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声振和静电场耦合作用下漏电介质平面液膜的线性不稳定性
1
作者
贾伯琦
王平
+1 位作者
刘宇新
富庆飞
《空间控制技术与应用》
CSCD
北大核心
2024年第2期105-116,共12页
在超声电喷推力器中,声振与电场力共同作用使得液膜界面失稳破裂,进而发射液滴并产生推力.为了揭示超声电喷推力器中液膜初始失稳的物理机制,针对超声与电场力耦合作用下液膜的线性不稳定性进行了理论研究.基于Floquet理论,对声振和静...
在超声电喷推力器中,声振与电场力共同作用使得液膜界面失稳破裂,进而发射液滴并产生推力.为了揭示超声电喷推力器中液膜初始失稳的物理机制,针对超声与电场力耦合作用下液膜的线性不稳定性进行了理论研究.基于Floquet理论,对声振和静电场耦合作用下漏电介质平面液膜进行了线性不稳定性分析,求解了扰动增长率、频率与波数之间的色散关系,通过绘制色散曲线,获得电学、振荡及物性参数对线性失稳的影响规律.结果表明,根据极板间距与液膜厚度之比的不同,液体电导率和介电常数对不稳定性的影响规律会发生改变.当参数不稳定区域增长率较大时,电场力的增强会促进失稳,而当参数不稳定区域增长率较小时,电场力的增强会抑制失稳.
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关键词
超声电喷
漏电介质
静电场
声振
参数不稳定
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职称材料
法向声场中粘弹性平面液膜的线性不稳定性研究
2
作者
贾伯琦
于卓民
+1 位作者
刘宇新
虞育松
《宇航学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第7期1019-1031,共13页
针对液体火箭发动机中可能出现的声学振荡工况,对法向声场中平面液膜的线性不稳定性进行了理论分析。采用粘势流理论,描述了液膜的动量方程和边界条件。基于Floquet理论,获得了正弦、曲张双模态耦合的色散方程。结果表明,气液剪切引起的...
针对液体火箭发动机中可能出现的声学振荡工况,对法向声场中平面液膜的线性不稳定性进行了理论分析。采用粘势流理论,描述了液膜的动量方程和边界条件。基于Floquet理论,获得了正弦、曲张双模态耦合的色散方程。结果表明,气液剪切引起的Kelvin-Helmholtz(K-H)不稳定和声振引起的参数不稳定之间存在竞争关系。奥内佐格数的增大、弹性数的减小和时间常数比的增大会抑制液膜的失稳。韦伯数的增大对K-H不稳定有促进作用,但是对参数不稳定具有双重作用,一方面韦伯数的增大减弱了表面张力,促进液膜失稳,另一方面韦伯数的增大使得参数不稳定区域的波数增大,增强粘性对不稳定的抑制作用,抑制液膜失稳。邦德数的增大促进了参数不稳定,抑制了K-H不稳定。声振频率的增大使得K-H不稳定增强,参数不稳定减弱。
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关键词
声学振荡
Kelvin-Helmholtz
不稳定
参数不稳定
线性
不稳定
性
粘弹性
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职称材料
周期轴向力作用下旋转圆锥薄壳动力稳定性研究
被引量:
1
3
作者
韩勤锴
秦朝烨
褚福磊
《动力学与控制学报》
2022年第4期40-47,共8页
本文开展了周期轴向力作用下旋转圆锥薄壳动力稳定性研究.基于Donnell薄壳理论推导了旋转锥壳的动力学方程,采用广义微分求积法和Hill法分析了系统在周期轴向载荷作用下的参数不稳定性,讨论了多个不稳定区随工况和几何参数的变化规律....
本文开展了周期轴向力作用下旋转圆锥薄壳动力稳定性研究.基于Donnell薄壳理论推导了旋转锥壳的动力学方程,采用广义微分求积法和Hill法分析了系统在周期轴向载荷作用下的参数不稳定性,讨论了多个不稳定区随工况和几何参数的变化规律.结果表明:提高转速会导致不稳定区沿频率轴移动,但对不稳定宽度影响不大.增加恒定拉伸轴向载荷,不仅会显著增加失稳宽度,而且会导致失稳区域向更高的频率范围移动.锥角、厚径比或长径比的变化都会导致不稳定区沿频率轴移动.锥角和厚径比会增大失稳宽度(长径比会减小).随着周向波个数的增加,锥角对失稳区的影响逐渐减弱,而厚径比的影响则基本保持不变.
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关键词
圆锥薄壳
参数不稳定
旋转
周期轴向力
广义微分求积法
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职称材料
受径向振荡激励的黏弹性液滴稳定性分析
被引量:
2
4
作者
姚慕伟
富庆飞
杨立军
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第9期2468-2476,共9页
当液滴受到外部周期性的径向激励时,在其表面会形成驻波模式的不稳定,这就是在球面上的Faraday不稳定问题.不稳定的表面波的振荡频率根据流体物性参数和所施加激励条件的不同呈现为谐波或是亚谐波模式的振荡.本文基于线性小扰动理论,研...
当液滴受到外部周期性的径向激励时,在其表面会形成驻波模式的不稳定,这就是在球面上的Faraday不稳定问题.不稳定的表面波的振荡频率根据流体物性参数和所施加激励条件的不同呈现为谐波或是亚谐波模式的振荡.本文基于线性小扰动理论,研究了受径向振荡体积力的黏弹性液滴表面波的不稳定性.振荡的体积力导致动量方程为含有时间周期系数的Mathieu方程,系统因此变成参数不稳定问题,采用Floquet理论进行求解.本模型中将黏弹性的特征处理为与流变模型参数相关的等效黏度,从而简化了问题的求解.基于对中性稳定曲线及增长率的分析,研究了黏弹性参数对液滴稳定性的影响.结果表明零剪切黏度和应变驰豫时间的增加具有抑制液滴表面波增长的作用,提高了使液滴表面发生谐波不稳定的激励幅值.随着振荡幅值的增加,增长率不稳定的区域减少,且随着振荡频率的增加,液滴表面波增长率减小.通过对增长率的分析可以得出,应力松弛时间的增加使得增长率增加,从而促进了液滴表面波的增长.
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关键词
线性
稳定
性
黏弹性液滴
径向振荡
参数不稳定
FLOQUET
理论
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职称材料
湖南雷暴天气中地闪活动的预报研究
被引量:
4
5
作者
孙凌
周筠珺
郭在华
《成都信息工程学院学报》
2010年第2期186-192,共7页
利用湖南地区ADTD闪电定位仪资料,结合NCEP/NCAR再分析资料,对湖南夏季雷暴发生过程中地闪的区域特征、及地闪与大气不稳定参数的相关关系进行分析,提出地闪活动预报的诊断指标并建立不同区域地闪数的预报方程。结果表明:采用经验正交...
利用湖南地区ADTD闪电定位仪资料,结合NCEP/NCAR再分析资料,对湖南夏季雷暴发生过程中地闪的区域特征、及地闪与大气不稳定参数的相关关系进行分析,提出地闪活动预报的诊断指标并建立不同区域地闪数的预报方程。结果表明:采用经验正交方法研究地闪活动的空间分布特征发现湖南地闪活动可分为3个区域:湘西山地区、湘东北平原区及湘南山地区,各区与地闪相关性好的不稳定参数分别为,湘西山地区:对流不稳定能量、抬升指数、修正K指数及粗理查逊数;湘东北平原区:抬升指数、修正K指数及大气可降水量;湘南山地区:通气管指数。并且不稳定参数与地闪数具有一定的回归关系,各区潜势预报方程对实际应用具有参考价值。
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关键词
大气物理学与环境
雷电物理
雷暴
地闪
区域特征
大气
不稳定
参数
潜势预报
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职称材料
题名
声振和静电场耦合作用下漏电介质平面液膜的线性不稳定性
1
作者
贾伯琦
王平
刘宇新
富庆飞
机构
北京交通大学
北京交通大学唐山研究院
北京控制工程研究所
北京航天微系统研究所
北京航空航天大学
出处
《空间控制技术与应用》
CSCD
北大核心
2024年第2期105-116,共12页
基金
国家自然科学基金青年科学基金项目(12302325)
河北省自然科学基金青年项目(A2023105004)
+1 种基金
北京市科协青年人才托举工程和先进空间推进技术实验室
北京市高效能及绿色宇航推进工程技术研究中心开放基金课题资助(LabASP-2022-05)。
文摘
在超声电喷推力器中,声振与电场力共同作用使得液膜界面失稳破裂,进而发射液滴并产生推力.为了揭示超声电喷推力器中液膜初始失稳的物理机制,针对超声与电场力耦合作用下液膜的线性不稳定性进行了理论研究.基于Floquet理论,对声振和静电场耦合作用下漏电介质平面液膜进行了线性不稳定性分析,求解了扰动增长率、频率与波数之间的色散关系,通过绘制色散曲线,获得电学、振荡及物性参数对线性失稳的影响规律.结果表明,根据极板间距与液膜厚度之比的不同,液体电导率和介电常数对不稳定性的影响规律会发生改变.当参数不稳定区域增长率较大时,电场力的增强会促进失稳,而当参数不稳定区域增长率较小时,电场力的增强会抑制失稳.
关键词
超声电喷
漏电介质
静电场
声振
参数不稳定
Keywords
ultrasonic aided electrospray
leaky dielectric
electrostatic field
acoustic oscillations
parametric instability
分类号
V448.22 [航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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职称材料
题名
法向声场中粘弹性平面液膜的线性不稳定性研究
2
作者
贾伯琦
于卓民
刘宇新
虞育松
机构
北京交通大学机电学院
北京交通大学唐山研究院
北京航天微系统研究所
出处
《宇航学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第7期1019-1031,共13页
基金
国家自然科学基金青年科学基金项目(12302325)
河北省自然科学基金青年项目(A2023105004)
北京市科协青年人才托举工程。
文摘
针对液体火箭发动机中可能出现的声学振荡工况,对法向声场中平面液膜的线性不稳定性进行了理论分析。采用粘势流理论,描述了液膜的动量方程和边界条件。基于Floquet理论,获得了正弦、曲张双模态耦合的色散方程。结果表明,气液剪切引起的Kelvin-Helmholtz(K-H)不稳定和声振引起的参数不稳定之间存在竞争关系。奥内佐格数的增大、弹性数的减小和时间常数比的增大会抑制液膜的失稳。韦伯数的增大对K-H不稳定有促进作用,但是对参数不稳定具有双重作用,一方面韦伯数的增大减弱了表面张力,促进液膜失稳,另一方面韦伯数的增大使得参数不稳定区域的波数增大,增强粘性对不稳定的抑制作用,抑制液膜失稳。邦德数的增大促进了参数不稳定,抑制了K-H不稳定。声振频率的增大使得K-H不稳定增强,参数不稳定减弱。
关键词
声学振荡
Kelvin-Helmholtz
不稳定
参数不稳定
线性
不稳定
性
粘弹性
Keywords
Acoustic oscillations
Kelvin-Helmholtz instability
Parametric instability
Linear instability
Viscoelastic fluids
分类号
V434.1 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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职称材料
题名
周期轴向力作用下旋转圆锥薄壳动力稳定性研究
被引量:
1
3
作者
韩勤锴
秦朝烨
褚福磊
机构
清华大学机械系
出处
《动力学与控制学报》
2022年第4期40-47,共8页
基金
国家科技重大专项(2017-IV-0002-0039)
国家自然科学基金面上项目(11872222)。
文摘
本文开展了周期轴向力作用下旋转圆锥薄壳动力稳定性研究.基于Donnell薄壳理论推导了旋转锥壳的动力学方程,采用广义微分求积法和Hill法分析了系统在周期轴向载荷作用下的参数不稳定性,讨论了多个不稳定区随工况和几何参数的变化规律.结果表明:提高转速会导致不稳定区沿频率轴移动,但对不稳定宽度影响不大.增加恒定拉伸轴向载荷,不仅会显著增加失稳宽度,而且会导致失稳区域向更高的频率范围移动.锥角、厚径比或长径比的变化都会导致不稳定区沿频率轴移动.锥角和厚径比会增大失稳宽度(长径比会减小).随着周向波个数的增加,锥角对失稳区的影响逐渐减弱,而厚径比的影响则基本保持不变.
关键词
圆锥薄壳
参数不稳定
旋转
周期轴向力
广义微分求积法
Keywords
thin conical shells
parametric instability
rotation
periodic axial force
generalized differential quadrature method
分类号
TB123 [理学—工程力学]
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职称材料
题名
受径向振荡激励的黏弹性液滴稳定性分析
被引量:
2
4
作者
姚慕伟
富庆飞
杨立军
机构
中国航发湖南动力机械研究所
北京航空航天大学宇航学院
北京航空航天大学宁波创新研究院先进飞行器与空天动力创新研究中心
出处
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第9期2468-2476,共9页
基金
国家自然科学基金项目资助(11922201).
文摘
当液滴受到外部周期性的径向激励时,在其表面会形成驻波模式的不稳定,这就是在球面上的Faraday不稳定问题.不稳定的表面波的振荡频率根据流体物性参数和所施加激励条件的不同呈现为谐波或是亚谐波模式的振荡.本文基于线性小扰动理论,研究了受径向振荡体积力的黏弹性液滴表面波的不稳定性.振荡的体积力导致动量方程为含有时间周期系数的Mathieu方程,系统因此变成参数不稳定问题,采用Floquet理论进行求解.本模型中将黏弹性的特征处理为与流变模型参数相关的等效黏度,从而简化了问题的求解.基于对中性稳定曲线及增长率的分析,研究了黏弹性参数对液滴稳定性的影响.结果表明零剪切黏度和应变驰豫时间的增加具有抑制液滴表面波增长的作用,提高了使液滴表面发生谐波不稳定的激励幅值.随着振荡幅值的增加,增长率不稳定的区域减少,且随着振荡频率的增加,液滴表面波增长率减小.通过对增长率的分析可以得出,应力松弛时间的增加使得增长率增加,从而促进了液滴表面波的增长.
关键词
线性
稳定
性
黏弹性液滴
径向振荡
参数不稳定
FLOQUET
理论
Keywords
linear stability
viscoelastic droplets
radial oscillations
parametric instability
Floquet theory
分类号
O351 [理学—流体力学]
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职称材料
题名
湖南雷暴天气中地闪活动的预报研究
被引量:
4
5
作者
孙凌
周筠珺
郭在华
机构
成都信息工程学院大气科学学院
成都信息工程学院电子工程学院
出处
《成都信息工程学院学报》
2010年第2期186-192,共7页
基金
中国科学院资助项目(IAP09314)
文摘
利用湖南地区ADTD闪电定位仪资料,结合NCEP/NCAR再分析资料,对湖南夏季雷暴发生过程中地闪的区域特征、及地闪与大气不稳定参数的相关关系进行分析,提出地闪活动预报的诊断指标并建立不同区域地闪数的预报方程。结果表明:采用经验正交方法研究地闪活动的空间分布特征发现湖南地闪活动可分为3个区域:湘西山地区、湘东北平原区及湘南山地区,各区与地闪相关性好的不稳定参数分别为,湘西山地区:对流不稳定能量、抬升指数、修正K指数及粗理查逊数;湘东北平原区:抬升指数、修正K指数及大气可降水量;湘南山地区:通气管指数。并且不稳定参数与地闪数具有一定的回归关系,各区潜势预报方程对实际应用具有参考价值。
关键词
大气物理学与环境
雷电物理
雷暴
地闪
区域特征
大气
不稳定
参数
潜势预报
Keywords
atmospheric physics and environment
lightning physics
thtmderstorm
CC- lightning
atmospheric in-stability parameters
potential predictability
分类号
P427.3 [天文地球—大气科学及气象学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
声振和静电场耦合作用下漏电介质平面液膜的线性不稳定性
贾伯琦
王平
刘宇新
富庆飞
《空间控制技术与应用》
CSCD
北大核心
2024
0
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职称材料
2
法向声场中粘弹性平面液膜的线性不稳定性研究
贾伯琦
于卓民
刘宇新
虞育松
《宇航学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
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职称材料
3
周期轴向力作用下旋转圆锥薄壳动力稳定性研究
韩勤锴
秦朝烨
褚福磊
《动力学与控制学报》
2022
1
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职称材料
4
受径向振荡激励的黏弹性液滴稳定性分析
姚慕伟
富庆飞
杨立军
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021
2
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职称材料
5
湖南雷暴天气中地闪活动的预报研究
孙凌
周筠珺
郭在华
《成都信息工程学院学报》
2010
4
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职称材料
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