Boltzmann-Rykov模型方程气体动理论统一算法与喷管流动 被引量：1

1

作者 李凡 李志辉 陈爱国 《北京航空航天大学学报》 北大核心 2025年第2期553-562,共10页

为研究气体分子转动非平衡效应对喷管内流动的影响,在气体动理论统一算法(GKUA)计算框架下,发展了分子速度分布函数层次下考虑转动能影响的喷管流动边界条件数学模型,构造了直接求解分子速度分布函数的气体动理论数值格式,数值求解了考... 为研究气体分子转动非平衡效应对喷管内流动的影响,在气体动理论统一算法(GKUA)计算框架下,发展了分子速度分布函数层次下考虑转动能影响的喷管流动边界条件数学模型,构造了直接求解分子速度分布函数的气体动理论数值格式,数值求解了考虑转动能影响的Boltzmann-Rykov模型方程。通过对一维非定常激波管内流动、一维定常正激波结构及二维型面喷管内流动问题进行模拟研究,计算结果与理论解、文献值及实验数据相吻合,验证了统一算法对内流动问题的可行性与计算精度。分析了考虑转动能影响的喷管内流动流场,结果表明:可使用克努森数作为喷管流动特性和性能的表征。 展开更多

关键词 气体动理论 玻尔兹曼模型方程 气体动理论统一算法 转动非平衡 喷管流动

在线阅读 下载PDF 职称材料

轴对称Boltzmann模型方程统一算法与空天飞行环境喷管流动模拟 被引量：1

2

作者 李凡 李志辉 +2 位作者 李中华 罗万清 陈爱国 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2024年第2期47-55,I0001,共10页

拦截机动飞行器周围大范围区域存在主喷/侧喷流/羽流影响,而传统的纳维-斯托克斯(Navier-Stokes,N-S)方程不能很好模拟发动机喷管扩张段出口附近流动情况,需要一种新的方法来处理这种全流域流动问题。为解决该问题,针对特定轴对称喷管... 拦截机动飞行器周围大范围区域存在主喷/侧喷流/羽流影响,而传统的纳维-斯托克斯(Navier-Stokes,N-S)方程不能很好模拟发动机喷管扩张段出口附近流动情况,需要一种新的方法来处理这种全流域流动问题。为解决该问题,针对特定轴对称喷管内流动,本文通过数学推导确立描述不同克努森数稀薄环境条件下的轴对称喷管内流动Boltzmann模型方程,初步建立适于该模型方程的数值格式与气体动理论统一算法。通过开展同轴圆筒间的定常/非定常旋转流动以及轴对称喷管内流动数值计算研究,发现统一算法计算流场与其他途径得到的结果吻合较好,验证了统一算法在全局克努森数喷管流动模拟的适应性和可靠性。通过与低密度风洞实验对比,喷管出口核心区羽流结构一致,羽流轴线压力分布一致,表明统一算法可以有效解决喷管入口压缩段到扩张段多流域混合,尤其是出口附近稀薄气体真空低压环境流动问题。 展开更多

关键词 轴对称喷管流动 气体动理论统一算法 BOLTZMANN模型方程 旋转库埃特流动 羽流环境

在线阅读 下载PDF 职称材料

高精度ENO格式在喷管流动模拟中的应用 被引量：6

3

作者 黄振宇 徐文灿 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2000年第1期14-20,共7页

本文分析了ENO格式的特点 ,并应用于Euler方程和全NS方程的迁移项和压力项 ,模拟了各种喷管流动。首先计算了JPL喷管流动 ,取得了和实验一致的结果 ,分析了喷管内产生弱激波的原因 ;其次计算了非定常二维喷管流动 ,给出了相应的计算结... 本文分析了ENO格式的特点 ,并应用于Euler方程和全NS方程的迁移项和压力项 ,模拟了各种喷管流动。首先计算了JPL喷管流动 ,取得了和实验一致的结果 ,分析了喷管内产生弱激波的原因 ;其次计算了非定常二维喷管流动 ,给出了相应的计算结果 ,并分析了壁面附近流场的拓扑结构 ;最后计算了摆动喷管的流动及推力矢量计算 ,取得了推力随摆角变化的规律 。 展开更多

关键词 计算流体力学 ENO格式 喷管流动 推力矢量

在线阅读 下载PDF 职称材料

在两相粘性跨音速喷管流动中簿层方程的一种隐式求解方法 被引量：1

4

作者 何洪庆 侯晓 +1 位作者 蔡体敏 吴心平 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 1994年第4期303-312,共10页

本文略去沿流动方向的粘性，将任意曲线坐标系中无量纲化的Ｎ－Ｓ方程简化为薄层方程．采用隐式近似因子分解法求解气相控制方程，采用特征线法跟踪颗粒，然后获得两相跨音速湍流充分耦合的数值方法。其中，颗粒尺寸是分级的，用参考平... 本文略去沿流动方向的粘性，将任意曲线坐标系中无量纲化的Ｎ－Ｓ方程简化为薄层方程．采用隐式近似因子分解法求解气相控制方程，采用特征线法跟踪颗粒，然后获得两相跨音速湍流充分耦合的数值方法。其中，颗粒尺寸是分级的，用参考平面中的拟特征线法处理喷管的粘性亚音速进口边界条件，湍流采用代数模型。该计算方法应用于火箭喷管两相粘流计算，并预估了固体火箭发动机的推力和比冲，计算与试验结果吻合很好。文中还讨论了不同颗粒尺寸、不同颗粒质量百分数和颗粒尺寸分级等对流场的影响，分析了颗粒、二维径向分速和粘性对发动机比冲的影响。本文的方法具有节省机时的优点，尤其是对颗粒尺寸分级的计算，效果更为显著。 展开更多

关键词 薄层方程 喷管流动 火箭发动机

在线阅读 下载PDF 职称材料

高稳定性电弧等离子体超声速喷管流动装置

5

作者 岳斌 乐嘉陵 鲍伟仪 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2005年第2期45-48,共4页

笔者在已研制的壁稳电弧等离子体发生器基础上,改进了阳极结构、加置Laval喷管,建立了一套可长期连续运行的高稳定性电弧等离子体超声速喷管流动装置,超声速电弧射流的不稳定度为1%(纯氩)和3%(氮氩),电弧射流具有很好的稳定性、再现性... 笔者在已研制的壁稳电弧等离子体发生器基础上,改进了阳极结构、加置Laval喷管,建立了一套可长期连续运行的高稳定性电弧等离子体超声速喷管流动装置,超声速电弧射流的不稳定度为1%(纯氩)和3%(氮氩),电弧射流具有很好的稳定性、再现性和对称性。测量表明:超声速电弧射流的电子温度沿流动方向呈现出波浪形周期升降的变化规律。 展开更多

关键词 喷管流动 高稳定性 超声速 装置 电弧等离子体发生器 Laval喷管 阳极结构 连续运行 不稳定度 变化规律 流动方向 电子温度 射流 对称性 再现性 波浪形

在线阅读 下载PDF 职称材料

电气体发电中有热添加的喷管流动及热力循环分析

6

作者 朱桂同 陈清华 +1 位作者 刘娟芳 陈子云 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期68-73,共6页

为了提高电气体发电循环的热效率,在有回热的布雷顿循环基础上,对喷管中膨胀的气体进行加热,使循环过程尽量接近Ericsson循环。用CFD数值模拟的方法研究了有热添加的喷管流动,并分析了喷管加热对循环热效率的影响,提出了一种可以提高电... 为了提高电气体发电循环的热效率,在有回热的布雷顿循环基础上,对喷管中膨胀的气体进行加热,使循环过程尽量接近Ericsson循环。用CFD数值模拟的方法研究了有热添加的喷管流动,并分析了喷管加热对循环热效率的影响,提出了一种可以提高电气体发电循环热效率的方法。计算和分析结果表明:定热流加热条件下,延长喷管渐缩段和增大入口高度能有效提高喷管流体速度和温度;受边界层的限制,壁面加热方式对主流区域影响不大,而内热源加热方式在主流区域效果明显;将壁面和内热源加热方式结合能够有效地将热量添加到喷管气流中,并能提高循环热效率。 展开更多

关键词 电气体发电 热添加喷管流动 Ericsson循环 CFD数值模拟 热效率

在线阅读 下载PDF 职称材料

气动激光器非平衡喷管流动计算

7

作者 陈嗣熊 《力学进展》 EI 1976年第1期47-53,共7页

一、引言 在高超音速风洞试验与火箭喷气推进系统的喷管中都出现非平衡流动,因此对于喷管中的非平衡效应已进行了长期广泛的研究,这方面的工作可参看Klall与Treanor的总结性文章[1]。但随着气动激光器的出现,为了能从理论上预言气动激... 一、引言 在高超音速风洞试验与火箭喷气推进系统的喷管中都出现非平衡流动,因此对于喷管中的非平衡效应已进行了长期广泛的研究,这方面的工作可参看Klall与Treanor的总结性文章[1]。但随着气动激光器的出现,为了能从理论上预言气动激光器喷管产生的粒子数反转,小信号增益与激光器的输出功率,人们又进一步发展了非平衡喷管流动的计算。 展开更多

关键词 非平衡流 计算方法 稀薄气体流动 喷管流动 流体流动 方程组 联立方程 喉道 气动激光器 气体动力学激光器 振动自由度 振动能 粒子数反转

在线阅读 下载PDF 职称材料

采用态-态模型的高温空气非平衡喷管流数值研究 被引量：1

8

作者 王辉 曾明 +2 位作者 段欣葵 王东方 刘伟 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1377-1394,共18页

采用态-态模型在总温T_(0)=2000K~8000 K、总压p_(0)=1~20 MPa范围,开展高温空气准一维非平衡喷管流动数值模拟.考虑5种化学组元(N_(2),O_(2),NO,N,O),其中N_(2),O_(2),N_(O)分别有61,46,48个振动能级,将不同振动能级上的粒子视为不同组... 采用态-态模型在总温T_(0)=2000K~8000 K、总压p_(0)=1~20 MPa范围,开展高温空气准一维非平衡喷管流动数值模拟.考虑5种化学组元(N_(2),O_(2),NO,N,O),其中N_(2),O_(2),N_(O)分别有61,46,48个振动能级,将不同振动能级上的粒子视为不同组元,共157个组元.对未见公开文献给出速率系数的分子能级跃迁过程,综合振动能方程松弛时间和其他类似微观过程跃迁速率系数进行折算.计算结果表明,喷管喉道前流动接近平衡,喉道后出现非平衡,喉道下游不远处发生化学组元质量分数、较低振动能级分子数和表征振动能的振动温度的冻结,N_(2)的振动温度冻结较NO和O_(2)早,冻结值也更高;对振动能级跃迁起主导作用的微观机制是平动-振动能量交换(VT)过程,复合反应生成的分子更多位于中等振动能级;喷管非平衡和冻结区域分子能级分布偏离振动温度下的玻尔兹曼分布,高能级出现过分布;提高驻室总压能够降低喷管流动非平衡程度,推迟热化学冻结发生. 展开更多

关键词 热化学非平衡 态-态模型 振动能级分布 喷管流动 高焓风洞

在线阅读 下载PDF 职称材料

风洞整流孔板流动CFD边界条件建模 被引量：3

9

作者 袁先旭 杨明智 +1 位作者 谢昱飞 王文正 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第3期316-321,共6页

风洞设计中,普遍采用孔板、金属网等构件进行整流。但孔板流动很复杂,一般只能依据经验并开展引导性试验进行设计与优化。随着CFD技术的发展,风洞设计自然也希望能利用CFD技术,但孔板等复杂构件的流动对此造成很大挑战。通过忽略孔板大... 风洞设计中,普遍采用孔板、金属网等构件进行整流。但孔板流动很复杂,一般只能依据经验并开展引导性试验进行设计与优化。随着CFD技术的发展,风洞设计自然也希望能利用CFD技术,但孔板等复杂构件的流动对此造成很大挑战。通过忽略孔板大量微小开孔中的流动细节,仅考虑多孔板的宏观效应,建立了一种反映多孔板宏观效应的CFD计算边界条件模型,极大缩减了计算规模,并结合2m×2m超声速风洞引导性试验进行了初步计算应用,取得了一定的效果。 展开更多

关键词 风洞设计 孔板 CFD边界条件模型 一维喷管流动

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于试验数据的驻点热流预示方法建模研究

10

作者 于江鹏 张立坤 +2 位作者 李巍 郭阳 郭志恒 《导弹与航天运载技术(中英文)》 北大核心 2025年第5期82-89,106,共9页

氢氧混合气作为推进剂广泛应用于航空航天领域,其热力学特性、输运特性和化学反应过程等远比纯空气复杂,对其流动过程的分析和预测也更加困难。利用高温燃气风洞产生高速氢氧燃气,结合数值计算,分析、比较了相同状态参数下的空气和燃气... 氢氧混合气作为推进剂广泛应用于航空航天领域,其热力学特性、输运特性和化学反应过程等远比纯空气复杂,对其流动过程的分析和预测也更加困难。利用高温燃气风洞产生高速氢氧燃气,结合数值计算,分析、比较了相同状态参数下的空气和燃气的流动和气动加热特性。发现在喷管中流动,燃气有更高的静温、速度和更小的马赫数;球头绕流时燃气的激波脱体距离和驻点压力小于空气;摩阻和壁面热流均大于空气;燃气中活跃的化学反应使气动加热更为严重,并基于对数据的分析,给出驻点热流预测公式。 展开更多

关键词 氢氧燃气 喷管流动 气动加热 预测公式 驻点热流

在线阅读 下载PDF 职称材料

高温高压喷管化学和热力学非平衡流计算 被引量：2

11

作者 乐嘉陵 董维中 《气动实验与测量控制》 CSCD 1993年第3期30-37,共8页

本文给出了高驻室压力条件下的化学、振动、电离非平衡喷管一维流动的方程组(包括 V-D 耦合和电离激发效应)。为了克服高压条件下喉道前空间推进步长小的困难,采用了局部平衡等效(?)的计算方法。对两类典型风洞(小尺寸电弧风洞和大尺寸... 本文给出了高驻室压力条件下的化学、振动、电离非平衡喷管一维流动的方程组(包括 V-D 耦合和电离激发效应)。为了克服高压条件下喉道前空间推进步长小的困难,采用了局部平衡等效(?)的计算方法。对两类典型风洞(小尺寸电弧风洞和大尺寸激波风洞)进行了数值计算,并对不同驻室压力、V-D 耦合、电子激发效应、不同化学模型进行了研究。计算表明,高驻室压力能够有效抑制喷管的非平衡流动。在 P_0=200MPa,T_0=8000K 条件下,喷管出口的 O_2、N_2组分浓度已接近于实际大气。 展开更多

关键词 非平衡流 喷管流动 风洞

在线阅读 下载PDF 职称材料

气-固两相流动引起固体火箭发动机比冲量损失的研究 被引量：2

12

作者 王南炎 《兵工学报》 EI CAS 1987年第3期8-16,共9页

在V_p/LF《1.0的条件下,利用气-固两相悬浮流的平衡态模型研究了固体火箭发动机的比冲量损失。导出了包括临界速度和比冲量在内的喷管特性关系式。所给出的算例指出:气-固两相混合流在喷管喉部的速度小于气体的音速,由于固相颗粒的影响... 在V_p/LF《1.0的条件下,利用气-固两相悬浮流的平衡态模型研究了固体火箭发动机的比冲量损失。导出了包括临界速度和比冲量在内的喷管特性关系式。所给出的算例指出:气-固两相混合流在喷管喉部的速度小于气体的音速,由于固相颗粒的影响使比冲量受到了损失。同时指出,推力系数并不总是减小,它取决于质量比ε和喷管扩张比(直径)de/dt。计算机程序TWPH可完成计算全过程,计算结果与Brundige的实验结果相符情况良好。 展开更多

关键词 固体火箭发动机 两相流动 推力系数 喷管流动 计算机程序 平衡态 出口截面 发动机推力 颗粒雷诺数 固体推进剂

在线阅读 下载PDF 职称材料

火箭低空级间热分离初期流场特性数值模拟 被引量：12

13

作者 贾如岩 江振宇 张为华 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第11期1310-1317,共8页

采用耦合求解轴对称非定常NS方程与一维分离动力学方程的方法,对多级火箭低空级间热分离初期过程进行数值仿真。依据仿真结果描述低空级间热分离初期流场的两种典型结构:内部为喷管扩张段流动分离以及外部为级间缝隙横向喷流与超声速外... 采用耦合求解轴对称非定常NS方程与一维分离动力学方程的方法,对多级火箭低空级间热分离初期过程进行数值仿真。依据仿真结果描述低空级间热分离初期流场的两种典型结构:内部为喷管扩张段流动分离以及外部为级间缝隙横向喷流与超声速外流的干扰流场;给出两种典型流场结构中位于上面级弹体表面(喷管内)的流动分离点位置以及壁面压力分布随仿真时间的变化;初步估算流动分离线偏斜时内外流动分离区域对上面级弹体的干扰力矩。通过分析数值模拟与力矩估算结果,发现在低空级间热分离内外流场中流动分离激波后方形成的高压区域是上面级所受干扰力矩的重要来源。研究结论可为级间热分离过程干扰机理研究提供理论方向,为级间热分离时序设计提供参考。 展开更多

关键词 火箭 级间热分离 非定常数值模拟 喷管流动分离 横向喷流干扰

在线阅读 下载PDF 职称材料

火箭及导弹的底阻计算方法及其CRMBP程序 被引量：5

14

作者 赵鹤书 王强 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1993年第1期27-33,共7页

本文叙述了作者开发的基于Chapman-Korst理论的超音速底部压强计算方法及其计算程序CRMBP。该方法及程序计及了喷流、喷管和火箭后体多种参数的影响,以及羽流诱导分离情况。计算结果与实验结果符合得较好,特别是冷喷流情况。本文的方法... 本文叙述了作者开发的基于Chapman-Korst理论的超音速底部压强计算方法及其计算程序CRMBP。该方法及程序计及了喷流、喷管和火箭后体多种参数的影响,以及羽流诱导分离情况。计算结果与实验结果符合得较好,特别是冷喷流情况。本文的方法及其程序可供设计部门作设计计算及参数分析使用。 展开更多

关键词 底部压强 超音速 阻力 喷管流动

在线阅读 下载PDF 职称材料

尾支撑喷流试验技术研究

15

作者 陈文明 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 1993年第3期322-324,共3页

本文以喷流模拟、柱体环形喷管喷流对模型底压影响、以及尾支撑和侧支撑对模型底压影响为基础,从定性、定量得出,用尾支撑作喷流试验,支撑干扰小,可做到既经济又可靠,数据准度较高。

关键词 喷管流动 喷流模拟 尾支撑 侧支撑

在线阅读 下载PDF 职称材料

一种利用正交流线坐标系求解跨音速管流的新方法

16

作者 涂侯杰 张启南 李椿萱 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1993年第1期20-26,共7页

本文以正交流线坐标系为工具,采用位流模型,导出了正交流线坐标系下平面或轴对称流动的控制方程组,利用流函数与位函数的存在性,进而导出了两个首次积分。设计了一套求解匀熵管流的分凝迭代方案,模拟了管内无激波的平面或轴对称喷管的... 本文以正交流线坐标系为工具,采用位流模型,导出了正交流线坐标系下平面或轴对称流动的控制方程组,利用流函数与位函数的存在性,进而导出了两个首次积分。设计了一套求解匀熵管流的分凝迭代方案,模拟了管内无激波的平面或轴对称喷管的跨音速流动。数值实验表明该方法能够处理小喉道曲率半径平面或轴对称喷管跨音速流动,与已有的数值计算结果及实验结果符合较好。 展开更多

关键词 跨音速流动 正交流线 喷管流动

在线阅读 下载PDF 职称材料

化学激光器

17

《中国光学》 EI CAS 2001年第4期28-28,共1页

TN248.5 2001042439DF/HF化学激光器喷管设计和数值模拟=Nozzle designand numerical simulation method of nozzle flow in DF/HF chemical lasers[刊,中]/袁圣付,华卫红,姜宗福,赵伊君(国防科技大学应用物理系.湖南,长沙(410073))//... TN248.5 2001042439DF/HF化学激光器喷管设计和数值模拟=Nozzle designand numerical simulation method of nozzle flow in DF/HF chemical lasers[刊,中]/袁圣付,华卫红,姜宗福,赵伊君(国防科技大学应用物理系.湖南,长沙(410073))//中国激光.-2001,28(1).-19-21简述了喷管作用和单个喷管型面设计中存在的问题,根据气动理论提出了一种喷管设计新方法;介绍了DF/HF激光器喷管流动数值模拟的控制方程、初边值条件和CS方法。参12(赵桂云) 展开更多

关键词 化学激光器 喷管流动 流动数值模拟 国防科技大学 应用物理 喷管设计 型面设计 设计新方法 气动理论 初边值条件

在线阅读 下载PDF 职称材料

炮风洞中进行高温喷流底部热流、压力测量试验

18

作者 何宝培 杨镇坤 张轶 《气动实验与测量控制》 CSCD 1993年第3期26-29,共4页

本文介绍了在北京空气动力研究所炮风洞 M 数为6、7、8的气流中进行具有高温喷流的模型底部热流和压力测量试验的有关试验技术。试验结果表明底部对流热流和压力测量值随外流 M 数增大而减小,他们都大于无外流时的测值。辐射热流不受外... 本文介绍了在北京空气动力研究所炮风洞 M 数为6、7、8的气流中进行具有高温喷流的模型底部热流和压力测量试验的有关试验技术。试验结果表明底部对流热流和压力测量值随外流 M 数增大而减小,他们都大于无外流时的测值。辐射热流不受外流影响。 展开更多

关键词 热流动 压力 炮风洞 喷管流动

在线阅读 下载PDF 职称材料

不可压缩管流的广义有限元方法

19

作者 王宏光 刘高联 戴韧 《上海机械学院学报》 1993年第4期1-8,共8页

本文将广义有限元法用于求解不可压缩管流.通过泛函的变域变分理论推导出严格的网格自适应性条件,可以在给定网格节点数目的条件下,在计算时自动调整网格的分布,使泛函取得极值,同时也使流场参数和网格节点位置取得最优值.对一维喷管的... 本文将广义有限元法用于求解不可压缩管流.通过泛函的变域变分理论推导出严格的网格自适应性条件,可以在给定网格节点数目的条件下,在计算时自动调整网格的分布,使泛函取得极值,同时也使流场参数和网格节点位置取得最优值.对一维喷管的计算结果表明,广义有限元法理论上严密,在计算中是可行的,是常规有限元法向高精度的自适应网格方向的合理推广. 展开更多

关键词 适应性网格 有限元法 喷管流动

在线阅读 下载PDF 职称材料