超声速来流与侧向射流作用下的三维流场结构 被引量：5

1

作者 薛大文 陈志华 +1 位作者 张焕好 张辉 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期882-890,共9页

研究超声速流动与侧向射流作用下的三维流场结构对飞行器表面流体分离控制以及超燃发动机燃料混合等具有重要作用。基于大涡模拟(LES)方法和高阶TCD/WENO混合格式,对来流马赫数Ma=4,平板上侧向射流的流场结构特性进行了数值模拟。模拟... 研究超声速流动与侧向射流作用下的三维流场结构对飞行器表面流体分离控制以及超燃发动机燃料混合等具有重要作用。基于大涡模拟(LES)方法和高阶TCD/WENO混合格式,对来流马赫数Ma=4,平板上侧向射流的流场结构特性进行了数值模拟。模拟结果表明,流场内的主要波系由弓形激波、分离诱导的激波以及桶形激波组成,这与相关实验结果相符。同时,计算结果还清晰显示了射流与主流相互作用下,射流上游的分离区流动呈现高度瞬态特性,分离区内旋涡结构不断变化,数目由2个到4个再到6个不断发展,平板表面流线复杂。射流尾涡摆动,涡管上扬,呈现非定常特性。 展开更多

关键词 超声速 侧向射流 大涡模拟 三维结构

在线阅读 下载PDF 职称材料

射流涡发生器对激波边界层作用诱导的流体分离控制大涡模拟研究 被引量：2

2

作者 薛大文 陈志华 +1 位作者 孙晓晖 张焕好 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期40-48,共9页

为了研究射流涡发生器对激波边界层作用所诱导的流动分离控制机理及其流场特性,基于大涡模拟(Large eddy simulation)方法和高阶TCD/WENO混合格式,对来流马赫数Ma=2.5情况下,平板上射流涡发生器对激波与边界层相互作用所诱导流场进行了... 为了研究射流涡发生器对激波边界层作用所诱导的流动分离控制机理及其流场特性,基于大涡模拟(Large eddy simulation)方法和高阶TCD/WENO混合格式,对来流马赫数Ma=2.5情况下,平板上射流涡发生器对激波与边界层相互作用所诱导流场进行了数值模拟。结果表明,射流涡发生器对激波边界层的流体分离有一定的抑制作用,与无控制情况相比,射流作用下进出口总压恢复系数由85.9%提高到94.6%。射流尾涡主要集中于一环状区域内,在该区域内,入射激波与马蹄涡、桶形激波上方的涡管以及剪切涡相互作用,导致整体尾流被激波往下压缩。同时在激波的压缩下,各涡之间相互缠绕、挤压合并,形成多个流向小涡结构,将边界层外的高速流体卷入边界层内,从而增加边界层底层能量,达到抑制流动分离的目的。 展开更多

关键词 超声速 射流涡发生器 流动分离控制 大涡模拟

在线阅读 下载PDF 职称材料

球形重质气体物理爆炸特性 被引量：2

3

作者 薛大文 陈志华 韩珺礼 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期759-763,共5页

基于大涡模拟方法,结合高阶混合格式,对高压重质的SF6球形气云在空气中爆炸进行了模拟。数值模拟表明,爆炸产生的激波经过气体分界面时分为透射激波以及反射稀疏波,透射激波导致气体分界面处Richtmyer-Meshkov失稳增强,从而加速了2种气... 基于大涡模拟方法,结合高阶混合格式,对高压重质的SF6球形气云在空气中爆炸进行了模拟。数值模拟表明,爆炸产生的激波经过气体分界面时分为透射激波以及反射稀疏波,透射激波导致气体分界面处Richtmyer-Meshkov失稳增强,从而加速了2种气体的混合,而反射的稀疏波经过汇聚,在球心处形成二次激波,在该强激波作用下,流场区域基本呈现湍流形态。 展开更多

关键词 爆炸力学 RICHTMYER-MESHKOV不稳定性 大涡模拟 SF6

在线阅读 下载PDF 职称材料

马赫数变化对平板上方柱绕流特性的影响

4

作者 薛大文 陈志华 +1 位作者 孙晓晖 韩珺礼 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第6期754-760,共7页

基于大涡模拟方法,结合WENO格式以及自适应网格加密技术,对平板上三维方柱绕流分别在马赫数Ma=2.9和Ma=5.0条件下的绕流场进行了数值模拟。计算结果清晰显示了两种马赫数条件下,平板上分离区的旋涡结构以及尾涡形态的变化。详细讨论了... 基于大涡模拟方法,结合WENO格式以及自适应网格加密技术,对平板上三维方柱绕流分别在马赫数Ma=2.9和Ma=5.0条件下的绕流场进行了数值模拟。计算结果清晰显示了两种马赫数条件下,平板上分离区的旋涡结构以及尾涡形态的变化。详细讨论了来流马赫数变化对绕流流场结构的影响,数值模拟与相关实验结果相符,可为相关研究提供重要数据支持。 展开更多

关键词 超声速流动 方柱绕流 激波-边界层 数值模拟

在线阅读 下载PDF 职称材料

激波绕射双方块加速诱导爆轰的数值研究 被引量：3

5

作者 孙晓晖 陈志华 +1 位作者 张焕好 薛大文 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期287-291,共5页

基于二维单步化学反应Euler方程,应用Roe/HLL混合格式以及自适应网格加密(AMR)技术,对方管中弱激波绕射双方块障碍物加速诱导爆轰现象进行了数值研究。计算结果表明,弱激波与双方块相互作用并发生绕射、碰撞可有效加速诱导爆轰,且在管... 基于二维单步化学反应Euler方程,应用Roe/HLL混合格式以及自适应网格加密(AMR)技术,对方管中弱激波绕射双方块障碍物加速诱导爆轰现象进行了数值研究。计算结果表明,弱激波与双方块相互作用并发生绕射、碰撞可有效加速诱导爆轰,且在管道阻塞比为45%左右时可达到最佳效果,与相关实验结果相符。另外,研究了方块个数及排列方式对激波绕射加速诱导爆轰的影响,得到了最佳方块数量与方块排列方式。 展开更多

关键词 爆轰 燃烧 方块障碍物 胞格结构

在线阅读 下载PDF 职称材料

反应速率对热壅塞冲压加速器的推力影响 被引量：2

6

作者 孙晓晖 陈志华 薛大文 《燃烧科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期562-568,共7页

为了研究冲压加速器热壅塞模式时反应速率对推力的影响,利用ROE/HLL计算格式,结合自适应网格加密技术(AMR)与沉浸边界法(IBM),数值模拟了不同反应速率条件下的冲压加速器热壅塞模式燃烧流场.结果表明,若反应速率适当,则可产生稳定热壅... 为了研究冲压加速器热壅塞模式时反应速率对推力的影响,利用ROE/HLL计算格式,结合自适应网格加密技术(AMR)与沉浸边界法(IBM),数值模拟了不同反应速率条件下的冲压加速器热壅塞模式燃烧流场.结果表明,若反应速率适当,则可产生稳定热壅塞燃烧,此时推力来自弹丸底部因爆燃产生的高压区.在此基础上,若进一步提高或降低反应速率,火焰阵面无法保持在弹丸底部,无法形成稳定的推力,导致弹丸推进失败. 展开更多

关键词 冲压加速器 热壅塞 燃烧

在线阅读 下载PDF 职称材料

高压氢燃料气瓶加压惰化排气陡降机制

7

作者 邓佳佳 庹中兰 +5 位作者 夏海山 薛大文 王薛人 赵文杰 吴硕 卢金树 《中国石油大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期166-175,共10页

为了提高惰化效率并确保高压氢燃料气瓶的安全应用,采用数值模拟方法评估加压惰化过程中的氧气体积分数变化特征。在加压注气过程中最大氧气体积分数位于氢燃料气瓶的底部区域,而在排气过程开始阶段发现最大氧气体积分数的陡降现象,设... 为了提高惰化效率并确保高压氢燃料气瓶的安全应用,采用数值模拟方法评估加压惰化过程中的氧气体积分数变化特征。在加压注气过程中最大氧气体积分数位于氢燃料气瓶的底部区域,而在排气过程开始阶段发现最大氧气体积分数的陡降现象,设计不同的模拟方案分析陡降现象的原因。结果表明:速度-压力耦合效应是排气过程开始阶段氧气体积分数陡降的根本原因,其中瓶内速度场的影响占主导地位,速度场的影响在未静置和静置方案中分别为91.4%和86.7%,而压力场的影响仅为8.6%和13.3%;排气反向冲量及排气低压向瓶内传递诱导流场,叠加加注形成流场共同促使气瓶底部区域内的流动再循环,使得瓶底区域的流动速度增加且速度场与氧气体积分数场协同效应加强,强化了对流传质形成陡降现象。 展开更多

关键词 高压氢燃料气瓶 惰性气体 氧气体积分数 对流传质 速度-压力耦合 数值模拟

在线阅读 下载PDF 职称材料

超声速横向射流三维流场结构特征 被引量：2

8

作者 张焕好 肖焱丰 +4 位作者 郑纯 陈志华 薛大文 朱世权 宋伟红 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期25-34,共10页

为了研究超声速燃烧室内燃料与空气快速掺混过程的流场特性,基于可压缩Navier-Stokes方程,采用大涡模拟方法和高精度WENO-TCD混合格式对来流马赫数为2.68,喷压比为36的超声速横向射流流场结构进行数值研究。数值结果清晰描述了超声速主... 为了研究超声速燃烧室内燃料与空气快速掺混过程的流场特性,基于可压缩Navier-Stokes方程,采用大涡模拟方法和高精度WENO-TCD混合格式对来流马赫数为2.68,喷压比为36的超声速横向射流流场结构进行数值研究。数值结果清晰描述了超声速主流与横向射流相互作用过程的流场结构特征,得到了三维激波形态的演变规律以及它们在强化混合过程中的作用。另外,因桶形激波背风面低压区处的斜压效应,射流气体在桶形激波背风面形成一对螺旋向上的反向涡对,反向涡对的卷吸作用诱导进入壁面边界层的主流向上运动,形成冲击射流。冲击射流以v=557m/s的法向速度向上冲击桶形激波背风面,因而在桶形激波背风面留下类三角锥面凹痕。 展开更多

关键词 超声速横流 横向声速射流 激波 反向旋转涡对 大涡模拟

在线阅读 下载PDF 职称材料

短脉冲激光加热分数阶导热及其热应力研究 被引量：6

9

作者 许光映 王晋宝 薛大文 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第2期491-502,共12页

短脉冲激光加热引起材料内部复杂的传热过程及热变形,现有的以Fourier定律或Cattaneo-Vernotte松弛方程结合弹性理论为框架建立起来热应力理论在刻画其热物理过程存在严重缺陷.本文基于分数阶微积分理论,以半空间为研究对象,建立了分数... 短脉冲激光加热引起材料内部复杂的传热过程及热变形,现有的以Fourier定律或Cattaneo-Vernotte松弛方程结合弹性理论为框架建立起来热应力理论在刻画其热物理过程存在严重缺陷.本文基于分数阶微积分理论,以半空间为研究对象,建立了分数阶Cattaneo热传导方程和相应的热应力方程,给出了问题的初始条件和边界条件,采用拉普拉斯变换方法,给出了非高斯时间分布激光热源辐射下温度场和热应力场的解析解,研究了短脉冲激光加热的温度场及热应力场的热物理行为.数值计算中,首先对理论解进行数值验证,然后取分数阶变量p=0.5研究温度场和热应力场的变化特点及激光参数对温度和热应力的影响,最后数值计算分数阶参数对温度和热应力场的影响.计算结果表明,分数阶Cattaneo传热方程和热应力方程描述的温度和热应力任然具有波动特性,与经典的Fourier传热模型和标准的Cattaneo传热模型相比,分数阶阶次越大,热波波速越小,热波波动性越明显;反之,则热波波速越大,热扩散性越强.激光加热和冷却的速度越快,温度上升和下降的速度越快,压应力和拉应力交替变化越快,温度变化幅值越小,热应力幅值影响不明显. 展开更多

关键词 分数阶微积分 非傅里叶导热 Cattaneo模型 热波动 热应力

在线阅读 下载PDF 职称材料

不同雷诺数下的蒸发甲烷液滴阻力特性

10

作者 邓佳佳 庹中兰 +5 位作者 束露露 夏海山 卢金树 薛大文 雷利 彭辉 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期100-109,共10页

为了弥补LNG液舱喷雾预冷运动液滴在同种蒸气中蒸发过程阻力模型的缺失,基于气液界面传热传质理论模型,采用计算流体力学(CFD)方法建立了液滴蒸发模拟模型,对温差为190 K、13<雷诺系数(Re)<4500的液滴蒸发过程开展模拟,得到了液... 为了弥补LNG液舱喷雾预冷运动液滴在同种蒸气中蒸发过程阻力模型的缺失,基于气液界面传热传质理论模型,采用计算流体力学(CFD)方法建立了液滴蒸发模拟模型,对温差为190 K、13<雷诺系数(Re)<4500的液滴蒸发过程开展模拟,得到了液滴阻力计算模型,并从压力、蒸气蒸发速度、分离点研究蒸发液滴的阻力特性。研究结果表明:①压力(p)随Re增大而增大,Re相同时p随来流夹角(φ)的增大先减小后增大,压力到达最小值(p_(min))后逆压造成分离,液滴表面蒸气蒸发速度(v_(2))变化趋势与p基本一致,存在蒸气蒸发速度最小值(v_(2min))。②不同条件下对应的来流夹角(φ_(s)、φ_(v_(2min))和φp_(min))都随Re的增大而减小,由于分离作用且液滴表面受蒸气蒸发影响,使液滴表面切向速度梯度为0对应点的角度(φ_(s-d))小于低温球表面切向速度梯度为0对应点的角度(φ_(s-b)),即Re越大,液滴的分离点越靠前。③液滴压差阻力系数(C_(d-d))和低温球压差阻力系数(C_(d-b))都随φ的增大先减小后增大,且同一工况下C_(d-d)>C_(d-b);由于液滴表面速度梯度(L_(v-d))小于低温球表面速度梯度(L_(v-b)),使C_(dt-d)<C_(dt-b)。结论认为,提出的阻力无量纲关联式C_(dt-d)=9.8Re^(-0.51)、C_(dt-b)=31.4Re^(-0.62),对研究喷雾预冷液滴运动特性、保障预冷安全具有重要价值。 展开更多

关键词 LNG 液滴蒸发 强制对流 阻力特性 传热传质 蒸发速度 压力 甲烷

在线阅读 下载PDF 职称材料

限制空间氮气置换过程分析与优化 被引量：3

11

作者 郑震宇 邓佳佳 +2 位作者 谭金元 卢金树 薛大文 《造船技术》 2019年第5期14-19,30,共7页

为提升LNG船液舱气体置换作业效率,对置换过程进行数值分析及优化。基于CFD数值仿真方法,对氮气置换限制空间内空气的过程进行仿真和分析,研究进口面积、形状和流速对置换过程的影响。通过改变进气速度和进气方式进行多组数值模拟并得... 为提升LNG船液舱气体置换作业效率,对置换过程进行数值分析及优化。基于CFD数值仿真方法,对氮气置换限制空间内空气的过程进行仿真和分析,研究进口面积、形状和流速对置换过程的影响。通过改变进气速度和进气方式进行多组数值模拟并得出优化方案。结果表明:进气口直径越大越容易实现推移式置换;当进气口形状设计为矩形嵌套时,空间内可形成推移式置换,与直接置换相比最多可减少约11.21%的氮气量、缩短17%的置换时间,更具有经济性,对指导LNG液舱实际置换作业具有工程意义。 展开更多

关键词 气体置换 氮气 数值模拟 优化

在线阅读 下载PDF 职称材料

液舱旋转射流惰化模拟及优化 被引量：1

12

作者 王恒远 邓佳佳 +1 位作者 卢金树 薛大文 《造船技术》 2020年第6期1-5,11,共6页

为探究气体惰化机理,提高惰化过程效率,对卧式椭球状LNG液舱的气体惰化过程进行数值模拟与优化。采用从椭球状液舱端部直流射流、旋转射流和混合射流的进气方式,分析气体射流流场结构和惰化效果,探究不同进气方式对惰化过程影响的机理,... 为探究气体惰化机理,提高惰化过程效率,对卧式椭球状LNG液舱的气体惰化过程进行数值模拟与优化。采用从椭球状液舱端部直流射流、旋转射流和混合射流的进气方式,分析气体射流流场结构和惰化效果,探究不同进气方式对惰化过程影响的机理,并提炼其惰化优化方案。结果表明:在进气流量一定时,旋转射流的惰化效果优于直流射流和混合射流,这是由于旋转射流会产生更大的进气扩张角,可大幅减少惰化死角的存在,有利于在储罐内部形成推移式惰化;旋转射流相对直流射流可节省40.4%氮气量和惰化时间,相对混合射流可节省26.2%氮气量和惰化时间。旋转射流优化方案可减少氮气耗量并节省惰化时间,提高惰化过程效率,具有较高的经济性,对于实际LNG液舱的气体惰化过程具有重要指导意义。 展开更多

关键词 LNG液舱 气体惰化 数值模拟 优化 旋转射流

在线阅读 下载PDF 职称材料

LNG管道冷应力数值模拟

13

作者 庞聪利 薛大文 赵春慧 《中国修船》 2021年第2期29-32,共4页

在LNG船舶设计建造中,用于运输、装卸的液化低温管道需承受-160~+80℃的温差变化,在这个过程中极易对船舶的管道造成应力损伤,因此有必要对LNG船舶管道进行应力分析。文章基于CFD建立T型三通管管道模型,利用FLUENT软件进行数值模拟,从... 在LNG船舶设计建造中,用于运输、装卸的液化低温管道需承受-160~+80℃的温差变化,在这个过程中极易对船舶的管道造成应力损伤,因此有必要对LNG船舶管道进行应力分析。文章基于CFD建立T型三通管管道模型,利用FLUENT软件进行数值模拟,从不同支管管径和不同预冷速度2个角度,研究支管管径、进口流速对三通管内压力场、以及应力对管壁总变形的影响。结果表明,三通管道预冷过程中产生的位移即总变形较大区域集中在主管与支管交汇的中心,即约主管高的1/2处,其中支管管径与支管流速变化时,其最大值也会相应增大或者减小。 展开更多

关键词 LNG船舶 低温管道 冷应力 支管管径 预冷速度

在线阅读 下载PDF 职称材料