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通气超空泡稳定性机理与调控研究进展
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作者 王志英 王静竹 +2 位作者 黄荐 王展 王一伟 《力学进展》 北大核心 2025年第1期175-217,共43页
通气超空泡减阻是突破传统水下速度极限,实现高速航行的关键技术,具有重要的工程应用价值.超空泡航行体的航行稳定性是制约其发展的瓶颈问题,这与通气超空泡形态的稳定性密切相关,因此,超空泡形态的准确预测和调控是超空泡航行体总体设... 通气超空泡减阻是突破传统水下速度极限,实现高速航行的关键技术,具有重要的工程应用价值.超空泡航行体的航行稳定性是制约其发展的瓶颈问题,这与通气超空泡形态的稳定性密切相关,因此,超空泡形态的准确预测和调控是超空泡航行体总体设计的关键之一.本文首先介绍了关于不同环境条件下通气超空泡流动形态特征的研究,进一步梳理了影响流动形态的关键科学问题,包括超空泡界面特征及失稳机制、超空泡尾部闭合泄气机理和射流与空泡的耦合作用,最后基于对通气超空泡形态的理解与认识,阐述了实现通气超空泡流动稳定性的调控方法. 展开更多
关键词 通气超空泡 泄气机理 界面失稳机制 稳定性调控
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黏性对内空泡诱导柱状液滴界面不稳定性的影响 被引量:1
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作者 黄剑霖 宋广毅 +1 位作者 王静竹 王一伟 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期377-386,共10页
Rayleigh-Taylor不稳定性存在于爆炸、液滴形成和液体喷雾等工程应用过程中,是流体力学关注的经典问题之一.内空泡振荡诱导液滴界面演化问题是其研究中基本模型之一,空泡振荡作用下液滴界面发生扰动并发展,其特征形态主要表现为破碎、... Rayleigh-Taylor不稳定性存在于爆炸、液滴形成和液体喷雾等工程应用过程中,是流体力学关注的经典问题之一.内空泡振荡诱导液滴界面演化问题是其研究中基本模型之一,空泡振荡作用下液滴界面发生扰动并发展,其特征形态主要表现为破碎、通气和稳定.液体黏性是影响界面不稳定性发展的重要因素,文章通过建立高精度的数值模拟方法,开展液体黏性对内空泡诱导柱状液滴界面不稳定性的影响研究.在数值模拟中,基于开源OpenFOAM框架的多相可压缩求解器直接求解Navier-Stokes方程,采用isoAdvector的几何流体体积法捕捉界面演化特征.结果表明,液体黏性的增加会减缓空泡的收缩,进而减缓液滴界面扰动的发展,该影响下通气工况液滴通气发生时间增加,而稳定工况最大扰动幅值减小.最大扰动幅值的减小直接影响了液滴的特征形态,基于一系列数值模拟结果归纳得到液滴不稳定性相图.在文章讨论的参数范围内,随着黏性增加,小液滴(R_(d0)<2 mm)的形态从破碎转变为通气进而变成稳定;中液滴(2 mm <R_(d0)<3 mm)的形态从通气转变为稳定,不出现破碎形态;而大液滴(R_(d0)> 3 mm)的形态不随液体黏性改变,液滴形态会随着液体黏性增加趋于稳定. 展开更多
关键词 RAYLEIGH-TAYLOR不稳定性 液体黏性 空泡振荡 柱状液滴界面不稳定
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近自由面通气空泡诱导的飞溅水层闭合行为数值模拟
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作者 王广航 王静竹 +2 位作者 杜岩 王志英 王一伟 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期113-122,I0002,共11页
当空泡与自由面距离较远时,两者不会发生界面的直接相互作用,表现为以界面间液态水为间接媒介的弱耦合作用。当空泡靠近自由面时,两者界面发生直接相互作用,表现为空泡通气、自由面飞溅以及水层闭合行为的强耦合作用。本文通过数值模拟... 当空泡与自由面距离较远时,两者不会发生界面的直接相互作用,表现为以界面间液态水为间接媒介的弱耦合作用。当空泡靠近自由面时,两者界面发生直接相互作用,表现为空泡通气、自由面飞溅以及水层闭合行为的强耦合作用。本文通过数值模拟分析了强耦合作用下飞溅水层闭合行为。基于开源的OpenFOAM平台的多相可压缩求解器,采用有限体积法直接求解Navier-Stokes方程,并使用流体体积法来捕捉气液界面。结果表明,外部气体进入空泡的时间随着无量纲距离γ和环境压力的增加而减少,飞溅水层闭合高度随无量纲距离γ的增加而增加,随着环境压力的增加而减少。通过对飞溅水层受力分析,获得了近自由面空泡诱导的飞溅水层闭合机制,主要是由水层两侧的压差力驱动,而且,水层闭合时间与环境压力满足-0.92幂次律关系。 展开更多
关键词 空泡通气 自由面飞溅 水层闭合 数值模拟
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月球角砾岩Bechar 003、NWA 13788和NWA 11110中岩屑溯源研究 被引量:1
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作者 李明宝 李玉琼 +3 位作者 沈德汗 范焱 于雯 李世杰 《矿物岩石地球化学通报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1300-1317,共18页
月球角砾岩是月球陨石的代表性样品,含有多来源的岩屑,是揭示月球内-外动力演化历史的重要窗口。本文对Bechar 003、NWA 13788和NWA 11110月球陨石中的岩屑开展了岩相学、矿物学及地球化学分析,通过岩相、矿物成分、全岩主微量元素等岩... 月球角砾岩是月球陨石的代表性样品,含有多来源的岩屑,是揭示月球内-外动力演化历史的重要窗口。本文对Bechar 003、NWA 13788和NWA 11110月球陨石中的岩屑开展了岩相学、矿物学及地球化学分析,通过岩相、矿物成分、全岩主微量元素等岩石地化综合分析,旨在厘清这3块样品中岩屑的类型、来源与成因机制。结果表明,3块陨石内部的斜长辉长质冲击熔融岩屑、微斑熔融角砾岩屑、以及辉长质斜长岩屑的初始物质由均是月海玄武岩与月球高地岩石的混合物,不同初始物质成分的岩屑表明月表经历了冲击事件,并且冲击事件发生在月表的不同位置,冲击事件造成月球高地岩石与月海玄武岩或非月海溅射物的混合。 展开更多
关键词 陨石 月球陨石 月球角砾岩 冲击
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十二烷基硫酸钠水溶液液滴在微凹槽阵列PDMS表面上的电润湿行为实验研究 被引量:2
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作者 廖洋波 黄先富 +1 位作者 卢应发 余迎松 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期178-187,共10页
目的研究十二烷基硫酸钠(Sodium dodecyl sulfate,SDS)水溶液液滴在微凹槽阵列聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)表面的电润湿行为特征。方法采用注入析出法,测量含KCl的SDS水溶液液滴在微凹槽阵列非浸润表面的接触角滞后。通... 目的研究十二烷基硫酸钠(Sodium dodecyl sulfate,SDS)水溶液液滴在微凹槽阵列聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)表面的电润湿行为特征。方法采用注入析出法,测量含KCl的SDS水溶液液滴在微凹槽阵列非浸润表面的接触角滞后。通过施加直流电压,研究SDS浓度和表面粗糙度对含KCl的SDS水溶液液滴的电润湿行为的影响。结果微凹槽阵列非浸润表面表现出较强的润湿各向异性,与平行于微凹槽方向上的表观接触角(110°≤θe≤141°)、前进角(116°≤θa≤144°)和后退角(99°≤θr≤137°)相比,垂直于微凹槽方向上的表观接触角(142°≤θe≤165°)、前进角(159°≤θa≤177°)和后退角(118°≤θr≤140°)普遍更大。当表面固定时,水溶液液滴电润湿的启动电压和饱和电压,以及发生润湿状态转变所需的电压均随着SDS浓度的增加而减小。当水溶液中SDS的浓度固定时,沿垂直于凹槽方向的启动电压随着固相分数的减小而减小,沿平行于凹槽方向的启动电压随着固相分数的减小而增大,而饱和电压均随着固相分数的减小而减小。结论添加十二烷基硫酸钠可以有效降低SDS水溶液液滴电润湿的启动电压和电润湿过程中水溶液液滴在微凹槽PDMS表面润湿状态转变所需的电压,使得SDS水溶液液滴在微凹槽阵列PDMS表面的电润湿行为发生了改变。 展开更多
关键词 十二烷基硫酸钠 液滴 启动电压 饱和电压 表面粗糙度 接触角滞后
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特征信号图像测速法在超声速多组分等离子体射流中的应用
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作者 张奇志 张晖 +4 位作者 曹进文 黄河激 孟显 李腾 耿金越 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期2436-2447,共12页
高速稀薄等离子体流场在航空航天领域有重要的应用.等离子体射流不同于常规的气体或液体的流动,其内部的电离状态、丰富的反应活性、多样的特征尺度、热平衡与非平衡共存等特点导致传统测速方法难以应用.特征信号图像测速法(SSIV)通过... 高速稀薄等离子体流场在航空航天领域有重要的应用.等离子体射流不同于常规的气体或液体的流动,其内部的电离状态、丰富的反应活性、多样的特征尺度、热平衡与非平衡共存等特点导致传统测速方法难以应用.特征信号图像测速法(SSIV)通过将羽流光强波动作为示踪信号来测量流体速度,从而拥有更好的流体跟随性和测量精度.利用低气压(约为100 Pa)直流电弧等离子体实验平台,文章基于特征信号图像测速方法,通过跟踪发生器输入功率周期变化引起的光强波动来测量纯氩以及氩-氦多组分两种工况下的羽流轴向平均速度分布.将中心波长为696.5 nm的窄带滤光片安装到光学镜头上,进一步获取两种工况下氩原子(ArI)单一谱线所对应的射流速度.结果分析表明,相同工况(电功率、气体质量流量及背景气压)下,氩-氦多组分等离子体的射流平均速度显著高于纯氩等离子体射流的平均速度.并且在氩-氦多组分等离子体的射流中,基于整体光强波动得到的射流速度要明显高于基于Ar I特征谱线获得的速度,表明SSIV方法不仅能够测量可压缩等离子体射流的平均速度,还具有分辨不同组分速度场的能力.研究结果展示了特征信号图像测速方法在复杂流场测量中的适用性和优势. 展开更多
关键词 特征信号 等离子体射流 轴向速度 直流电弧 氩氦多组分气体
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爆震工作条件下跨流道流动耦合干扰研究
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作者 刘精彩 王卫星 +2 位作者 朱家浩 胡杨 姜璇 《推进技术》 2025年第9期107-121,共15页
爆震涡轮组合发动机,过渡模态冲压与涡轮进气涵道存在运动激波主导的跨流道流动耦合干扰现象。本文采用定常/非定常数值仿真结合动力学模态分解分析方法,对该类复杂强耦合非定常流动开展研究。研究结果表明:受下游爆震燃烧室影响,冲压... 爆震涡轮组合发动机,过渡模态冲压与涡轮进气涵道存在运动激波主导的跨流道流动耦合干扰现象。本文采用定常/非定常数值仿真结合动力学模态分解分析方法,对该类复杂强耦合非定常流动开展研究。研究结果表明:受下游爆震燃烧室影响,冲压涵道存在逆向传播的运动激波,该运动激波在涵道内逆向传播速度减小,激波强度减弱。运动激波由冲压涵道向主涵道传播过程中,运动激波由平面激波逐渐衍射为类球面激波;同时,伴随着运动激波在主涵道壁面激波反射。主涵道中激波衍射与反射在涡轮涵道诱发微弱扰动波,未出现运动激波。2阶动力学模态是各涵道流动振荡的主导模态,其模态频率与爆震频率相同。冲压涵道流场振荡能量占比较大,流场压力脉动强度较强;涡轮涵道流场振荡能量占比较小,流场压力脉动强度较弱。 展开更多
关键词 组合发动机 冲压涵道 涡轮涵道 耦合干扰 运动激波 激波衍射 激波反射 数值仿真
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