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基于欧拉-欧拉方法的气液两相流数值模型发展综述 被引量:5
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作者 高一博 耿琳琳 +2 位作者 王振 张振楠 张德胜 《力学与实践》 北大核心 2022年第5期1021-1036,共16页
深海油气多相混输系统内部油气混输本质上是一种高压高含气率的气液两相流问题。现如今多采用欧拉-欧拉方法对该问题进行数值研究,然而该方法的准确性依赖于相间力模型与群体平衡子模型的构建与选择。因此,本文对现有的相间力模型进行... 深海油气多相混输系统内部油气混输本质上是一种高压高含气率的气液两相流问题。现如今多采用欧拉-欧拉方法对该问题进行数值研究,然而该方法的准确性依赖于相间力模型与群体平衡子模型的构建与选择。因此,本文对现有的相间力模型进行了总结,主要包括曳力、升力、壁面润滑力、湍流扩散力、虚拟质量力,并对相关模型的理论与发展进行了阐述,总结了压力以及高含气率下泡群对相间力模型的修正方法。此外,考虑到高含气率工况下气泡与气泡之间的相互作用,针对气泡群体平衡模型进行介绍,对气泡的破碎与聚并模型进行了梳理,总结了高压情况下群体平衡模型的修正思路。以期对深海高压高含气率环境下的气液混输模拟计算提供借鉴。 展开更多
关键词 油气混输 气液 欧拉-欧拉方法 相间力模型 群体平衡模型
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用PLM格式和欧拉-拉格朗日模型计算喷管内气粒两相流场 被引量:2
2
作者 顾璇 郜冶 +1 位作者 王革 贺征 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2008年第2期168-170,174,共4页
采用自适应网格和二阶精度Godunov型PLM格式,结合欧拉-拉格朗日模型,计算了粒子不同负载比和不同尺寸时喷管内的气粒两相流场。计算结果给出了两相流场在喷管内和轴线附近的参数分布,发现尺寸较大颗粒在喷喉下游轴线附近会形成弥散激波... 采用自适应网格和二阶精度Godunov型PLM格式,结合欧拉-拉格朗日模型,计算了粒子不同负载比和不同尺寸时喷管内的气粒两相流场。计算结果给出了两相流场在喷管内和轴线附近的参数分布,发现尺寸较大颗粒在喷喉下游轴线附近会形成弥散激波,使喷管出口截面上的参数呈现出不均匀性,弥散激波的区域随着负载比的增加而扩大。 展开更多
关键词 自适应网格 二阶精度Godunov型PLM格式 欧拉-拉格朗日模型 弥散激波
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基于欧拉固液两相流模型的混流式水轮机导水机构磨蚀损伤研究 被引量:5
3
作者 米紫昊 李太江 +1 位作者 李勇 刘刚 《水利水电技术》 CSCD 北大核心 2014年第11期116-120,共5页
为保障水轮机发电机组的安全运行,对水轮机活动导叶磨蚀损伤机理进行研究。基于欧拉固液两相流模型对水轮机活动导叶内部的固液两相紊流进行数值模拟,对磨损情况进行了分析,提出了导水机构的磨损预估及相应的修复建议。所得结论可供相... 为保障水轮机发电机组的安全运行,对水轮机活动导叶磨蚀损伤机理进行研究。基于欧拉固液两相流模型对水轮机活动导叶内部的固液两相紊流进行数值模拟,对磨损情况进行了分析,提出了导水机构的磨损预估及相应的修复建议。所得结论可供相关研究人员参考。 展开更多
关键词 混流式水轮机 水轮机导水机构 欧拉相流模型 磨蚀损伤
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基于双欧拉模型的流化床气固两相流场数值模拟 被引量:6
4
作者 朱博 王强 +2 位作者 郭慧军 张潇玲 杜明俊 《大庆石油学院学报》 CAS 北大核心 2011年第3期104-108,122,共5页
为解决低流化风速下采用Syamlal-O’Brien曳力模型计算流化床内流化过程误差较大的问题,选择曳力模型预测初始最小流化条件,结合实验数据,修正Syamlal-O’Brien曳力模型,并采用双欧拉模型对均匀床内低速气固两相流场进行数值计算.结果表... 为解决低流化风速下采用Syamlal-O’Brien曳力模型计算流化床内流化过程误差较大的问题,选择曳力模型预测初始最小流化条件,结合实验数据,修正Syamlal-O’Brien曳力模型,并采用双欧拉模型对均匀床内低速气固两相流场进行数值计算.结果表明:修正Syamlal-O’Brien曳力模型计算结果略小于实验结果,最大相对误差为4.4%,但轴向压降变化趋势相同,能够满足工程实际要求,可以描述低速气固两相流动相互作用物理过程. 展开更多
关键词 流化床 相流 欧拉模型 数值计算
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基于修正剑桥模型的软黏土中沉桩过程欧拉-拉格朗日耦合模拟分析 被引量:12
5
作者 孟振 陈锦剑 王建华 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期263-268,共6页
利用CEL(Coupled Eulerian-Lagrangian)有限元大变形方法模拟了不排水条件下软黏土中沉桩施工对桩周土体的影响.利用有效应力的方法实现了修正剑桥(MCC)模型Vumat子程序中超孔压的计算,通过与室内土工试验(一维压缩试验和三轴试验)结果... 利用CEL(Coupled Eulerian-Lagrangian)有限元大变形方法模拟了不排水条件下软黏土中沉桩施工对桩周土体的影响.利用有效应力的方法实现了修正剑桥(MCC)模型Vumat子程序中超孔压的计算,通过与室内土工试验(一维压缩试验和三轴试验)结果对比证明了子程序的可靠性.将修正剑桥模型的Vumat子程序嵌入到Abaqus/Explicit的CEL方法中用于软黏土中沉桩效应的模拟分析.对计算得到的桩周土体流动、水平位移、超孔压、水平应力的分析表明,所采用的考虑孔压的CEL数值分析方法可以较好地模拟软黏土非排水条件下沉桩效应问题. 展开更多
关键词 软黏土 修正剑桥模型 欧拉-拉格朗日耦合 沉桩效应 超孔压
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高浓度固-液两相流紊流的动理学模型 被引量:13
6
作者 唐学林 徐宇 吴玉林 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第6期956-962,共7页
采用分子动理学方法,基于固-液两相流液相分子或颗粒相颗粒的Boltzmann方程,对Boltzmann方程分别取零矩和一次矩,则得到高浓度固-液两相流紊流的连续方程和动量方程,再和较成熟的低浓度两相流连续方程和动量方程比较,取低浓度两相流控... 采用分子动理学方法,基于固-液两相流液相分子或颗粒相颗粒的Boltzmann方程,对Boltzmann方程分别取零矩和一次矩,则得到高浓度固-液两相流紊流的连续方程和动量方程,再和较成熟的低浓度两相流连续方程和动量方程比较,取低浓度两相流控制方程中较成熟合理的有关项和高浓度时由动理学方法推导出的颗粒间碰撞项,则得到高浓度固-液两相流紊流的最终控制方程:连续方程和动量方程. 展开更多
关键词 -相流 紊流 动理学模型 速度分布函数 BOLTZMANN方程
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用非线性k-ε-k_p两相湍流模型模拟旋流两相流动 被引量:10
7
作者 周力行 古红霞 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2001年第3期288-295,共8页
建立了两相湍流的代数应力模型 ,并由此出发 ,导出非线性k ε kp 两相湍流模型 ,目的是合理地模拟各向异性较强的旋流两相流动 ,保持二阶矩模型的优点 ,同时比二阶矩模型简单 .文中得到了气相、颗粒相的雷诺应力和两相脉动速度关联的非... 建立了两相湍流的代数应力模型 ,并由此出发 ,导出非线性k ε kp 两相湍流模型 ,目的是合理地模拟各向异性较强的旋流两相流动 ,保持二阶矩模型的优点 ,同时比二阶矩模型简单 .文中得到了气相、颗粒相的雷诺应力和两相脉动速度关联的非线性应力应变关系式。这些代数式和两相各自的湍动能k ,kp,以及两相脉动关联湍动能kpg的方程联立 ,就构成非线性k ε kp 模型 .将该模型用于模拟旋流两相流动 ,给出两相时均速度场及雷诺应力各分量 ,并且将模拟结果和实验数据以及二阶矩模型的模拟结果对照 .研究结果表明 ,该模型预报旋流两相流动的能力和二阶矩模型的能力相差不多 。 展开更多
关键词 旋流 相流 湍流模型 非线性κ-ε-κp模型 数值模拟 湍动能κ
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基于欧拉-拉格朗日法的细水雾消烟模型研究 被引量:1
8
作者 牛奕 丁亮 +1 位作者 李盼 张英 《燃烧科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期19-26,共8页
细水雾水幕在隧道火灾中具有较好的控烟阻烟作用,针对目前细水雾阻烟数值模拟研究中并未考虑细水雾的捕集沉降作用,依据气溶胶动力学原理,考虑细水雾的惯性碰撞、拦截效应和扩散效应捕集机理,基于欧拉-拉格朗日方法构建细水雾降温消烟模... 细水雾水幕在隧道火灾中具有较好的控烟阻烟作用,针对目前细水雾阻烟数值模拟研究中并未考虑细水雾的捕集沉降作用,依据气溶胶动力学原理,考虑细水雾的惯性碰撞、拦截效应和扩散效应捕集机理,基于欧拉-拉格朗日方法构建细水雾降温消烟模型,并对狭长通道内细水雾降温消烟实验进行模拟仿真,结果表明:模拟结果与实验高度吻合,能见度稳定在9 m左右,消烟模型对细水雾降温效果的影响较小,但在消烟过程中起到关键作用,不考虑消烟模型时,能见度仅为5 m,模拟值低于实验值约45%,表明该模型能够有效表征细水雾对烟气的降温、阻隔和消烟作用. 展开更多
关键词 细水雾 火灾烟气 消烟模型 欧拉-拉格朗日法
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正则化相场格子玻尔兹曼两相流模型
9
作者 李游 李贵 +2 位作者 李桥忠 代安定 牛小东 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期2259-2270,共12页
目前,基于相场理论的格子玻尔兹曼(lattice Boltzmann,LB)模型已经被广泛应用于气-液两相流流动问题中.为了提高已有相场LB模型的数值稳定性,提出了一种新型的正则化相场格子玻尔兹曼模型(regularized lattice Boltzmann model,RLBM)用... 目前,基于相场理论的格子玻尔兹曼(lattice Boltzmann,LB)模型已经被广泛应用于气-液两相流流动问题中.为了提高已有相场LB模型的数值稳定性,提出了一种新型的正则化相场格子玻尔兹曼模型(regularized lattice Boltzmann model,RLBM)用于模拟大密度比和大黏度比的气液两相流动.该模型由界面追踪和流场求解两个核心模块构成,其中界面变化采用守恒型Allen-Cahn (A-C)相场方程控制,流场演化则通过不可压NavierStokes (N-S)方程控制.首先,构建了两个正则化格子玻尔兹曼方程(lattice Boltzmann equation,LBE)分别获取流场信息和相场信息.与标准的单松弛模型不同的是,提出的模型在演化方程的碰撞项中引入了非平衡态的预前碰撞函数,且该预前碰撞项仅与宏观量有关.通过Chapman-Enskog (C-E)多尺度展开分析,证实了所提出的模型能够准确地恢复到宏观流场控制方程和相场控制方程.进一步地,为了验证本模型的有效性,模拟了4个两相流典型算例,包括静态液滴、Rayleigh-Taylor(R-T)不稳定性问题、气泡上升和单个液滴撞击液膜.数值结果证实了提出的模型能够准确地模拟大密度比、大黏度比、大雷诺数下的气液两相流流动问题.更重要的是,相较于传统的相场单松弛模型在小的迁移率(θ_(M)<2.0×10^(-2))下就会诱发数值方法不收敛的问题,提出的模型在模拟迁移率较小(θ_(M)=1.0×10^(-6))的复杂两相流动时表现出更好的稳定性,能够更准确地刻画界面流动,捕捉界面形态. 展开更多
关键词 正则化相场模型 -相流 Allen-Cahn方程 格子玻尔兹曼方法
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基于MUSIG模型的气液两相流离心泵内部流动数值模拟 被引量:11
10
作者 袁寿其 何文婷 +3 位作者 司乔瑞 袁建平 张皓阳 崔强磊 《排灌机械工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第4期325-330,337,共7页
为了解决气液两相流泵内部流动数值模拟中所采用的欧拉-欧拉双流体非均相流模型无法考虑气泡离散相粒子直径变化以及气相之间的聚合作用与破碎作用,导致在高含气量时的模拟结果与试验存在一定差距的问题,文中将一种新型的欧拉-欧拉双流... 为了解决气液两相流泵内部流动数值模拟中所采用的欧拉-欧拉双流体非均相流模型无法考虑气泡离散相粒子直径变化以及气相之间的聚合作用与破碎作用,导致在高含气量时的模拟结果与试验存在一定差距的问题,文中将一种新型的欧拉-欧拉双流体拓展模型,即MUSIG模型用于气液两相流泵内部流动的数值模拟,通过与气液两相流工况外特性试验数据对比发现,入口含气率在5%左右时,MUSIG模型计算得到的外特性曲线与试验结果整体趋势吻合较好;普通的欧拉-欧拉两相流模型在大含气率下与试验相差较大.基于MUSIG模型,分析入口含气率对内部流动特性的影响,发现入口含气率的增加会引起内流失稳和流线紊乱,气相逐渐聚集在前盖板与流道中间部位,最后引起能量损失,叶轮出口压力下降.这些现象会随着入口含气率增加而逐渐加剧,最终扬程与效率均会随着含气率增加而下降.含气率小于3%时,内流较稳定;当入口含气率为5%时,扬程下降至32 m,效率下降至55%,推测此时流道内气相聚合,生成气囊. 展开更多
关键词 离心泵 气液相流 MUSIG模型 欧拉-欧拉双流体模型 外特性曲线
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旋流-静态浮选柱管流段的两相流数值模拟 被引量:15
11
作者 闫小康 刘炯天 周长春 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期506-510,共5页
对旋流-静态微泡浮选柱的管流段进行了三维气液两相数值计算,并对其长度进行了优化,计算结果和工业试验的结果一致。结果表明:欧拉多相流模型可以较为准确地计算管流段的气-液两相流动;鉴于管流段的细粒级入料特性,使用紊流动能k来定性... 对旋流-静态微泡浮选柱的管流段进行了三维气液两相数值计算,并对其长度进行了优化,计算结果和工业试验的结果一致。结果表明:欧拉多相流模型可以较为准确地计算管流段的气-液两相流动;鉴于管流段的细粒级入料特性,使用紊流动能k来定性地评价此单元在不同长度下矿化效果的方法是可行的;管长不影响紊流动能k的极大值,总紊流动能值和管长成对数关系,前期增长幅度较大,延长至一定长度后紊流动能增加不明显,对研究对象管长取2.5 m较为合适。在铝土矿浮选的工业试验中,管段长度从0.3 m延长至2.5 m后,氧化铝的回收率提高了2.79%。 展开更多
关键词 旋流-静态微泡浮选柱 管流段 相流 欧拉模型
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水平圆管中气-液两相流动的压降 被引量:8
12
作者 徐立伟 汤勃 饶润生 《武汉理工大学学报(交通科学与工程版)》 北大核心 2002年第4期523-524,527,共3页
以气 -液两相流动的均流模型为前提 ,根据稳定一维流动的基本方程推导出了水平圆管中气 -液两相流动的压降计算关系式 ,并提出了数值求解方法 ,给出了计算实例 .
关键词 水平圆管 -相流 均流模型 压降 计算模型
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基于ALE方法的油水两相流固耦合模型研究 被引量:3
13
作者 陈新民 梁胜 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2009年第6期880-884,889,共6页
文章应用任意拉格朗日-欧拉方法(ALE)对油水两相流固耦合问题进行了研究;详细推导了ALE描述下的两相渗流与变形多孔介质的耦合数学模型方程,解决了孔隙骨架变形介质与渗流方程的统一描述问题;通过编制相应的ALE有限元程序,分析了注水驱... 文章应用任意拉格朗日-欧拉方法(ALE)对油水两相流固耦合问题进行了研究;详细推导了ALE描述下的两相渗流与变形多孔介质的耦合数学模型方程,解决了孔隙骨架变形介质与渗流方程的统一描述问题;通过编制相应的ALE有限元程序,分析了注水驱替过程,检验了所提出的模型及相关数值算法。对该模型方程讨论发现,若取ALE网格移动速度为岩层骨架变形速度将简化两相渗流方程,降低数值求解难度。 展开更多
关键词 变形孔隙介质 油水相渗流 数学模型 任意拉格朗日-欧拉方法
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基于耦合欧拉-拉格朗日法充灌袋挤淤过程的有限元研究 被引量:1
14
作者 陈静 闫澍旺 +5 位作者 孙立强 陈浩 郎瑞卿 任宇晓 林澍 葛娟 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第8期2411-2416,共6页
在含水率大、承载能力低的软土地基上,利用充灌砂袋进行挤淤置换的方法工艺简单、施工方便、处理效果明显,已经广泛地应用在建造围埝和修筑道路中。充灌袋下沉到一定深度后,其重量与地基承载力相等,从而达到极限平衡状态。充灌袋挤淤所... 在含水率大、承载能力低的软土地基上,利用充灌砂袋进行挤淤置换的方法工艺简单、施工方便、处理效果明显,已经广泛地应用在建造围埝和修筑道路中。充灌袋下沉到一定深度后,其重量与地基承载力相等,从而达到极限平衡状态。充灌袋挤淤所达到的深度与其高度存在一定的对应关系,在工程中确定此关系十分重要。通过3组不同宽度的挤淤模型试验,得到充灌袋下沉量与充灌袋高度的曲线关系、淤泥的位移特性及隆起量。利用ABAQUS中耦合欧拉-拉格朗日法(CEL法),将充灌袋和淤泥分别用拉格朗日体和欧拉体描述,模拟充灌袋挤淤下沉的过程,将模拟得到的充灌袋下沉深度和高度的关系、淤泥的位移特点与试验结果以及理论公式进行对比。结果表明,CEL法模拟得到的结果与试验结果、理论解具有很好的吻合性,说明利用CEL法可以较好地模拟充灌袋的挤淤问题。 展开更多
关键词 充灌袋挤淤 理论解 模型试验 耦合欧拉-拉格朗日法
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垂直管道内液-固两相流动的压降和相分布特征 被引量:1
15
作者 张健 张栋 邱月 《山东科技大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2020年第4期66-71,共6页
为得到垂直管道内液-固两相的流动特征,采用电阻层析成像方法对流动的相分布和含率等进行测量,并采用无量纲参数对流动的压降进行分析。研究表明,垂直管道内液-固两相流动中固相颗粒均呈非均匀分布,且浓度呈近似轴对称分布;不同颗粒粒... 为得到垂直管道内液-固两相的流动特征,采用电阻层析成像方法对流动的相分布和含率等进行测量,并采用无量纲参数对流动的压降进行分析。研究表明,垂直管道内液-固两相流动中固相颗粒均呈非均匀分布,且浓度呈近似轴对称分布;不同颗粒粒径的液-固两相流动中的相间速度滑移程度不同;液-固两相流动中,粒径较小固相颗粒的掺入可有效降低流动的摩擦压降,具有湍流减阻的作用,而由于粒径较大固相颗粒间存在频繁碰撞,会增加流动压降;对于相间速度滑移较小的液-固两相流动,可采用均相流模型对流动的压降等参数进行精确计算,为准确预测液-固两相流动的压降,合理设计海洋资源生产及输送系统提供理论依据。 展开更多
关键词 -相流 相分布 压降 多相混输 相流模型
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凝析油-气两相流偏微分方程组问题的求解及应用 被引量:1
16
作者 李笑萍 《应用数学》 CSCD 北大核心 2002年第1期138-142,共5页
根据凝析气藏开发的实际需要 ,引入凝析油 气两相拟压力、拟时间函数 ,建立了凝析气在双重渗透率介质中的不稳定渗流新模型 ,该模型为一类偏微分方程组的混合问题 ,本文研究了这类偏微分方程组问题的求解方法 .
关键词 凝析气 渗流模型 偏微分方程组 凝析气藏开发 -相流 不稳定渗流模型
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喷管两相湍流数值模拟及湍流模型性能评估 被引量:1
17
作者 陈良兵 廖紫默 +1 位作者 刘难生 万振华 《固体火箭技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期24-34,共11页
研究固体火箭发动机喷管中颗粒质量流率对两相流的影响规律以及不同RANS模型对该问题的预测性能,可为喷管设计等工程应用提供重要参考。在欧拉-拉格朗日(Euler-Lagrange)框架下,通过3D大涡模拟(3D LES)研究了颗粒质量流率对喷管两相流... 研究固体火箭发动机喷管中颗粒质量流率对两相流的影响规律以及不同RANS模型对该问题的预测性能,可为喷管设计等工程应用提供重要参考。在欧拉-拉格朗日(Euler-Lagrange)框架下,通过3D大涡模拟(3D LES)研究了颗粒质量流率对喷管两相流场的影响规律,以3D LES结果作为参考依据,分析了不同RANS模型针对喷管两相流在2D轴对称和3D模拟中的性能。结果表明:由于扩张段内颗粒集中在中轴线附近区域,颗粒质量流率越大,该区域马赫数越低,温度越高;壁面附近存在无颗粒区,故边界层内流动几乎不受颗粒影响。另外,采用不同湍流模型计算得到的颗粒分布与LES基本相同。在2D轴对称RANS模拟中,发现RNG k-ε模型所预测的气相质量流率和喷管比冲与LES结果吻合最好;在高颗粒质量分数下(约30%),不同湍流模型预测的相对比冲损失差别可超过3%。在3D RANS模拟中,发现Realizable k-ε模型表现出最佳的综合性能,所预测的物理量沿中轴线分布的准确性均优于其他模型。当颗粒质量分数约为31.2%时,Realizable k-ε模型所预测的比冲为与LES结果相比误差仅1.56%。 展开更多
关键词 固体火箭发动机 喷管 气粒相流 湍流模型 欧拉-拉格朗日方法
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超高加速度抛射体内电子芯片的两维欧拉—拉格朗日模拟(英文)
18
作者 殷学文 皮特.佛本 塞克.A.麦基 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2015年第6期737-746,共10页
文章建立两维欧拉—拉格朗日模型以研究抛射体发射过程对其内部电子芯片的冲击及其机理。该模型计入了火药燃烧的两相流动、抛射体结构运动及流固相互作用,其中火药的固体相和气体相分别采用了线性和指数状态方程描述。通过数值结果分... 文章建立两维欧拉—拉格朗日模型以研究抛射体发射过程对其内部电子芯片的冲击及其机理。该模型计入了火药燃烧的两相流动、抛射体结构运动及流固相互作用,其中火药的固体相和气体相分别采用了线性和指数状态方程描述。通过数值结果分析了以位移、弹口速度、加速度表征的抛射体过程中的冲击响应,并讨论了火药比能对抛射体的加速度冲击及对其内部电子芯片的冲击的影响规律。该模拟方法也可供船用智能火炮系统抗冲击分析及船上电子设备生存能力设计时参考。 展开更多
关键词 冲击传播 相流 欧拉-拉格朗日有限元 抛射体发射
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固体火箭发动机两相内流场的连续介质-离散颗粒耦合混合模型数值模拟 被引量:3
19
作者 周伟 谢飞 +1 位作者 宁超 苏庆东 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期1107-1117,共11页
为解决含Al推进剂固体火箭发动机内流场两相流动的数值模拟问题,采用将颗粒相视为连续介质和离散颗粒相结合的综合方法,建立起气相与颗粒相的双向耦合混合模型。针对颗粒类型与粒径尺寸的不同,采用拉格朗日法描述大粒径颗粒,平衡欧拉法... 为解决含Al推进剂固体火箭发动机内流场两相流动的数值模拟问题,采用将颗粒相视为连续介质和离散颗粒相结合的综合方法,建立起气相与颗粒相的双向耦合混合模型。针对颗粒类型与粒径尺寸的不同,采用拉格朗日法描述大粒径颗粒,平衡欧拉法描述小粒径颗粒,克服了现有模型难以全面考虑颗粒尺寸效应而使模拟精度下降的困难,通过算例验证了该混合模型的有效性和准确性。针对含Al推进剂固体火箭发动机内流场湍流气粒两相流动进行了数值模拟,分析了不同粒径尺寸颗粒的分布及其对发动机内流场和结构性能的影响情况。结果表明,大颗粒粒径在跨喷管段变化明显,平均减小30%。粒径40μm以上的颗粒易破碎,且燃烧效率进入平台区,较10μm颗粒下降50%以上,其Al含量均大于60%。 展开更多
关键词 固体火箭发动机 拉格朗日法 平衡欧拉 耦合混合模型 气粒相流
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固体火箭发动机气-固两相近壁湍流特性大涡模拟研究
20
作者 熊俊琦 胡恒瑜 +4 位作者 田芮澎 陈良兵 黄海波 丁淼 王德鑫 《固体火箭技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期519-528,共10页
固体火箭发动机内流场是典型的两相湍流流动,其流动特性对推进剂的燃烧影响极大。工程实践中大多采取雷诺平均(RANS)方法计算两相流问题,精度不高且无法解析流场中的湍流结构。采用大涡模拟(LES)与离散颗粒模型(DPM)分别对纯气相和气-... 固体火箭发动机内流场是典型的两相湍流流动,其流动特性对推进剂的燃烧影响极大。工程实践中大多采取雷诺平均(RANS)方法计算两相流问题,精度不高且无法解析流场中的湍流结构。采用大涡模拟(LES)与离散颗粒模型(DPM)分别对纯气相和气-固两相条件下的发动机内流场流动过程进行了数值模拟;通过对时均流场与瞬态流场的分析以及对近壁面(即注入表面)的物理参数开展时空平均,重点研究了近壁湍流特性;采用时空相关性分析与降阶变分模态分解(RVMD),重点探究了近壁面的旋涡脱落。结果表明,颗粒集中在内流场的中部,由于惯性的差异,越大的颗粒越接近中心;由于颗粒相与气相之间存在速度滞后和热量交换,颗粒相的注入会使内流场的轴向速度和温度降低、压强升高;发动机内流场会出现明显的壁面涡脱落,而颗粒相的引入会增加内流场的不规则扰动,从而使得旋涡脱落、破碎的位置提前,并减小涡结构的尺寸,使观察到的旋涡更加破碎;颗粒相的引入还能够减缓近壁面附近的温度梯度,抑制不稳定燃烧现象;同时,颗粒相的存在会使近壁面的径向速度降低、压力升高,降低和升高的幅度约为1.8%。对近壁面的压力振荡分析表明,颗粒相的存在能够抑制高频压力振荡的产生,使得纯气相条件下1853 Hz的振荡模态消失,只保留1425 Hz的模态。纯气相和气-固两相流场的脱涡位置分别为x/m=0.54、x/m=0.44,说明气-固两相流场旋涡脱落的位置更靠前。 展开更多
关键词 固体火箭发动机 -相流 大涡模拟 离散颗粒模型
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