流场下游与射流相互融合,进一步促进掺混。同时采用射流宽度和总压恢复系数对激励流场的掺混效果进行评估。

关键词：激波相互作用马赫数数值研究

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磁流体中间激波的相互作用

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空间科学学报 1998年第3期18卷 193-199页

作者：胡小龙胡友秋中国科学技术大学地球和空间科学系合肥230026

本文讨论磁流体中间激波的相互作用规律．主要结论：中间激波汇合的产物为后向快简单波、后向慢简单波或慢激波、接触间断、前向慢激波和前向快激波，其中后向波成份和接触间断很弱．当左（右）激波较强时，中国激波碰撞产物为后（前）... 详细信息

本文讨论磁流体中间激波的相互作用规律．主要结论：中间激波汇合的产物为后向快简单波、后向慢简单波或慢激波、接触间断、前向慢激波和前向快激波，其中后向波成份和接触间断很弱．当左（右）激波较强时，中国激波碰撞产物为后（前）向快激波、后（前）向慢简单波或慢激波、负（正）切向间断、前（后）向慢简单波和前（后）向快激波．

关键词：磁流体中间激波激波相互作用太阳风

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内转式进气道流动中的激波及相互作用研究

内转式进气道流动中的激波及相互作用研究

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作者：李一鸣中国科学技术大学

学位级别：博士

进气道作为超燃冲压发动机捕获并压缩来流的重要气动部件,对吸气式高超声速飞行器气动布局和性能至关重要。三维内转式进气道以其压缩效率高、润湿面积小、以及易于实现从飞行器前体向圆形燃烧室过渡等优势,成为研究的热点之一。然而,... 详细信息

进气道作为超燃冲压发动机捕获并压缩来流的重要气动部件,对吸气式高超声速飞行器气动布局和性能至关重要。三维内转式进气道以其压缩效率高、润湿面积小、以及易于实现从飞行器前体向圆形燃烧室过渡等优势,成为研究的热点之一。然而,内转式进气道复杂的几何结构,会产生多种形式的曲面激波(如压缩面激波、唇口激波、分离激波、再附激波等),使其流动明显有别于传统二元进气道,具有三维流动的特殊性和复杂性,尤其是弯曲激波和激波/边界层干扰更是增加了三维复杂特征。因此,以往在二维流场中有关平面激波及其与边界层相互作用的机理和规律认识,难以直接应用于内转式进气道中。目前关于内转式进气道的研究还很不充分,尤其是在基本特征认识中起关键支撑作用的内转式进气道流场实验观测更是匮乏。为此,发展了针对内转式进气道进行流场观测的实验方法,借助数值模拟,对于实验中观察到的内转式进气道中的典型流场结构展开分析。进一步,针对进气道中普遍存在的复杂的弯曲激波与弯曲壁面的干扰问题进行解耦,突出重点,分解难点,将入射激波简化为平面斜激波,以着重体现凹柱面的弯曲壁面在反射过程中的作用。首先,提出了一种分段显示的内转式进气道内流场观测方法,可分段获取截断剖面处的内流场结构,通过多段组合进而融合出内流道整体空间结构信息。发展了适用于激波风洞的平面激光散射(PLS)技术,利用水蒸气在喷管中凝结产生的纳米级颗粒作为示踪粒子。相关的性能测试和分析表明,PLS方法在高超声速流动研究中是一种有效的流动显示方法,通过合理的布置实验光路,实现了对于三维内转式进气道流场的实验观测。此外,通过压敏漆(PSP)技术,实现对模型表面压力分布开展面测量,获得壁面压强分布信息,再结合纹影、PLS等不同方法,可以从多方位获得流场信息,以有助于相关认识从片面走向全面。其次,在对内转式进气道流场的实验观测基础上,借助数值模拟,实现了内转式进气道的弯曲壁面内流道复杂流场结构较为完整的刻画,内转式进气道唇口V形钝前缘处的复杂波系干扰,不仅造成极高的热力载荷,而且在内外两侧均形成反向流向涡对(CVP),其影响将延伸至较远的下游区域;此外,内流道中前体压缩面侧的较大范围低速区的形成不仅与长距离的前体压缩面边界层发展有关,同时也包含了唇口内侧激波与弯曲侧壁相互作用所引起的侧壁边界层向底部聚集的作用。此外,采用无粘数值模拟,考察了斜激波在凹柱面上反射所产生的三维波系结构,结合局部二维化分析方法,对激波在凹柱面上的规则-马赫反射类型转变规律进行了一定程度的预测和分析。研究发现,在凹柱面侧壁主要呈现马赫反射的特征,而对称面附近区域则更易于出现规则反射,其间的过渡区域伴随有桥激波、剪切层等复杂结构。随着入射斜激波强度的增加,规则反射区逐步减小乃至消失,此时对称面处的反射类型将由规则反射转变成马赫反射,进而出现全马赫反射模式,对称面附近接近正激波压缩效果的马赫杆波后出现高压低速区,该区域不仅总压损失显著,而且流场不均匀性也很明显。因此,鉴于全马赫反射的诸多不利影响,建议在内流道设计和运行中应尽量避免。

关键词：高超声速流动内转式进气道激波相互作用平面激光散射反向流向涡对

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激波与物体相互作用的数值模拟

激波与物体相互作用的数值模拟

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第六届全国计算流体力学会议

作者：陆夕云庄礼贤中国科学技术大学

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高超声速计算中的气体动理学格式

引用

航空学报 2015年第1期36卷 135-146页

作者：徐昆陈松泽香港科技大学数学系

回顾了高超声速连续流部分的计算流体力学(CFD)方法,总结了近些年兴起的气体动理学格式。阐述了该格式的构造机制,强调了将物理规律直接用于构造数值方法的思路。结合一些应用实例,例如激波相互作用、激波边界层相互作用以及边界层分离... 详细信息

回顾了高超声速连续流部分的计算流体力学(CFD)方法,总结了近些年兴起的气体动理学格式。阐述了该格式的构造机制,强调了将物理规律直接用于构造数值方法的思路。结合一些应用实例,例如激波相互作用、激波边界层相互作用以及边界层分离等高超声速问题,说明了这种构造思路给数值模拟带来的优点。从高超声速的发展历程来看,气体动理学格式的构造过程包含了更基础的物理规律,而且具有多尺度的特性。这些特性有助于研究复杂的高超声速问题。介观或者微观角度直接构造数值方法的发展趋势为高超声速计算工具指出了可能的发展方向。

关键词：高超声速气体动理学格式滑移边界条件激波相互作用激波边界层干扰

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高超声速波系结构的彩色纹影显示技术

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红外与激光工程 2014年第6期43卷 1710-1714页

作者：王殿恺洪延姬李倩叶继飞中国人民解放军装备学院激光推进及其应用国家重点实验室北京101416 清华大学航天航空学院北京100083

针对高超声速流场波系结构复杂、激波相互作用强、激波强度差别大等特点,发展了非侵入式、高灵敏度的彩色纹影流场显示技术,结合彩色滤光片设计技术和高速摄影技术,将彩色纹影系统的空间分辨率提高至0.1mm量级,时间分辨率达到1s量级。... 详细信息

针对高超声速流场波系结构复杂、激波相互作用强、激波强度差别大等特点,发展了非侵入式、高灵敏度的彩色纹影流场显示技术,结合彩色滤光片设计技术和高速摄影技术,将彩色纹影系统的空间分辨率提高至0.1mm量级,时间分辨率达到1s量级。在高超声速激波风洞中分别研究了斜激波相互作用产生的正规反射和马赫反射激波结构,以及斜激波与弓形激波相互作用产生的IV型激波干扰,得到了清晰的彩色纹影照片,细致展现了待测流场的复杂结构,证明了该彩色纹影技术能够为高超声速流场诊断提供有力的技术支撑。

关键词：彩色纹影高超声速激波相互作用流场诊断

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