高温气体效应下流动转捩及超声速模态的线性演化 被引量：1

1

作者 赵洲源 陈贤亮 +1 位作者 王亮 符松 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2024年第4期75-83,I0002,共10页

对转捩的精确预测已成为飞行器气动设计的关键环节,然而转捩问题相当复杂并对诸多因素敏感。在超高速高温流动中,转捩和高温气体效应深度耦合,特别是在激波、壁面附近和分离区等速度梯度很大的区域,热化学过程对流动转捩的影响不容忽视... 对转捩的精确预测已成为飞行器气动设计的关键环节,然而转捩问题相当复杂并对诸多因素敏感。在超高速高温流动中,转捩和高温气体效应深度耦合,特别是在激波、壁面附近和分离区等速度梯度很大的区域,热化学过程对流动转捩的影响不容忽视。在自然转捩过程中,不同的扰动形式在流场中的发展各不相同,进而对转捩进程造成的影响也不同。同时,超高速边界层内存在多种模态,其中第二模态下游区域出现的不稳定的超声速模态值得关注和研究。本文通过求解线性抛物化稳定性方程(LPSE)研究了高温气体效应下流动转捩及超声速模态的演化发展。结果表明:与量热完全气体流动相比,考虑热化学过程的流动使得温度边界层更薄,类似“冷壁”的作用,进而使得扰动的超声速模态更容易出现;分子振动平衡使得流动的温度边界层进一步变薄,即使在较高的壁温条件下,扰动的超声速模态依然存在;同时,低频扰动下的超声速模态更不稳定,流动易出现转捩。此外,马赫数20、半顶角6°的尖楔绕流算例中,“冷壁”和低频扰动下的超声速模态在特定扰动波角下会出现新的变化。 展开更多

关键词 高温气体效应 转捩 扰动频率 扰动波角 超声速模态 流动稳定性

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数值耗散对压气机流动分离涡模拟的影响研究

2

作者 田铖 江思雅 符松 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期145-152,共8页

分离涡模拟DES是压气机流动模拟中常用的高保真湍流模式。为了使DES准确解析湍流,数值耗散必须限制在合理范围内。然而,当前的压气机流动DES类研究工作中仍然普遍采用高耗散的迎风格式。本文首先基于DES类方法计算的各向同性衰减湍流结... 分离涡模拟DES是压气机流动模拟中常用的高保真湍流模式。为了使DES准确解析湍流,数值耗散必须限制在合理范围内。然而,当前的压气机流动DES类研究工作中仍然普遍采用高耗散的迎风格式。本文首先基于DES类方法计算的各向同性衰减湍流结果,定量比较了多种不同数值格式的耗散,证实了高耗散迎风格式严重低估中高波数湍流能量。高阶重构格式可以一定程度上改善该问题,但能量耗散仍然过高。本文在高阶重构的基础上,进一步引入自适应耗散函数修改Riemann求解器,构造了自适应耗散格式。该格式在全波数范围都能准确地预测湍流能谱。将该格式配合DES类方法模拟跨声速离心压气机流动,其预测的压比相比于三阶迎风格式,更加接近实验结果。此外,自适应耗散格式显著提高了中小尺度流动结构的分辨率。分析表明,在使用DES类方法模拟压气机流动时,有必要采用数值耗散较低的离散格式,以准确预测压气机总体性能和流动结构。本文构造的自适应耗散格式是一种良好选择。 展开更多

关键词 压气机 分离涡模拟DES 数值耗散 迎风格式 自适应耗散格式

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近水面水下爆炸的数值研究 被引量：22

3

作者 符松 王智平 +2 位作者 张兆顺 崔桂香 李润珊 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 1995年第3期267-276,共10页

近水面水下爆炸后形成的冲击波很快与空气一水的自由界面相互作用，产生折射激波和反射稀疏波，这些波在形成初期是规则的，但很快转变为不规则波。伴随冲击波与自由界面的相互作用，水面要上升直至被炸开。这些复杂的物理现象对数值计... 近水面水下爆炸后形成的冲击波很快与空气一水的自由界面相互作用，产生折射激波和反射稀疏波，这些波在形成初期是规则的，但很快转变为不规则波。伴随冲击波与自由界面的相互作用，水面要上升直至被炸开。这些复杂的物理现象对数值计算提出了很高的要求。本文采用近期发展起来的位标函数方法以及高精度的ＮＮＤ格式来数值模拟冲击波、自由界面的运动及其相互作用，获得了成功，近水面水下爆炸时的一系列复杂的物理现象均得到了合理的再现。与现有的跟踪自由界面运动的方法相比较，本文方法更简洁，更实用。 展开更多

关键词 冲击波 自由界面 折射波 稀疏波 水下爆炸

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无壁面参数低雷诺数非线性涡黏性模式研究 被引量：7

4

作者 符松 郭阳 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2001年第2期145-152,共8页

建立了一个低雷诺数的非线性涡黏性湍流模式，该模式的一个显著特征是它不包含壁面 参数（如ｙ＋，ｎ等），因而特别适用于复杂几何流场的计算，本模式在几种包括回流、分离、激 波等典型流动中进行了验证，结果令人满意。

关键词 雷诺应力 湍流模式 非线性涡黏性模式 低雷诺数模式

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剪切湍流大尺度相干结构的模式研究 被引量：2

5

作者 符松 安智勇 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第1期1-8,共8页

发展了一种计算剪切湍流大尺度相干结构的新模式．该模式的基础是认为大尺度相干结构为湍流场中流体脉动能量增长最快的那部分，且包含大部分的湍流脉动能量．在此基础上。通过对湍流相干能量方程的推演。建立了描述大尺度相干结构的特... 发展了一种计算剪切湍流大尺度相干结构的新模式．该模式的基础是认为大尺度相干结构为湍流场中流体脉动能量增长最快的那部分，且包含大部分的湍流脉动能量．在此基础上。通过对湍流相干能量方程的推演。建立了描述大尺度相干结构的特征控制方程，并应用Ｃｈｅｂｙｓｈｅｖ多项式方法求得湍流相干能量的最大增长率在波数空间的分布，从而获得对应的大尺度相干结构．应用该模式研究了槽流和一自然对流中的大尺度相干结构，得到的近壁区流动结构与实验现象十分接近． 展开更多

关键词 大尺度湍流 相干结构 湍流模式 剪切湍流 相干能量方程 槽流 自然对流 近壁区流动结构 流体力学

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三维分区算法在复杂多连域湍流问题中的应用 被引量：1

6

作者 符松 翟志强 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第1期20-25,共6页

提出并实现了一种适合于任意曲线坐标系下非交错网格系统的流体力学数值模拟的三维分区算法 ,通过三维立方块绕流问题对其进行了考证和优化工作 ,证明有良好、稳定的工作性能。在此基础上 ,将该算法有效地应用到了具有典型多连域特征的... 提出并实现了一种适合于任意曲线坐标系下非交错网格系统的流体力学数值模拟的三维分区算法 ,通过三维立方块绕流问题对其进行了考证和优化工作 ,证明有良好、稳定的工作性能。在此基础上 ,将该算法有效地应用到了具有典型多连域特征的涉及内外流耦合作用的串列双空气冷却塔定常绕流流动问题 。 展开更多

关键词 数值模拟 分区算法 多连域 空冷塔 绕流 流体力学 湍流

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湍流──达·芬奇的科学追求 被引量：2

7

作者 符松 《力学与实践》 CSCD 北大核心 2000年第4期77-79,共3页

通过达·芬奇的几幅有关流体运动的素描来探讨这位文艺复兴时期的艺术大师对湍流问题的思考．达·芬奇对流体力学的主要贡献包括：三维不定常流场显示，钝体绕流，涡运动等．

关键词 达.芬奇 湍流 文艺复兴时期 流体力学 艺术

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概率密度函数湍流二阶矩封闭模式

8

作者 符松 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 1995年第1期19-27,共9页

Ｈａｗｏｒｔｈ和Ｐｏｐｅ￣［１，２］应用概率密度函数方法，通过描述流体粒子速度变化的一般方程建立了一个控制湍流运动的普化Ｌａｎｇｅｖｉｎ模式（ＧｅｎｅｒａｌｉｚｅｄＬａｎｇｅ－ｖｉｎＭｏｄｅｌ，简作ＧＬＭ）。本文对与... Ｈａｗｏｒｔｈ和Ｐｏｐｅ￣［１，２］应用概率密度函数方法，通过描述流体粒子速度变化的一般方程建立了一个控制湍流运动的普化Ｌａｎｇｅｖｉｎ模式（ＧｅｎｅｒａｌｉｚｅｄＬａｎｇｅ－ｖｉｎＭｏｄｅｌ，简作ＧＬＭ）。本文对与这一模式相对应的二阶矩封闭模式进行了重新整理，揭示了该模式的非线性特性。ＧＬＭ同时被应用于强旋流诱导涡流场的计算，以检验其对复杂湍流场的再现能力，计算结果与实验、ｋ─ε模式和常用的基准二阶矩模式计算结果进行了比较。 展开更多

关键词 湍流 二阶矩封闭模式 概率密度函数 旋流

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翼型动态失速的数值研究 被引量：25

9

作者 钱炜祺 符松 蔡金狮 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2001年第4期427-433,共7页

用不可压缩流动的求解算法 ,结合WilcoxDC提出的k ω模式和k ωSST湍流模式 ,对翼型的动态失速进行了数值模拟。通过对典型的振荡翼型轻失速和深失速算例的计算结果分析可以看出 :(1)绕动态失速翼型的流场结构十分复杂 ,轻失速和深失速... 用不可压缩流动的求解算法 ,结合WilcoxDC提出的k ω模式和k ωSST湍流模式 ,对翼型的动态失速进行了数值模拟。通过对典型的振荡翼型轻失速和深失速算例的计算结果分析可以看出 :(1)绕动态失速翼型的流场结构十分复杂 ,轻失速和深失速在流动特性上有很大区别。计算结果显示 :轻失速主要是由于后缘分离引起 ,分离涡的影响范围主要是在后缘附近。而深失速则首先形成很大的前缘分离涡 ,该分离涡在翼型表面上运动 ,并诱发出二次分离涡 ,引起翼型升、阻力系数的显著变化。 (2 )对于动态失速的翼型绕流 ,k ωSST湍流模式是较为有效的 。 展开更多

关键词 翼型 动态失速 轻失速 深失速 k-ωSST湍流模式 数值模型

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横向风影响下空冷塔内外流场的数值研究 被引量：21

10

作者 唐革风 苏铭德 符松 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 1997年第3期328-336,共9页

用有限体积方法对有横向自然风环境下空冷塔的三维湍流流场及温度场进行了数值模拟，计算中采用了标准k-ε湍流模式，对结果的分析揭示出刮风时空冷塔散热能力下降的主要原因，可为进一步提出防风措施提供理论依据。

关键词 横向风 数值模拟 流场 空气冷却 冷却塔

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采用RANS/LES混合方法研究分离流动 被引量：16

11

作者 肖志祥 陈海昕 +1 位作者 李启兵 符松 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第2期218-222,共5页

采用结合湍流模式和大涡模拟(LES)的混合方法数值模拟Aerospatial A-profile翼型以及细长椭球体大迎角分离流动。该类混合方法比较适于模拟分离流动:近壁区附体流动采用湍流模式,而远离物面分离区域内的大尺度运动则用LES方法。通过计... 采用结合湍流模式和大涡模拟(LES)的混合方法数值模拟Aerospatial A-profile翼型以及细长椭球体大迎角分离流动。该类混合方法比较适于模拟分离流动:近壁区附体流动采用湍流模式,而远离物面分离区域内的大尺度运动则用LES方法。通过计算和实验结果的对比,混合方法切实可行并具有很大的发展潜力。 展开更多

关键词 RANS/LES混合方法 分离流动 湍流模式

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过氧化氢加酒精补燃气体发生器实验研究 被引量：6

12

作者 陈志强 廖达雄 +1 位作者 刘宗政 符松 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第9期1409-1412,共4页

介绍了过氧化氢催化分解气体加酒精补燃以提高气体发生器排气温度的理论计算和分析方法,并建立了一套实验研究装置。装置中质量分数为90%的过氧化氢溶液由高压气挤推,通过催化床完成催化分解,产生高温气体;质量分数为97%的酒精溶液经由... 介绍了过氧化氢催化分解气体加酒精补燃以提高气体发生器排气温度的理论计算和分析方法,并建立了一套实验研究装置。装置中质量分数为90%的过氧化氢溶液由高压气挤推,通过催化床完成催化分解,产生高温气体;质量分数为97%的酒精溶液经由分布喷嘴喷入过氧化氢分解气体中发生自燃,从而提高气体温度。实验研究了采用不同酒精喷入形式和参数对气体发生器排气温度均匀性的影响。结果表明:利用沿气体发生器燃烧室周向分布的多喷嘴进行酒精喷注,并与高浓度过氧化氢催化分解气体进行混合燃烧的方法,能够有效提高气体发生器的排气温度,并得到均匀的排气温度场。 展开更多

关键词 气体发生器 引射器 燃烧 过氧化氢 酒精 实验

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流向强迫振荡圆柱绕流的涡脱落模态分析 被引量：11

13

作者 张宇飞 肖志祥 符松 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第3期408-416,共9页

通过求解采用ALE方法描述的运动坐标系Navier-Stokes方程组,分析均匀来流下雷诺数为150的静止和流向振荡的圆柱绕流．主要研究了强迫振荡频率和较大振幅比(A／D=0．3～1．2)对圆柱升力、阻力变化特性以及涡脱落模态的影响．研究表明,流... 通过求解采用ALE方法描述的运动坐标系Navier-Stokes方程组,分析均匀来流下雷诺数为150的静止和流向振荡的圆柱绕流．主要研究了强迫振荡频率和较大振幅比(A／D=0．3～1．2)对圆柱升力、阻力变化特性以及涡脱落模态的影响．研究表明,流向振荡圆柱绕流存在多种涡脱落模态,如对称S以及反对称A-Ⅰ, A-Ⅲ,A-Ⅳ等多种形式;比较研究结果,拓展了各模态下对应的锁定区域,并将其分为5个子区;A-Ⅰ模态中圆柱受力较以前所知更复杂;通过分析计算结果,发现最大加速度比Afc2／Dfs02可能是涡脱落模态(尤其是对称S模态)最有效的控制参数． 展开更多

关键词 圆柱绕流 ALE方法 流向振荡 涡脱落模态 最大加速度比

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横风下空冷塔单塔与双塔流场特性及相关改进方案的实验比较研究 被引量：8

14

作者 翟志强 符松 朱克勤 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 1999年第1期30-38,共9页

本文通过模型实验手段，比较研究了横风下空冷塔单塔与双塔的空气流场特征，较为系统地揭示了横风对空冷塔及塔群空气动力场的主要影响原因，在此基础上，比较研究了多种简洁有效的改善单双塔流场的措施，并提出了相应的工程实施建议。

关键词 空冷塔 横风 空气流场 模型实验 流场 双塔 单塔

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串列双圆柱绕流问题的数值模拟 被引量：39

15

作者 刘松 符松 《计算力学学报》 CAS CSCD 2000年第3期260-266,共7页

本文运用有限体积方法 ,对绕串列放置的双圆柱的二维不可压缩流动进行了数值计算。为研究两圆柱不同间距对圆柱间相互作用和尾流特征的影响 ,选取间距比L / D(L为两圆柱中心间的距离 ,D为圆柱直径 )在 1.5～ 5.0之间每隔 0 .5共八个有... 本文运用有限体积方法 ,对绕串列放置的双圆柱的二维不可压缩流动进行了数值计算。为研究两圆柱不同间距对圆柱间相互作用和尾流特征的影响 ,选取间距比L / D(L为两圆柱中心间的距离 ,D为圆柱直径 )在 1.5～ 5.0之间每隔 0 .5共八个有代表性的间距进行了计算模拟。计算均在 Re =2 0 0条件下进行。计算结果表明 :对该绕流问题 ,流动特征在很大程度上取决于间距的大小。且间距存在一临界值 ,间距比从小于临界值变化到大于临界值将带来一些流动动力学量的突然变化 ,如下游圆柱阻力系数Cd2 、两圆柱升力系数振幅 CL 以及 Strouhal数的突然增大等 (在间距很小的情况下 ,后一圆柱甚至会出现阻力系数为负的现象 )。反映涡脱落频率的 Strouhal数 ,对于上下游圆柱来说基本相同 ,尽管两圆柱后的涡脱落并非一致。 展开更多

关键词 串列双圆柱 涡脱落 数值模拟 绕流

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竖直平板间自然对流大尺度相干结构的POD分析 被引量：13

16

作者 何江 符松 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2003年第4期385-392,共8页

POD方法是研究湍流相干结构的有效手段。将该方法应用于竖直平板间自然对流的问题,考虑到流场的热耦合性,采取了速度场与温度场相关联的POD分析。研究表明,该流场具有显著的结构性,流场中的主要含能流动形态为大尺度螺旋涡与纵向涡结构... POD方法是研究湍流相干结构的有效手段。将该方法应用于竖直平板间自然对流的问题,考虑到流场的热耦合性,采取了速度场与温度场相关联的POD分析。研究表明,该流场具有显著的结构性,流场中的主要含能流动形态为大尺度螺旋涡与纵向涡结构。用POD分析方法,得到广义“能量”在各模态间的分布,发现其分布有比较明显的收敛性。通过POD方法重构流场,可以用较少的模态捕捉到该流场的主要信息。 展开更多

关键词 相干结构 POD分析 自然对流 羽流结构 螺旋涡 湍流 竖直平板 热耦合性 流场 大尺度结构

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一种适用于超音速边界层的湍流转捩模式 被引量：20

17

作者 王亮 符松 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第2期162-168,共7页

建立一种合理反映扰动模态和可压缩性影响的新型k-ω-γ转捩模式.其主要特点为:(1)假设脉动动能k由湍流脉动部分和非湍流脉动部分组成,且在模化后者时采用了稳定性分析的结果;(2)在间歇因子γ方程的源项中,构造了具有"自动判断转... 建立一种合理反映扰动模态和可压缩性影响的新型k-ω-γ转捩模式.其主要特点为:(1)假设脉动动能k由湍流脉动部分和非湍流脉动部分组成,且在模化后者时采用了稳定性分析的结果;(2)在间歇因子γ方程的源项中,构造了具有"自动判断转捩起始位置"功能的函数;(3)通过构造新型的物面法向长度尺度,保证了模式中所有的表达式均由当地变量构成,可以方便地应用于现代CFD程序之中.该模式在亚音速、超音速和高超音速条件下的边界层流动中进行了验证.计算结果表明,该模式可应用于较宽马赫数范围内的自然转捩以及旁路转捩过程,所具有的捕捉流动转捩的性能优于国际上的现有模式. 展开更多

关键词 超音速边界层 转捩 湍流模式 间歇因子 线性稳定性理论

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不同多相流模型在航行体出水流场数值模拟中的应用 被引量：29

18

作者 魏海鹏 符松 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2015年第4期48-52,共5页

基于VOF和Mixture两种均相流模型,并结合输运方程类空化模型、k-ε湍流模型和动网格技术,针对圆柱形航行体出水过程进行了数值模拟,获得了无空化、带空泡两种状态下航行体出水过程中的多相流物理景象和表面压力变化历程。根据计算结果... 基于VOF和Mixture两种均相流模型,并结合输运方程类空化模型、k-ε湍流模型和动网格技术,针对圆柱形航行体出水过程进行了数值模拟,获得了无空化、带空泡两种状态下航行体出水过程中的多相流物理景象和表面压力变化历程。根据计算结果分析了VOF模型、Mixture模型在多相流界面捕捉、压力计算等方面的异同,并给出了两种模型的适用范围,在理论研究和工程应用上都具有重要意义。 展开更多

关键词 VOF模型 Mixture模型 水下航行体 带空泡出水

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深水强爆炸的数值模拟 被引量：5

19

作者 崔桂香 潘岩 +1 位作者 张兆顺 符松 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 1995年第2期117-124,共8页

本文采用ＮＮＤ格式求解Ｅｕｌｅｒ方程组，模拟深层水域强爆炸以及冲击波固壁反射后的流场。

关键词 水下强爆炸 数值模拟 激波反射 冲击波

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激波/边界层干扰流动数值模拟格式的应用研究 被引量：2

20

作者 肖志祥 陈海昕 +1 位作者 李凤蔚 符松 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第6期800-805,共6页

通过 Newton类型的伪时间子迭代格式实现第 n时间层至第 n+ 1时间层的精确推进 ,发展了一种具有二阶时间精度、全隐式 LU- SGS- τTS方法求解雷诺平均 Navier- Stokes方程组( RANS) ;同时还对比了显式四步 R- K- τTS和原始 LU- SGS方... 通过 Newton类型的伪时间子迭代格式实现第 n时间层至第 n+ 1时间层的精确推进 ,发展了一种具有二阶时间精度、全隐式 LU- SGS- τTS方法求解雷诺平均 Navier- Stokes方程组( RANS) ;同时还对比了显式四步 R- K- τTS和原始 LU- SGS方法的计算结果。采用改进的Jameson中心、Van Leer和 Roe格式对 N- S方程组的对流项进行空间离散 ;迎风格式通过MUSCL插值提高格式精度 ,并采用光滑且连续可微的通量限制器消除求解过程中的数值振荡。利用上述时间方法和空间格式进行组合 ,分别对二维翼型、三维机翼激波 /边界层干扰流动中的几个极具挑战性的状态进行模拟 ,通过结果相互间及与实验结果的对比 。 展开更多

关键词 τTS(pseudo-time sub-iteration)方法 激波/边界层干扰 MUSCL(Monotone UPSTREAM Centered Scheme for CONSERVATION Laws)

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