基于立方型气体状态方程的激波风洞准一维流动数值研究

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作者 张洲铭 李贤 +3 位作者 朱雨建 李祝飞 龚红明 罗喜胜 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期99-115,共17页

采用基于立方型气体状态方程的准一维流动数值模拟方法研究了反射式高焓激波风洞的真实气体流动,重点关注了高压真实气体效应对风洞全场流动时空结构和驻室区气流参数的影响,并以理论分析揭示了高压真实气体效应对激波管内流动的作用机... 采用基于立方型气体状态方程的准一维流动数值模拟方法研究了反射式高焓激波风洞的真实气体流动,重点关注了高压真实气体效应对风洞全场流动时空结构和驻室区气流参数的影响,并以理论分析揭示了高压真实气体效应对激波管内流动的作用机理。研究表明:对于以冷高压气体驱动的激波风洞,使用考虑分子体积和分子间作用力的真实气体状态方程能够更准确地描述气体的状态和风洞内的流动状况。高压真实气体效应主要在冷驱动气体中发生作用,其作用效果主要是使当地声速增大,从而使得入射稀疏波和反射稀疏波的传播速度加快;另一方面,高压气体效应在高温气体效应较显著的被驱动气体中作用微弱,且对激波管产生激波的强度和激波后的流动状态影响甚微。稀疏波的加快传播改变了激波管波系的相干时空关系。提前抵达的稀疏波可在一定情况下侵蚀激波风洞的有效试验时间。对于所测试的激波风洞构型,在150 MPa氢气驱动110 kPa氮气的工况下,高压效应导致的有效试验时间缩短约38%。适当加长驱动段长度和采用高温气体驱动均可有效减弱高压真实气体效应的影响。 展开更多

关键词 激波风洞 高压真实气体效应 立方型气体状态方程 准一维数值模拟 有效试验时间

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变几何进气道不起动流场非定常特性数值研究

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作者 赵书辉 关奔 +1 位作者 王革 罗喜胜 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期132-144,共13页

为研究变几何进气道在不起动状态下的非定常流动现象,利用二维非定常数值计算方法对唇罩可前移的进气道流场进行模拟,探究唇罩位置变化对高超声速进气道不起动流场非定常特性的影响。对比了唇罩位于高马赫数位置及低马赫数位置时的进气... 为研究变几何进气道在不起动状态下的非定常流动现象,利用二维非定常数值计算方法对唇罩可前移的进气道流场进行模拟,探究唇罩位置变化对高超声速进气道不起动流场非定常特性的影响。对比了唇罩位于高马赫数位置及低马赫数位置时的进气道流动振荡情况,并对其流动振荡特性进行研究。结果表明,在唇罩位于高马赫数位置时,流动振荡幅度随来流马赫数升高明显增大,流量振荡幅值由Ma=4.0工况的0.8 kg/s增大至Ma=4.6工况的2.7 kg/s。而在唇罩位于低马赫数位置时,流动振荡幅度随来流马赫数升高反而逐渐减小。进气道中的小分离区与激波串会导致壁面压力的急剧上升,引发压力的非线性变化。在Ma=4.6工况下,壁面无量纲压强峰值在短时间内从20急剧上升至50以上,而在流场变化较为缓和的Ma=3.3工况,压力峰值仅在12.4~15.74小范围波动。在Ma=4.6工况,进气道流动振荡规律与各壁面监测点基本一致,而Ma=3.3工况下的流动振荡规律则与唇口及喉道处监测点之间出现较大差异。这是因为唇罩前移后进气道内的气流流速增大至声速以上,阻碍了上下壁面间的扰动传播及振荡耦合,因此减弱了进气道内的流动振荡现象。 展开更多

关键词 高超声速 进气道 不起动 流动振荡 变几何

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可控肥皂膜气柱界面与激波相互作用的实验研究（英文） 被引量：5

3

作者 罗喜胜 王显圣 +1 位作者 陈模军 翟志刚 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2014年第2期7-13,26,共8页

基于肥皂膜技术提出了一种生成气柱界面的简单方法。形成的界面不需要支撑网格,因此初始条件可以很好地控制。在水平激波管中结合高速纹影开展了平面激波与二维或三维气柱界面作用的实验。纹影照片显示实验结果杂波更少,演变中的界面也... 基于肥皂膜技术提出了一种生成气柱界面的简单方法。形成的界面不需要支撑网格,因此初始条件可以很好地控制。在水平激波管中结合高速纹影开展了平面激波与二维或三维气柱界面作用的实验。纹影照片显示实验结果杂波更少,演变中的界面也比文献的结果更对称。此外,还特别研究了由极小曲面特征导致的三维效应,发现三维效应使界面的演变和发展变慢了。本研究将有助于更多了解三维性对Richtmyer-Meshkov不稳定性发展的影响。 展开更多

关键词 肥皂膜 RICHTMYER-MESHKOV不稳定性 极小曲面 激波-气柱相互作用

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矩方法及其在水凝结研究中的应用与发展 被引量：1

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作者 罗喜胜 曹赟 秦丰华 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2019年第2期169-185,共17页

矩方法(Method of Moments,MOM),又可以称作内部坐标矩方法,通过求解液滴尺寸分布函数对内部坐标的各阶矩的输运方程,反映粒子数量及尺寸分布的演化。在各种有关伴随凝结流动的数值方法中,矩方法兼顾了计算效率和液滴分布信息,因此被广... 矩方法(Method of Moments,MOM),又可以称作内部坐标矩方法,通过求解液滴尺寸分布函数对内部坐标的各阶矩的输运方程,反映粒子数量及尺寸分布的演化。在各种有关伴随凝结流动的数值方法中,矩方法兼顾了计算效率和液滴分布信息,因此被广泛应用于水凝结的研究。本文首先介绍了经典矩方法,综述了矩方法的最新发展。然后应用经典凝结矩方法,研究了伴随同质凝结的Prandtl-Meyer膨胀流动问题,计算发现随着来流水蒸气饱和度的提高,凝结诱导的激波由定常状态向非定常状态转变,出现自激振荡现象;进一步,将经典凝结矩方法推广到异质凝结领域。通过引入"瞬间活化"假设,简化了异质成核模型,将此方法应用到伴随异质凝结的激波管问题中,进行了参数研究,加深了对异质凝结和流动相互作用的认识;最后针对经典矩方法无法处理相间相互作用的问题,将经典矩方法中的矩方程改写为基于液相平均速度的形式,发展了一套考虑相间质量、动量、能量交换的矩方法,应用此方法研究了伴随同质凝结的旋涡运动问题,分析了旋涡中凝结的产生过程,以及凝结与流动相互作用对液相分布的影响,计算结果显示了凝结生成的液滴在离心力作用下离开旋涡中心的现象。 展开更多

关键词 相变 水蒸气 经典矩方法 异质凝结 瞬间活化 相间滑移

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激波与复杂流动专题序言

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作者 罗喜胜 司廷 《气体物理》 2022年第2期I0002-I0002,共1页

激波是指传播速度大于声速的扰动波波面前后流场速度、温度、压力等物理量呈现强间断.激波及其诱导的复杂流动广泛存在于核聚变能源、航空发动机、国防尖端武器等重大工程应用中已成为高速流动领域的重要前沿研究方向在高速空气动力学... 激波是指传播速度大于声速的扰动波波面前后流场速度、温度、压力等物理量呈现强间断.激波及其诱导的复杂流动广泛存在于核聚变能源、航空发动机、国防尖端武器等重大工程应用中已成为高速流动领域的重要前沿研究方向在高速空气动力学、涡动力学、流动稳定性、湍流生成演化机理等方面有着重大的科学意义.目前我国学科前沿研究和国家空天科技领域的重大需求带给激波和激波管领域的科技工作者一个新的机遇.然而由于在实际工程中存在极端环境条件已有实验数据非常有限缺乏深刻的物理机理认识深入开展与之相关的基础科学问题研究至关重要. 展开更多

关键词 科技工作者 流动稳定性 传播速度 基础科学问题 扰动波 激波管 学科前沿 物理机理

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反射激波冲击重气柱的RM不稳定性数值研究 被引量：15

6

作者 王显圣 司廷 +1 位作者 罗喜胜 杨基明 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第4期664-672,共9页

数值研究了二维气柱在入射激波以及反射激波作用下的Richtmyer-Meshkov(RM)不稳定性发展规律,采用有限体积法结合网格自适应技术的VAS2D程序,精确刻画激波和界面的演化.入射平面激波的马赫数为1.2,气柱界面内气体为六氟化硫(SF6),环境... 数值研究了二维气柱在入射激波以及反射激波作用下的Richtmyer-Meshkov(RM)不稳定性发展规律,采用有限体积法结合网格自适应技术的VAS2D程序,精确刻画激波和界面的演化.入射平面激波的马赫数为1.2,气柱界面内气体为六氟化硫(SF6),环境气体为空气,激波管的尾端为固壁.通过改变气柱与尾端之间的距离调节反射激波再次作用已经变形的气柱的时间,获得不同时刻下已经变形的气柱形态、界面尺寸以及环量演化受到反射激波的影响.结果表明,反射激波再次作用气柱时,气柱所处发展阶段不同,界面演化规律以及环量随时间的变化也不相同,反射激波与气柱相互作用过程中的涡量产生和分布与无反射情况差异较大,揭示了不同情况下界面演化的物理机理. 展开更多

关键词 RICHTMYER-MESHKOV不稳定性 气柱 反射激波 环量

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碳氢燃料超声速燃烧研究的新方法 被引量：5

7

作者 孙英英 司徒明 +3 位作者 韩肇元 罗喜胜 董绍彤 徐胜利 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第1期69-71,共3页

提出了一种采用激波风洞、激波管组合设备开展碳氢燃料超声速燃烧研究的实验方法。初步实验结果证实该方法切实可行。利用激波预热燃料并采用高温燃气流作为引导火焰可以将碳氢燃料的点火延迟缩短 ,火焰传播速度加快 ,有效解决了碳氢燃... 提出了一种采用激波风洞、激波管组合设备开展碳氢燃料超声速燃烧研究的实验方法。初步实验结果证实该方法切实可行。利用激波预热燃料并采用高温燃气流作为引导火焰可以将碳氢燃料的点火延迟缩短 ,火焰传播速度加快 ,有效解决了碳氢燃料点火延迟过长的问题。 展开更多

关键词 激波管风洞 碳氢燃料 超声速燃烧 超燃冲压发动机 点火延迟

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氢燃料燃烧加热风洞中水蒸气相变效应的数值研究 被引量：5

8

作者 郭向东 黄生洪 +2 位作者 吴颖川 罗喜胜 杨基明 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期932-941,共10页

为明晰氢燃料燃烧加热风洞中的水蒸气相变效应,采用同时考虑凝结和蒸发相变模型的多组分输运可压缩流动数值模拟方法,研究了超声速喷管内的水蒸气凝结过程以及凝结气流再蒸发对典型压缩构型(二维斜劈、三维斜劈和圆锥)流场参数及气动力... 为明晰氢燃料燃烧加热风洞中的水蒸气相变效应,采用同时考虑凝结和蒸发相变模型的多组分输运可压缩流动数值模拟方法,研究了超声速喷管内的水蒸气凝结过程以及凝结气流再蒸发对典型压缩构型(二维斜劈、三维斜劈和圆锥)流场参数及气动力的影响。结果表明:氢燃料燃烧加热风洞喷管气流中,水蒸气在较低总温条件下确实存在较大程度的凝结相变,但同时在斜劈激波压缩后也存在较强的蒸发相变;凝结会使喷管流场参数发生较大偏离,但再蒸发效应又会使气流经过斜劈压缩后趋近理想状态,趋近的程度受到压缩程度的影响。本文计算条件下,喷管内水蒸气相变导致出口参数偏差大于10%,但经过12°斜劈压缩后,流场参数以及表面气动力可恢复到理想状态的95%以上,此时相变的影响基本可以忽略。 展开更多

关键词 水蒸气 相变 高超声速流动 燃烧加热风洞 数值模拟

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燃烧加热风洞中水蒸气相变的数值研究 被引量：7

9

作者 程万 罗喜胜 杨基明 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第3期272-278,共7页

采用带有非平衡相变模型和考虑高温气体效应的平衡流动模型的数值方法,模拟了燃烧加热高超声速风洞中燃烧生成的水蒸气在喷管流动中发生相变的物理过程,研究了水蒸气凝结对下游流场参数的影响和凝结后气流进入试验段时尖劈模型斜激波后... 采用带有非平衡相变模型和考虑高温气体效应的平衡流动模型的数值方法,模拟了燃烧加热高超声速风洞中燃烧生成的水蒸气在喷管流动中发生相变的物理过程,研究了水蒸气凝结对下游流场参数的影响和凝结后气流进入试验段时尖劈模型斜激波后发生液滴蒸发两种典型情况。研究表明,凝结产生的潜热使试验气流参数偏离初始设定的风洞出口模拟流场;在流场中产生的凝结激波,将加剧凝结对风洞出口参数的均匀性的影响;对出口马赫数为6的喷管,为了模拟静温为220K的高超声速飞行环境,水蒸气的凝结将难以避免;带液滴试验气流经斜劈压缩后液滴蒸发,斜激波后气流热力学参数不能恢复到无相变时斜激波后的状态,将影响模型实验的测力等数据。 展开更多

关键词 高超声速流动 燃烧加热风洞 水蒸气 平衡流 凝结与蒸发

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柱形汇聚激波冲击球形重气体界面的实验研究 被引量：4

10

作者 王显圣 司廷 +1 位作者 罗喜胜 杨基明 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第3期473-480,共8页

采用高速纹影法实验研究了柱形汇聚激波与球形重气体界面相互作用的Richtmyer-Meshkov不稳定性问题.激波管实验段基于激波动力学理论设计,将马赫数为1.2的平面激波转化为柱形汇聚激波,气体界面由肥皂膜分隔六氟化硫(内)和空气(外)得到.... 采用高速纹影法实验研究了柱形汇聚激波与球形重气体界面相互作用的Richtmyer-Meshkov不稳定性问题.激波管实验段基于激波动力学理论设计,将马赫数为1.2的平面激波转化为柱形汇聚激波,气体界面由肥皂膜分隔六氟化硫(内)和空气(外)得到.采用高速摄影机在单次实验中拍摄激波运动的全过程,对柱形激波的形成进行了实验验证,并进一步观测了汇聚激波与球形气体界面相互作用过程中的波系发展和气体界面变形以及反射激波同已变形界面二次作用的流场演化.结果表明:当柱形汇聚激波穿过气泡界面以后,气泡左侧界面极点沿激波传播方向保持匀速运动,气泡右侧界面发展成为射流结构,气泡主体发展成为涡环结构;在反射激波的二次作用下,流场中无序运动显著增强并很快进入湍流混合阶段. 展开更多

关键词 柱形汇聚激波 RICHTMYER-MESHKOV不稳定性 球形气体界面 高速纹影法

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PIV技术在近水平油水两相流研究中的应用 被引量：3

11

作者 许明 凌杭建 +4 位作者 王鲁海 杨基明 罗喜胜 马庆华 赵铁柱 《实验流体力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期12-15,共4页

自行研制了用于油水两相流研究的PIV(粒子图像速度仪)实验系统。该实验平台主要用于研究近水平油井测量仪器内的油水两相管流。分别对水平油水两相流中的分层流和分散流的速度场进行了测量。油水两相流流动速度分布与单相流有着明显不... 自行研制了用于油水两相流研究的PIV(粒子图像速度仪)实验系统。该实验平台主要用于研究近水平油井测量仪器内的油水两相管流。分别对水平油水两相流中的分层流和分散流的速度场进行了测量。油水两相流流动速度分布与单相流有着明显不同的特征。油水分层流情况下油相和水相之间存在比较显著的速度滑移。而在水包油分散流的情况下,由于油滴平均直径在径向上的不对称分布,以及小油滴具有更好的跟随性等原因,油滴的轴向速度也呈现不对称性。PIV技术在油水两相流研究中展示出良好的应用潜力。 展开更多

关键词 油水两相流 粒子图像测速 近水平管流 分散流 分层流

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同轴流动聚焦中射流不稳定性的理论研究 被引量：3

12

作者 司廷 李广滨 +1 位作者 罗喜胜 徐晓嵘 《气体物理》 2017年第1期30-38,共9页

壳核结构的微胶囊在医学药学材料食品农业等领域具有广泛的应用前景,其制备方法一直是相关领域关注的焦点.同轴流动聚焦(co-flow focusing)是一种新型制备技术,利用复合射流的破碎制备微胶囊具有包裹率高过程量化可控参数域广产率高等... 壳核结构的微胶囊在医学药学材料食品农业等领域具有广泛的应用前景,其制备方法一直是相关领域关注的焦点.同轴流动聚焦(co-flow focusing)是一种新型制备技术,利用复合射流的破碎制备微胶囊具有包裹率高过程量化可控参数域广产率高等诸多优势.在实验中,复合射流的破碎受到多个过程参数的影响,并涉及了多层界面的耦合效应.利用简化的物理模型,在时间和时空域中分析了三相水-油-水复合射流不稳定性的发展和演化.在黏性流体线性稳定性理论中,同轴射流和驱动液体的基本速度型分别基于管流和误差函数构造,并通过数值方法求解满足相应边界条件下的线化小扰动控制方程.结果表明:增加内外层界面的界面张力均有利于射流的破碎;流体的黏性对同轴射流的稳定性均有着促进作用;越大的黏性越小的内界面张力对应着越大的射流破碎波长;内外界面的耦合作用以及复合液滴的包裹情况均与内外射流的半径比息息相关;绝对-对流不稳定性转换的临界Weber数随Reynolds数内层界面张力的增大而增大,随内层和驱动流体的黏性增大而减小.这些结果将有助于提高液体驱动下同轴流动聚焦技术的过程控制,为实际应用提供理论指导. 展开更多

关键词 流动聚焦 射流 流动不稳定性 界面 液滴

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反射激波作用下重气柱界面演化的PIV研究 被引量：8

13

作者 张赋 翟志刚 +1 位作者 司廷 罗喜胜 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2014年第5期13-17,共5页

在水平激波管中采用PIV方法研究了反射激波作用下SF6重气柱界面的发展演化。采用射流方法形成SF6无膜气柱界面,并以乙二醇作为示踪粒子。利用连续激光片光源结合高速摄影相机对流场进行显示,得到了反射激波作用下SF6气柱界面的发展过程... 在水平激波管中采用PIV方法研究了反射激波作用下SF6重气柱界面的发展演化。采用射流方法形成SF6无膜气柱界面,并以乙二醇作为示踪粒子。利用连续激光片光源结合高速摄影相机对流场进行显示,得到了反射激波作用下SF6气柱界面的发展过程。结果表明,入射激波的冲击会在界面上产生反向旋转的涡环结构,而反射激波的作用会在界面上产生与初始涡环旋转方向相反的次级涡环结构。此外,对反射激波作用后的流场图像进行PIV后处理,获得了流场连续的速度场和涡量场。获得的环量与已有的理论模型进行比较,取得了较好的一致性,也验证了本文实验方法的可行性。 展开更多

关键词 重气柱 反射激波 连续激光片光 PIV 不稳定性

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反射激波作用下两种重气柱界面不稳定性实验研究 被引量：5

14

作者 何惠琴 翟志刚 +1 位作者 司廷 罗喜胜 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2014年第6期56-60,共5页

在水平方形激波管中对两种无膜重气柱界面(分别是SF6和氩气)在反射激波作用下的不稳定性发展进行了实验研究。气柱界面采用射流技术形成,实验采用连续激光片光源照射流场,乙二醇作为示踪粒子,并用高速摄像机对流场进行拍摄,获得了入射... 在水平方形激波管中对两种无膜重气柱界面(分别是SF6和氩气)在反射激波作用下的不稳定性发展进行了实验研究。气柱界面采用射流技术形成,实验采用连续激光片光源照射流场,乙二醇作为示踪粒子,并用高速摄像机对流场进行拍摄,获得了入射激波以及反射激波共同作用下,两种不同气柱界面的演化过程。实验结果表明,两种气柱的Atwood数不同,界面演化速率不同,反射激波到达前后的界面形态不同。SF6气柱在入射激波作用下会产生两个比较明显的反向的涡环结构,而氩气柱界面上由于产生的涡量较少,涡环结构并不明显。在反射激波作用下,SF6气柱界面会出现明显的次级涡对,而且次级涡对的旋转方向与初始涡环结构的旋转方向相反。对于氩气柱而言,在反射激波作用下虽然也产生了与初始涡环方向相反的次级涡对,但次级涡对始终未充分发展。这是因为反射激波作用时氩气柱界面的Atwood数较小导致氩气柱界面上产生的反向涡量较少。实验结果充分表明了气体Atwood数对界面不稳定性的发展起到了较大的影响。 展开更多

关键词 无膜气柱 RICHTMYER-MESHKOV不稳定性 反射激波 Atwood数 连续片光

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气流作用下同轴带电射流的不稳定性研究 被引量：9

15

作者 李帅兵 杨睿 +1 位作者 罗喜胜 司廷 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第5期997-1007,共11页

通过对气体驱动同轴电流动聚焦的实验模型进行简化,开展了电场力和惯性力共同作用下同轴带电射流的不稳定性理论研究.在流动为无黏、不可压缩、无旋的假设下,建立了三层流体带电射流物理模型并得到了扰动在时间域内发展演化的解析形式... 通过对气体驱动同轴电流动聚焦的实验模型进行简化,开展了电场力和惯性力共同作用下同轴带电射流的不稳定性理论研究.在流动为无黏、不可压缩、无旋的假设下,建立了三层流体带电射流物理模型并得到了扰动在时间域内发展演化的解析形式色散关系,利用正则模方法求解色散方程发现了流动的不稳定模态,进而分析了主要控制参数对不稳定模态的影响.结果表明,在参考状态下轴对称模态的最不稳定增长率最大,因此轴对称扰动控制整个流场.外层气流速度越高,气体惯性力越大,射流的界面越容易失稳.内外层液-液同轴射流之间的速度差越大,射流越不稳定.表面张力对射流不稳定性起到促进作用.轴向电场对射流不稳定性具有双重影响:当加载电场强度较小时,射流不稳定性被抑制;当施加电压大于某一临界值时,轴向电场会促进射流失稳.临界电压的大小与界面上自由电荷密度和射流表面扰动发展关系密切.这些结果与已有的实验现象吻合,能够对实验的过程控制提供理论指导. 展开更多

关键词 同轴射流 带电射流 电流动聚焦 射流不稳定性 过程控制

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激波与氦气泡相互作用的实验与数值研究 被引量：3

16

作者 黄甲 贾洪印 +3 位作者 罗喜胜 杨基明 邹立勇 谭多望 《实验流体力学》 EI CSCD 北大核心 2010年第2期10-14,共5页

提出了一种在激波管中实现运动激波与球形气-气界面相互作用的研究方案。以肥皂膜作为气体交界面,高压火花为光源,采用阴影法,在马赫数M=1.2的情况下,在矩形激波管中开展了一系列的实验研究,获得了激波作用下球形氦气泡界面发展变化的... 提出了一种在激波管中实现运动激波与球形气-气界面相互作用的研究方案。以肥皂膜作为气体交界面,高压火花为光源,采用阴影法,在马赫数M=1.2的情况下,在矩形激波管中开展了一系列的实验研究,获得了激波作用下球形氦气泡界面发展变化的相关实验结果。还通过求解二维轴对称的Euler方程,结合网格自适应策略,对实验过程进行了数值模拟。通过与实验结果的对比分析,证实了涡量的产生和分布对于界面的变形和发展有着重要意义。 展开更多

关键词 RICHTMYER-MESHKOV不稳定性 激波管 阴影法 肥皂膜 球形界面

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一种用于RM不稳定性研究的竖直环形激波管的设计与验证 被引量：2

17

作者 龙桐 翟志刚 +1 位作者 司廷 罗喜胜 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2014年第6期86-91,共6页

设计并加工了一套竖直环形同轴无膜激波管,可用于环形汇聚激波诱导下的Richtmyer-Meshkov不稳定性实验研究。与前人工作相比,本文在流体界面的形成以及流场的观测方法上做了较大的改进。通过实验和数值方法,对该竖直激波管产生的环形柱... 设计并加工了一套竖直环形同轴无膜激波管,可用于环形汇聚激波诱导下的Richtmyer-Meshkov不稳定性实验研究。与前人工作相比,本文在流体界面的形成以及流场的观测方法上做了较大的改进。通过实验和数值方法,对该竖直激波管产生的环形柱状汇聚激波的参数进行测量和分析,验证了同轴激波管形成柱状汇聚激波方法的可行性和可靠性。在界面形成方面,采用细丝约束肥皂膜技术形成正八边形气体界面,并利用数值方法考察了细丝对界面发展的影响。结果表明在界面发展的前期,细丝的影响几乎可以忽略。利用连续激光片光结合高速摄影相机对流场进行观测,获得了正八边形air/SF6气体界面在环形汇聚激波及其反射激波冲击下的演化过程,并与数值结果进行了对比,获得了较好的一致性,进一步验证了汇聚激波的对称性以及细丝约束肥皂膜技术用于形成多边形气体界面的可靠性。 展开更多

关键词 环形激波 竖直同轴激波管 Mie散射技术 RM不稳定性 肥皂膜多边形界面

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反射激波冲击单模界面的不稳定性实验研究 被引量：1

18

作者 王宏辉 丁举春 +1 位作者 司廷 罗喜胜 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2022年第1期33-40,共8页

激波诱导流体界面失稳问题广泛存在于惯性约束核聚变、超燃冲压发动机、武器内爆等工程应用中,相关研究具有重要意义。本文在改进的水平激波管中开展入射激波及其反射激波诱导单模气体界面失稳的实验研究,采用线约束肥皂膜技术生成较为... 激波诱导流体界面失稳问题广泛存在于惯性约束核聚变、超燃冲压发动机、武器内爆等工程应用中,相关研究具有重要意义。本文在改进的水平激波管中开展入射激波及其反射激波诱导单模气体界面失稳的实验研究,采用线约束肥皂膜技术生成较为理想的空气/六氟化硫(air/SF;)单模气体界面,借助高速纹影技术捕捉激波冲击界面后的详细不稳定性演化过程,重点关注反射距离对不稳定性发展的影响(反射距离定义为初始界面和激波管尾端固壁的距离)。研究发现,在一定反射距离范围内,反射激波作用后的扰动增长率几乎为一个恒定值,与反射距离无关(即与反射激波作用前的扰动振幅及增长率无关),随着反射距离的进一步增大,扰动增长率降低。通过实验测量值与理论预测值的对比,发现Mikaelian模型和Charakhch’an模型(采用合适的经验系数)均能对反射激波作用界面后的扰动增长率给予有效预测,且这两种模型的经验系数都依赖于反射激波作用前的界面演化状态,如果反射距离的改变引起/(不引起)界面演化状态的变化,则需要/(不需要)改变经验系数的值。 展开更多

关键词 RICHTMYER-MESHKOV不稳定性 激波 单模界面 反射距离 高速纹影

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激波诱导双层气柱演化的偏心效应研究 被引量：1

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作者 冯莉莉 翟志刚 +1 位作者 司廷 罗喜胜 《气体物理》 2022年第2期13-25,共13页

实验与数值研究了平面激波诱导下双层气柱的演化规律.利用肥皂膜技术生成了3种双层气柱,通过固定内、外层气柱半径,改变内层气柱在流向方向上的位置,研究了双层气柱偏心效应对流场演化的影响.结果表明,当内层气柱向上游偏移时,外层气柱... 实验与数值研究了平面激波诱导下双层气柱的演化规律.利用肥皂膜技术生成了3种双层气柱,通过固定内、外层气柱半径,改变内层气柱在流向方向上的位置,研究了双层气柱偏心效应对流场演化的影响.结果表明,当内层气柱向上游偏移时,外层气柱的上游界面在后期会产生朝向上游的“射流”;当内层气柱向下游偏移时,下游两道界面会较早地耦合在一起.获得了内、外层气柱上游界面的线性速度,发现压力等因素对内、外层气柱上游界面分别有抑制和促进作用,且作用大小与偏心程度密切相关.稀疏波的作用会明显改变外层气柱上游界面的运动行为,使其线性运动阶段延长或缩短.外层气柱的宽度在偏心时均被促进,高度随着内层气柱靠近下游逐渐减小;内层气柱向上游偏移时,其自身的宽度被抑制,但高度没有明显变化.对双层气柱的界面面积和平均体积分数的定量分析表明内层气柱向上游偏移时会促进物质混合.获得了环量随时间的变化规律,发现在演化早期双层气柱的环量可以通过已有模型的线性叠加得到较好的预测. 展开更多

关键词 RICHTMYER-MESHKOV不稳定性 双层气柱界面 肥皂膜技术 环量模型 激波管实验

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