抛物化稳定性方程在可压缩边界层中应用的检验 被引量：13

1

作者 张永明 周恒 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2007年第8期883-893,共11页

用抛物化稳定性方程(PSE),研究了可压缩边界层中扰动的演化,并与由直接数值模拟(DNS)所得进行比较.目的在检验PSE方法用于研究可压缩边界层中扰动演化的可靠性.结果显示,无论是亚音速还是超音速边界层,由PSE方法和由DNS方法所得结果都... 用抛物化稳定性方程(PSE),研究了可压缩边界层中扰动的演化,并与由直接数值模拟(DNS)所得进行比较.目的在检验PSE方法用于研究可压缩边界层中扰动演化的可靠性.结果显示,无论是亚音速还是超音速边界层,由PSE方法和由DNS方法所得结果都基本一致,而温度比速度吻合得更好.对超音速边界层,还计算了小扰动的中性曲线.与线性稳定性理论(LST)的结果相比,二者的关系和不可压边界层的情况相似. 展开更多

关键词 抛物化稳定性方程 直接数值模拟 线性稳定性理论

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二维抛物化稳定性方程的特征和次特征 被引量：3

2

作者 李明军 高智 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2002年第3期124-126,共3页

特征分析表明 :对原始扰动量的抛物化稳定性方程组 (PSE) ,它在亚、超音速区分别具有椭圆和抛物特性 ,给出PSE特征对马赫数的依赖关系 ,阐明PSE仅把信息对流 扩散传播特性抛物化 ,而保留了信息对流 扰动传播特性 ,因此PSE应称为扩散... 特征分析表明 :对原始扰动量的抛物化稳定性方程组 (PSE) ,它在亚、超音速区分别具有椭圆和抛物特性 ,给出PSE特征对马赫数的依赖关系 ,阐明PSE仅把信息对流 扩散传播特性抛物化 ,而保留了信息对流 扰动传播特性 ,因此PSE应称为扩散抛物化稳定性方程 (DPSE) 展开更多

关键词 二维 抛物化稳定性方程 可压缩流动 椭圆特性 马赫数

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边界层稳定性的三维线性抛物化算法研究

3

作者 涂国华 袁湘江 +1 位作者 查俊 陆利蓬 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第3期346-351,共6页

通过把扰动波在流向上的变化分解成缓慢变化的形状函数部分和快速变化的波动部分,同时把扰动波在展向上的分布也分解成形状函数部分和波动部分,得到三维抛物化稳定性方程(3D PSE)。然后在流向采用一阶向后差分,法向和展向采用4阶中心差... 通过把扰动波在流向上的变化分解成缓慢变化的形状函数部分和快速变化的波动部分,同时把扰动波在展向上的分布也分解成形状函数部分和波动部分,得到三维抛物化稳定性方程(3D PSE)。然后在流向采用一阶向后差分,法向和展向采用4阶中心差分,发展出了迭代求解三维线性PSE的方法。通过求解二维扰动波和三维斜波在三维空间中的发展,发现二维波可以自动调制出展向扰动,且展向扰动的最大值点在边界层与外流的交接面附近。三维斜波的计算结果表明,网格密度应该与波矢方向上的波长相匹配,而不是与流向波长相匹配。 展开更多

关键词 抛物化稳定性方程 边界层稳定性 非平行流 三维稳定性 斜波

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流体运动稳定性方程组椭圆特性的分析与应用 被引量：2

4

作者 李明军 高智 《应用数学和力学》 EI CSCD 北大核心 2003年第11期1179-1185,共7页

　利用抛物化稳定方程(PSE)特征分析得知,原始扰动量的线性和非线性PSE整体来说为抛物型·　利用PSE的次特征分析证明,对速度U,在亚音速和跨音速区,线性PSE分别为椭圆型和双曲＿抛物型;对速度U+u,在亚音速和跨音速区,非线性PSE分别... 　利用抛物化稳定方程(PSE)特征分析得知,原始扰动量的线性和非线性PSE整体来说为抛物型·　利用PSE的次特征分析证明,对速度U,在亚音速和跨音速区,线性PSE分别为椭圆型和双曲＿抛物型;对速度U+u,在亚音速和跨音速区,非线性PSE分别为椭圆型和双曲＿抛物型(其中,U和u分别为主流方向的扰动和未扰流速度分量)·　结论表明,流体运动稳定性方程组的"抛物化"简化,仅把信息的对流扩散传播抛物化,而保留了信息的对流扰动传播特性,PSE实质上是扩散抛物化稳定性方程组·　根据特征次特征理论提出了消除PSE剩余椭圆特性的方法,所得结论对线性PSE已有结论一致,并给出了Mach数的影响·　同时。 展开更多

关键词 可压缩流 抛物化稳定性方程 特征 次特征

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边界层流动的非平行稳定性研究 被引量：1

5

作者 夏浩 唐登斌 陆昌根 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2001年第2期186-190,共5页

采用极为有效的抛物化稳定性方程 (PSE)方法研究边界层的非平行稳定性。并利用抛物线坐标变换、有限远延拓外边界条件、及流向和法向全差分的数值方法 ,对不同频率的二维Tollmien Schlichting波的非平行稳定性进行了计算和分析。计算结... 采用极为有效的抛物化稳定性方程 (PSE)方法研究边界层的非平行稳定性。并利用抛物线坐标变换、有限远延拓外边界条件、及流向和法向全差分的数值方法 ,对不同频率的二维Tollmien Schlichting波的非平行稳定性进行了计算和分析。计算结果与Orr Sommerfeld方程(OSE)的解以及谱配置方法的PSE结果作了详细的比较 。 展开更多

关键词 抛物化稳定性方程 非平行性 扰动波 边界层流动 飞行器 空气动力学

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机翼边界层的横流稳定性分析和转捩预测 被引量：18

6

作者 黄章峰 逯学志 于高通 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2014年第1期14-20,共7页

通过求解经典O-S方程(LST)、扩展的O-S方程(EOS)和线性抛物化稳定性方程(LPSE),对展向无限长、后掠角25°、迎角0°、来流Mach数0.8、单位Reynolds数6.79×106/m的机翼边界层进行了稳定性分析,结合eN方法进行了转捩预测。... 通过求解经典O-S方程(LST)、扩展的O-S方程(EOS)和线性抛物化稳定性方程(LPSE),对展向无限长、后掠角25°、迎角0°、来流Mach数0.8、单位Reynolds数6.79×106/m的机翼边界层进行了稳定性分析,结合eN方法进行了转捩预测。研究发现无限长后掠机翼在(x,ω)平面上的中性曲线没有下支,在(x,β)平面上的中性曲线呈反拇指的形状,横流不稳定性在机翼前缘占主导作用。当外界扰动进入边界层后,幅值将被直接放大,对于频率相同的扰动,首先是展向波数β大的增长起来,演化到一定位置开始衰减,然后是展向波数β小的逐渐增长起来,并且增长的指数N逐步超过波数大的扰动。转捩在机翼前缘完成,引起转捩的扰动波的展向波长约为2mm。 展开更多

关键词 流动稳定性分析 转捩预测 横流不稳定性 后掠机翼 抛物化稳定性方程

全文增补中

机翼非平行边界层稳定性研究 被引量：2

7

作者 刘吉学 唐登斌 朱国祥 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第6期720-724,共5页

从Navier-Stocks(N-S)方程导出曲线坐标系下的抛物化稳定性方程(Parabolicstabilityequation,PSE),研究机翼非平行的可压缩边界层稳定性问题。发展了求解PSE的高效数值方法:引进法向变换,使得在临界层与壁面之间的扰动量变化最快的区域... 从Navier-Stocks(N-S)方程导出曲线坐标系下的抛物化稳定性方程(Parabolicstabilityequation,PSE),研究机翼非平行的可压缩边界层稳定性问题。发展了求解PSE的高效数值方法:引进法向变换,使得在临界层与壁面之间的扰动量变化最快的区域有更多法向网格点;采用包含边界邻域在内的完全四阶精度的法向差分格式,这对方程精确离散至关重要;以及全局法和局部法相结合的数值方法及其新的迭代公式,能大大加速收敛并得到更精确的特征值。算例分析研究了扰动增长因子和形状函数等演化曲线。 展开更多

关键词 机翼 非平行稳定性 边界层 抛物化稳定性方程

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边界层稳定性的非平行性问题研究 被引量：1

8

作者 王伟志 唐登斌 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第4期322-327,共6页

采用抛物化稳定性方程的新方法研究稳定性的非平行问题 ,其控制方程从涡量形式的 N-S方程导出。为提高计算精度和收敛速度 ,在法向采用高精度的高阶谱方法、结合边界层特征安排边界条件的方程 ,以及对无限区域数值问题作高效的代数变换... 采用抛物化稳定性方程的新方法研究稳定性的非平行问题 ,其控制方程从涡量形式的 N-S方程导出。为提高计算精度和收敛速度 ,在法向采用高精度的高阶谱方法、结合边界层特征安排边界条件的方程 ,以及对无限区域数值问题作高效的代数变换处理。通过对预估校正迭代过程中推进步长有效的控制 ,以满足正规化条件。研究了不同类型压力梯度对稳定性的作用。由系列算例得到的增长率变化曲线和扰动中性曲线等 ,精确地给出了非平行性对流动稳定性的影响。 展开更多

关键词 边界层 稳定性 非平行性 抛物化稳定性方程 三维扰动 压力梯度

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带压力梯度的非平行流边界层稳定性研究

9

作者 郭琳琳 唐登斌 王伟志 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期169-173,共5页

发展高精度的高阶谱方法,通过抛物化稳定性方程及其局部法,研究在压力梯度作用下的非平行流边界层稳定性问题。与经典的平行流边界层稳定性结果相比,显示了在某些条件下非平行性对稳定性的关键作用。提出了压力梯度对临界雷诺数的影响... 发展高精度的高阶谱方法,通过抛物化稳定性方程及其局部法,研究在压力梯度作用下的非平行流边界层稳定性问题。与经典的平行流边界层稳定性结果相比,显示了在某些条件下非平行性对稳定性的关键作用。提出了压力梯度对临界雷诺数的影响研究。 展开更多

关键词 压力梯度 非平行性 抛物化稳定性方程 局部法

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有限振幅T-S波在非平行边界层中的非线性演化研究 被引量：9

10

作者 唐登斌 夏浩 《应用数学和力学》 EI CSCD 北大核心 2002年第6期588-596,共9页

研究对非平行边界层稳定性有重要影响的非线性演化问题 ,导出与其相应的抛物化稳定性方程组 ,发展了求解有限振幅T_S波的非线性演化的高效数值方法·　这一数值方法包括预估_校正迭代求解各模态非线性方程并避免模态间的耦合 ,采用... 研究对非平行边界层稳定性有重要影响的非线性演化问题 ,导出与其相应的抛物化稳定性方程组 ,发展了求解有限振幅T_S波的非线性演化的高效数值方法·　这一数值方法包括预估_校正迭代求解各模态非线性方程并避免模态间的耦合 ,采用高阶紧致差分格式 ,满足正规化条件 ,确定不同模态非线性项表和数值稳定地作空间推进·　通过给出T_S波不同的初始幅值 ,研究其非线性演化·　算例与全Navier_Stokes方程的直接数值模拟 (DNS)的结果作了比较· 展开更多

关键词 边界层稳定性 非线性演化 非平行性 T-S波 紧致格式 空间模态 抛物化稳定性方程

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计算可压缩边界层转捩及湍流的一种新方法——PSE+DNS 被引量：4

11

作者 董明 张永明 周恒 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2008年第12期1387-1394,共8页

提出了一种计算可压缩边界层转捩及湍流的新方法,它尤其适用于从小扰动开始的转捩及湍流计算.在层流阶段,直至转捩中的breakdown开始前,用抛物化稳定性方程(PSE)计算.然后用直接数值模拟(DNS)计算转捩过程和湍流,其入口条件是用PSE方法... 提出了一种计算可压缩边界层转捩及湍流的新方法,它尤其适用于从小扰动开始的转捩及湍流计算.在层流阶段,直至转捩中的breakdown开始前,用抛物化稳定性方程(PSE)计算.然后用直接数值模拟(DNS)计算转捩过程和湍流,其入口条件是用PSE方法在该处得到的扰动.在两个测试算例中,包括亚音速和超音速边界层,此法得到的转捩位置和湍流都与只用DNS计算整个过程所得的一致.使用该方法的优点在于计算量比只用DNS方法小得多. 展开更多

关键词 转捩 湍流 抛物化稳定性方程 直接数值模拟

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PSE在可压缩边界层转捩问题中的应用 被引量：10

12

作者 张永明 周恒 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2008年第7期757-763,共7页

提出了用抛物化稳定性方程(PSE)预测层流-湍流转捩的一种新的概念.它被试用于平板可压缩边界层转捩位置的预测问题中,并将结果与直接数值模拟(DNS)所得进行比较.结果二者符合情况令人满意.二者符合的原因在于PSE方法准确地再现了层流-... 提出了用抛物化稳定性方程(PSE)预测层流-湍流转捩的一种新的概念.它被试用于平板可压缩边界层转捩位置的预测问题中,并将结果与直接数值模拟(DNS)所得进行比较.结果二者符合情况令人满意.二者符合的原因在于PSE方法准确地再现了层流-湍流转捩中导致breakdown过程的机理,即平均流剖面的修正导致其稳定性特性的明显改变. 展开更多

关键词 抛物化稳定性方程 直接数值模拟 转捩 BREAKDOWN

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PSE在超音速边界层二次失稳问题中的应用 被引量：9

13

作者 张永明 周恒 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2008年第1期1-7,共7页

用抛物化稳定性方程(PSE)研究超音速边界层中的二次失稳问题.结果显示无论二维基本扰动是第一模态还是第二模态的T-S波,二次失稳机制都起作用.三维亚谐波的放大率随其展向波数和二维基本波幅值的变化关系与不可压缩边界层中所得类似.但... 用抛物化稳定性方程(PSE)研究超音速边界层中的二次失稳问题.结果显示无论二维基本扰动是第一模态还是第二模态的T-S波,二次失稳机制都起作用.三维亚谐波的放大率随其展向波数和二维基本波幅值的变化关系与不可压缩边界层中所得类似.但是,即使二维波的幅值大到2%的量级,三维亚谐波的最大放大率仍远小于最不稳定的第二模态二维T-S波的放大率.因此,二次失稳应该不是导致超音速边界层转捩的主要因素. 展开更多

关键词 抛物化稳定性方程 二次失稳 基本扰动 亚谐波

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PSE在边界层中预测转捩位置的应用 被引量：2

14

作者 李佳 罗纪生 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2012年第6期643-650,共8页

层流到湍流的转捩是自然界和各项工程实践中广泛存在的现象,层流和湍流的性质大不相同.因此,预测转捩位置是流体力学中的重要理论和实际问题.针对不可压缩边界层,入口加入展向等幅值型和展向波包型两类扰动,展向等幅值型扰动是由一个二... 层流到湍流的转捩是自然界和各项工程实践中广泛存在的现象,层流和湍流的性质大不相同.因此,预测转捩位置是流体力学中的重要理论和实际问题.针对不可压缩边界层,入口加入展向等幅值型和展向波包型两类扰动,展向等幅值型扰动是由一个二维波(2-D)和两个三维波(3-D)组成,使用抛物化稳定性方程(PSE)的方法来研究扰动的演化和预测转捩位置,并且与数值模拟的结果相比较.结果表明,PSE可以研究扰动的演化和预测转捩位置,同时其计算比数值模拟快得多. 展开更多

关键词 转捩位置 不可压缩边界层 抛物化稳定性方程 数值模拟

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钝体边界层失稳特性分析

15

作者 袁湘江 李筠 +1 位作者 田俊武 涂国华 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第4期427-432,共6页

推导了适合可压缩二维/轴对称边界层的线性抛物化稳定性方程。在法向采用4阶中心格式,流向采用1阶向后差分,对线性抛物化稳定性方程进行离散。通过来流马赫数为4.5的平板与曲面边界层稳定性问题验证了程序的正确性。讨论了来流马赫数6... 推导了适合可压缩二维/轴对称边界层的线性抛物化稳定性方程。在法向采用4阶中心格式,流向采用1阶向后差分,对线性抛物化稳定性方程进行离散。通过来流马赫数为4.5的平板与曲面边界层稳定性问题验证了程序的正确性。讨论了来流马赫数6的球钝锥边界层内,扰动波沿端头向下游演化的失稳特性。发现了一种新的失稳机制。 展开更多

关键词 抛物化稳定性方程 超声速边界层 钝体

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亚声速热射流声源模型的应用（英文）

16

作者 张星辰 杨海华 +1 位作者 万振华 孙德军 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2016年第12期1308-1323,共16页

对亚声速转捩热射流中失稳波相关的噪声产生机制进行了研究,并与冷射流中的结果进行了对比.基于时均大涡模拟(LES)流场,通过求解线性抛物化稳定性方程(LPSE)得到了失稳波的空间演化特性,然后基于LPSE的解与声比拟方法构建了射流的线性... 对亚声速转捩热射流中失稳波相关的噪声产生机制进行了研究,并与冷射流中的结果进行了对比.基于时均大涡模拟(LES)流场,通过求解线性抛物化稳定性方程(LPSE)得到了失稳波的空间演化特性,然后基于LPSE的解与声比拟方法构建了射流的线性及非线性声源模型.LPSE结果表明,加热可以提高失稳波的空间增长率,使其更早达到饱和.由线性模型分析可知,加热会提高高频模态的声压级(SPL).与冷射流相比,热射流中线性模型预测的声压级与大涡模拟结果间的差距更小,表明线性机制在热射流中作用更大.在亚声速冷射流中,非线性模型在之前的研究中已经被证明可以提高声辐射效率.在当前热射流中,发现非线性模型与大涡模拟间的声压级差距被进一步的缩小,且温度相关的声源项在声辐射中发挥更重要的作用. 展开更多

关键词 线性抛物化稳定性方程 失稳波 线性机制 非线性机制

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基于APSE确定高超声速边界层第二模态中性曲线下支

17

作者 谷晓培 刘建新 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2021年第2期62-72,共11页

在高超声速边界层流动中,由于存在非平行效应以及激发Mack第二模态时的模态同步机制,因此在进行转捩预测研究时,中性曲线下支的确定需要考虑到这两方面的影响。全文针对高超声速平板边界层,首先采用线性抛物化稳定性方程(LPSE)对考虑感... 在高超声速边界层流动中,由于存在非平行效应以及激发Mack第二模态时的模态同步机制,因此在进行转捩预测研究时,中性曲线下支的确定需要考虑到这两方面的影响。全文针对高超声速平板边界层,首先采用线性抛物化稳定性方程(LPSE)对考虑感受性的中性曲线下支进行了求解,研究发现该方法存在两大难点:一是计算入口需要给定的离散模态在衰减区求解困难;二是由于存在快、慢模态的同步机制,所以在实际计算时,需要分别计算两次离散模态的演化以确定中性曲线下支,计算效率较低。基于以上问题,本文提出了一种基于伴随抛物化稳定性方程(APSE)来计算非平行边界层稳定性的方法,并以此确定考虑感受性的中性曲线下支位置。该方法从Mack模态的增长区开始进行计算,因此有效地解决了使用LPSE方法计算时所存在的问题。在不同工况下,与线性稳定性理论(LST)以及LPSE给出的预测结果进行了对比。从对比结果中可以看出该方法给出的预测结果与LPSE给定上游主导模态的预测结果一致,同时不必依赖于入口初值的选取且效率更高。该方法有进一步发展的潜力,可以有效地应用于高超声速边界层转捩的预测研究中。 展开更多

关键词 伴随抛物化稳定性方程 第二模态 中性曲线 高超声速边界层 离散谱

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超声速混合层气动声场的数值模拟

18

作者 马利宇 方一红 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2019年第5期770-776,共7页

超声速混合层的噪声是气动声学研究的经典问题,制约着航空发动机性能的提升。本文用数值方法对超声速混合层声辐射特性进行研究,具体方法:用抛物化稳定性方程(PSE)计算混合层近场大尺度扰动演化,结合一种基于渐进展开和稳定性分析的积... 超声速混合层的噪声是气动声学研究的经典问题,制约着航空发动机性能的提升。本文用数值方法对超声速混合层声辐射特性进行研究,具体方法:用抛物化稳定性方程(PSE)计算混合层近场大尺度扰动演化,结合一种基于渐进展开和稳定性分析的积分预测远场声压,得到快慢两种模态马赫波辐射的强度和方向。分析了上下侧来流温度对气动声场的影响,结果表明,上下侧温度比小于1时,慢模态占优;而上下侧温度比大于1时,快模态占优。 展开更多

关键词 抛物化稳定性方程 超声速混合层 快慢模态 温度比 马赫波辐射

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