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可压缩流动问题笛卡尔网格模拟方法研究进展与展望 被引量:2
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作者 赵宁 刘剑明 +1 位作者 田琳琳 王镇明 《力学学报》 北大核心 2025年第2期285-314,共30页
计算网格是复杂流动问题精细化模拟的先决条件,会对数值结果的准确性和可靠性产生重要影响.然而,高质量计算网格生成需要费时费力的人机交互过程且严重依赖于工程师的个人经验,使得现阶段计算流体力学(CFD)自动化程度处于较低水平.笛卡... 计算网格是复杂流动问题精细化模拟的先决条件,会对数值结果的准确性和可靠性产生重要影响.然而,高质量计算网格生成需要费时费力的人机交互过程且严重依赖于工程师的个人经验,使得现阶段计算流体力学(CFD)自动化程度处于较低水平.笛卡尔网格具备生成简单、内存要求低、计算效率高及自动性强等特点,使其能够极大减少网格生成过程中的人工成本,因而成为CFD社区的研究热点之一.对此,以笛卡尔网格可压缩流模拟为主线,结合课题组多年的研究成果对其中涉及的关键技术和国内外发展现状展开综述.首先简要概述了笛卡尔网格自适应方法及其数据结构,随后系统阐述了切割单元、浸入边界、重叠笛卡尔网格和混合笛卡尔网格等方法的发展现状及存在的问题,最后从自适应加密策略、动态并行技术、高保真计算方法、先进物理模型及实际工程应用等多个维度深入探讨了笛卡尔网格方法涉及的关键技术与未来发展趋势.通过全面回顾和深入分析笛卡尔网格方法的研究现状和发展动态,试图为读者提供一个清晰及全面的认识,并为相关领域的研究提供有益的参考和启示. 展开更多
关键词 笛卡尔网格 可压缩流动 壁面处理方法 自适应技术 高保真模拟
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一种新型混合气体多松弛动理学模型方程及其验证分析
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作者 彭傲平 吴俊林 李志辉 《应用数学和力学》 北大核心 2025年第10期1245-1255,共11页
为研究跨流域气体混合物输运现象的流动机理,从气体动理学理论的基本方程Boltzmann方程出发,发展了一种适于混合气体的多松弛碰撞模型方程,并建立了与DSMC方法相适应的碰撞松弛频率表达式.模拟了多组元混合气体一维激波结构问题,与DSMC... 为研究跨流域气体混合物输运现象的流动机理,从气体动理学理论的基本方程Boltzmann方程出发,发展了一种适于混合气体的多松弛碰撞模型方程,并建立了与DSMC方法相适应的碰撞松弛频率表达式.模拟了多组元混合气体一维激波结构问题,与DSMC结果的对比表明:发展的模型方程能较好地反映激波内部混合气体整体及各组元的宏观参数变化过程,能用于模拟和分析混合气体各组元的扩散规律,验证了该多松弛模型方程的有效性和正确性.模拟结果表明:分子质量最小的组元扩散效应最显著,但受其他组元的影响较小,且流动的非平衡效应主要由分子质量最大的组元产生;在激波内部因温度梯度引起的热扩散对分子质量大小更加敏感,同时,组元浓度梯度引起的质量扩散使组元分离,在激波下游产生显著的非平衡效应,且在多组元混合气体中,中等质量分子的加入增大了大质量分子的扩散,加大了分离效应. 展开更多
关键词 混合气体 输运特性 气体动理论统一算法 激波结构
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人工智能推理技术进展:以中美及其重点企业对比为例 被引量:1
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作者 朱梦皎 杜严勇 《北京科技大学学报(社会科学版)》 2025年第3期51-66,共16页
中国和美国是人工智能专利申请最多的两个国家,推理是人工智能的核心和基座,可以通过对推理技术进展的研究来把握两国人工智能关键能力的水平。人工智能推理的本质是对思维过程的模拟或再造,将人的行为习惯、思维决策过程、事物或事件... 中国和美国是人工智能专利申请最多的两个国家,推理是人工智能的核心和基座,可以通过对推理技术进展的研究来把握两国人工智能关键能力的水平。人工智能推理的本质是对思维过程的模拟或再造,将人的行为习惯、思维决策过程、事物或事件的节点及过程计算机程序化。中国的人工智能推理学术论文发文量和专利申请量从2021年开始超过美国。然而,从专利申请和授权情况来看,中国企业的表现并没有比美国企业更为突出,反而在知识推理、自动驾驶、实时交通分析等方面较为擅长。美国企业则在认知模型、神经推理、建筑、电网、人机交互等前沿方向上获得了不少专利授权。通过中美两国的分析比较,文章认为中国的各类研发主体应加强合作,拓宽技术研发范围,补足专利技术保护范围与地域布局的短板,努力推进政策规划中的前瞻性导向。 展开更多
关键词 人工智能推理 专利分析 文献计量 系统性综述
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基于POD和代理模型的高压捕获翼表面流场快速预测方法 被引量:1
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作者 崔凯 杨靖 +3 位作者 常思源 田中伟 肖尧 李广利 《力学学报》 北大核心 2025年第4期883-894,共12页
高超声速飞行器气动特性的快速预测是其多学科优化设计中的核心环节.当前,针对升力体和翼身组合体等常规气动布局,高超声速气动特性工程计算方法已趋于成熟并得到广泛应用.然而,面对部件间存在显著气动干扰的高压捕获翼新型气动布局,传... 高超声速飞行器气动特性的快速预测是其多学科优化设计中的核心环节.当前,针对升力体和翼身组合体等常规气动布局,高超声速气动特性工程计算方法已趋于成熟并得到广泛应用.然而,面对部件间存在显著气动干扰的高压捕获翼新型气动布局,传统工程计算方法面临显著的局限性.为解决这一问题,文章结合计算流体力学(CFD)技术、本征正交分解(POD)方法与径向基函数代理模型,提出了一种高效准确的高压捕获翼表面流场快速预测方法,并据此构建了完整的气动特性快速预测框架.基于高压捕获翼基本设计原理,综合考虑了关键几何参数和来流条件的影响,对典型构型捕获翼下表面的复杂压强分布进行了预测验证.研究结果表明,当保留13个POD基模态时,所提出的快速预测方法与直接CFD计算结果相比,翼面压强预测的平均相对误差仅为1.6%,气动力预测误差更是低至0.3%.值得注意的是,进一步增加POD基模态数量对预测精度的提升效果并不显著.该方法在确保高精度流场重建和预测的同时,显著提升了计算效率,为高压捕获翼构型的优化设计提供了可靠的技术支持. 展开更多
关键词 高超声速 高压捕获翼 本征正交分解 代理模型 数值仿真
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强自发光高速侵蚀模拟环境粒子速度场测量
5
作者 王宏伟 黄湛 +4 位作者 张骞 李晓辉 石伟龙 任少洁 康国剑 《空气动力学学报》 北大核心 2025年第5期1-10,共10页
以电弧加热器为代表的粒子侵蚀模拟环境具有速度高、温度高、自发光强度大的特点,粒子速度场测量难度增加。针对高速飞行器头部/发动机喉道侵蚀环境模拟中粒子速度场的测量需求,本文通过引入窄带滤光片实现粒子散射光的滤波光谱分离,大... 以电弧加热器为代表的粒子侵蚀模拟环境具有速度高、温度高、自发光强度大的特点,粒子速度场测量难度增加。针对高速飞行器头部/发动机喉道侵蚀环境模拟中粒子速度场的测量需求,本文通过引入窄带滤光片实现粒子散射光的滤波光谱分离,大幅抑制由电弧加热器高温气流产生的自发光干扰,由此获得高速运动条件下的高信噪比粒子图像,进而发展建立了高温强自发光流动粒子速度测量技术。基于该技术,在总温范围为2150~3570 K条件下,对平均名义粒径分别为20、50μm的Al_(2)O_(3)粒子和石墨粒子开展了粒子速度场测量。结果表明:对于同种粒子材料,总焓提升可以有效提升侵蚀粒子的出口速度分布,其中Al_(2)O_(3)粒子在2150、2770、3570 K条件下的出口平均速度峰值分别为1302、1421、1527 m/s;对比分析发现,石墨粒子虽然具有较大直径,但因其密度较低,出口平均速度峰值可达1539 m/s;侵蚀粒子射流出口速度流向平均值沿径向(x方向)的分布近似正态分布;由于电弧加热器出口流场为自由大气环境,侵蚀模拟射流存在明显的低速剪切边界,剪切边界跨度最小为35.5 mm、最大为45 mm。通过系统对比不同来流条件下出口粒子速度分布和涡量分布,本文揭示了射流边界特性,为粒子侵蚀试验的精细化评估提供了数据支撑。 展开更多
关键词 自发光干扰 粒子侵蚀 电弧加热器 速度场测量 粒子图像测速 窄带滤光
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高温CO气体热非平衡效应的实验研究
6
作者 何东 刘铁楼 +3 位作者 李仁杰 李飞 司廷 罗喜胜 《实验流体力学》 北大核心 2025年第2期30-37,共8页
高超声速科技是航空航天和深空探测领域研究的焦点之一。热化学非平衡是高超声速流动的主要特征。CO是碳氢燃料燃烧的重要中间产物,也是飞行器进入火星和金星大气过程的主要辐射来源,其热非平衡效应研究具有重要意义。本文基于无吸收干... 高超声速科技是航空航天和深空探测领域研究的焦点之一。热化学非平衡是高超声速流动的主要特征。CO是碳氢燃料燃烧的重要中间产物,也是飞行器进入火星和金星大气过程的主要辐射来源,其热非平衡效应研究具有重要意义。本文基于无吸收干扰的可调谐二极管激光吸收光谱技术(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS),进行化学激波管反射激波波后CO混合气转振温度演化规律和热非平衡效应的定量测量研究,并将测量结果同Landau-Teller模型和Schwartz-Slawsky-Herzfeld模型的预测结果进行对比分析。基于文献中修正的振动弛豫时间参数(包括CO−Ar体系和N_(2)-N_(2)体系),上述模型的预测结果与测量数据吻合较好。相关分析表明:CO和N_(2)之间的振动-振动-平动内能传递模式使CO和N_(2)的振动温度演化规律趋于一致。因此,对于1.0%CO+99.0%N_(2)混合气,测量的CO振动温度演化规律可以用于表征高温N_(2)的热非平衡效应。 展开更多
关键词 化学激波管 TDLAS 振动温度 定量测量 转动温度 热非平衡效应
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高分辨率捕捉强间断多介质流场的伪弧长方法
7
作者 李坤 马天宝 王渊芃 《兵工学报》 北大核心 2025年第10期334-347,共14页
可压缩多介质气液两相流中,介质热力学差异导致界面区域呈现强非线性波系干涉,显著增加数值模拟难度。尤其在双曲型守恒律方程框架下,流场易形成激波、接触间断和稀疏波等奇异结构,对算法精度、间断捕捉能力及稳定性提出更高要求。为此... 可压缩多介质气液两相流中,介质热力学差异导致界面区域呈现强非线性波系干涉,显著增加数值模拟难度。尤其在双曲型守恒律方程框架下,流场易形成激波、接触间断和稀疏波等奇异结构,对算法精度、间断捕捉能力及稳定性提出更高要求。为此,构建了一种面向多介质气液两相流场的高精度伪弧长方法,通过引入弧长参数将方程映射至正交弧长空间,缓解强间断导致的数值奇异性,并引入高阶重构格式保证解的精度。为精准刻画界面动力学行为,提出基于弧长空间的符号距离函数演化机制,并结合真实虚拟流体方法严格定义边界条件,确保界面物理量连续性。数值结果表明,该方法具备对强间断及复杂波系结构的高分辨率解析能力。 展开更多
关键词 多介质 双曲型守恒律方程 伪弧长方法 非线性 强间断
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高速界面流动的激波管实验研究进展
8
作者 司廷 王何 罗喜胜 《力学学报》 北大核心 2025年第7期1783-1794,共12页
激波诱导流体界面不稳定性广泛存在于惯性约束核聚变、高超声速科技等重大工程中,在涡动力学、流动稳定性、湍流形成机理等方面具有重要的科学意义.相关研究的挑战性主要源于:一方面,激波作为传播速度大于声速的强间断扰动波,其前后流... 激波诱导流体界面不稳定性广泛存在于惯性约束核聚变、高超声速科技等重大工程中,在涡动力学、流动稳定性、湍流形成机理等方面具有重要的科学意义.相关研究的挑战性主要源于:一方面,激波作为传播速度大于声速的强间断扰动波,其前后流场的速度、温度、压力等物理参数存在突变;另一方面,流体界面是流动复杂性的重要来源,界面处的物理量间断显著加剧流动结构和形态的变化.已有研究表明,激波管在高速界面流动问题研究方面具有独特优势,可以得到高时空分辨率的实验图像和可靠的基础数据.基于此,首先回顾了激波管中汇聚激波的可控生成原理与方法,分别介绍了水平和竖直环形同轴激波管、半环形汇聚激波管、圆锥形汇聚激波管以及楔形汇聚激波管的设备结构和特点.汇报了强激波诱导高速界面流动实验技术和流动机理方面的最新进展,给出了激波管连续光滑弯曲管道壁面设计的理论方法和逆向设计思路,实验验证了高强度激波管实验系统的稳定性、可靠性和可重复性,并获得了激波传播过程中的完整波系演化与界面结构发展的时序数据,阐明了激波接近效应和二次压缩效应等对扰动非线性演化的作用机制.最后,对高速界面流动实验研究面临的关键问题及其发展趋势进行了展望. 展开更多
关键词 激波管 高速界面流动 汇聚激波 失稳机理
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HLLC型低耗散激波稳定的数值方法
9
作者 郭虹平 王迅 +2 位作者 李肖 赵国忠 沈智军 《计算物理》 北大核心 2025年第5期528-539,共12页
为了克服HLLC型近似黎曼解法器在计算强激波问题时的数值不稳定性现象,本文研究引起数值激波不稳定的机制和关键因素。采用低马赫数渐近分析的方法分析数值通量分量在激波不稳定发展过程中的作用。发现引起HLLCM格式不稳定的主要原因。... 为了克服HLLC型近似黎曼解法器在计算强激波问题时的数值不稳定性现象,本文研究引起数值激波不稳定的机制和关键因素。采用低马赫数渐近分析的方法分析数值通量分量在激波不稳定发展过程中的作用。发现引起HLLCM格式不稳定的主要原因。并以此为基础,提出一种简单、低耗散、同时又具有接触保持性质的稳定格式。数值实验验证该方法的有效性和健壮性。 展开更多
关键词 黎曼解法器 数值激波不稳定性 HLLC
原文传递
基于模态分解的轴对称超声速射流啸声产生位置数值分析 被引量:4
10
作者 李虎 罗勇 +3 位作者 韩帅斌 王益民 武从海 刘旭亮 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期975-990,I0003,共17页
不完全膨胀超声速射流的势核中会产生准周期的激波栅格结构,其与剪切层内拟序结构的相互作用会产生激波噪声.啸声是主要向上游方向传播的、具有离散频率的高强度激波噪声,其产生是受一种非线性的声反馈环机制驱动.精确定位啸声的声源位... 不完全膨胀超声速射流的势核中会产生准周期的激波栅格结构,其与剪切层内拟序结构的相互作用会产生激波噪声.啸声是主要向上游方向传播的、具有离散频率的高强度激波噪声,其产生是受一种非线性的声反馈环机制驱动.精确定位啸声的声源位置是定量理解啸声反馈环机制和发展准确的啸声预测模型的一个关键所在.为了分析近场啸声,本文采用高精度数值方法直接求解轴对称可压缩Navier-Stokes方程,数值模拟了完全膨胀射流马赫数为1.10和1.15的圆形声速喷管欠膨胀超声速冷射流,得到了A_(1)和A_(2)两种轴对称模态啸声.通过傅里叶模态分解、本征模态分解和动态模态分解,分析了射流时序压力场和速度场,研究了啸声关联拟序流动结构的空间演化,精确定位了轴对称模态啸声的声源位置.研究表明:啸声关联拟序流动结构存在饱和态区域,啸声声波是在其饱和态区域产生并向外传播;在本文所涉及的射流马赫数范围内,A_(1)和A_(2)两种轴对称模态啸声的有效声源位置分别是在第4和第3个激波栅格结构的尾缘. 展开更多
关键词 轴对称超声速射流 啸声 声源位置 模态分解 数值模拟
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R1234ze(E)替代R134a对二级压缩循环离心压缩机及制冷性能的影响
11
作者 刘丹 席光 +4 位作者 段亚飞 陈翰 王志恒 李镇杉 刘智远 《西安交通大学学报》 北大核心 2025年第9期142-151,共10页
为研究制冷剂R1234ze(E)替代R134a后离心压缩机及制冷性能的变化,基于两次节流中间不完全冷却的两级蒸汽压缩制冷循环(VCS-TS-FT),建立制冷循环数学模型及两级串联离心压缩机流动模型,详细分析了R1234ze(E)替代R134a对压缩机及制冷性能... 为研究制冷剂R1234ze(E)替代R134a后离心压缩机及制冷性能的变化,基于两次节流中间不完全冷却的两级蒸汽压缩制冷循环(VCS-TS-FT),建立制冷循环数学模型及两级串联离心压缩机流动模型,详细分析了R1234ze(E)替代R134a对压缩机及制冷性能的影响。数值计算结果表明:R1234ze(E)替代R134a,在相同冷凝温度条件下,转速不变时,制冷量为R134a的83.7%,压缩机压比较R134a高2%,效率基本不变,排气温度低0.5%,压缩机轴功率低11.6%,制冷性能系数(ξ_(cop))由6.83下降至6.59。通过改变压缩机的转速,压缩机及制冷循环性能发生显著改变,转速提升7%,R1234ze(E)制冷量与R134a设计转速下设计制冷量相同,但压缩机效率下降5.9%,系统ξ_(cop)下降至6.15;相反,转速降低3.4%,压缩机容积流量不变,R1234ze(E)制冷量降低为R134a设计转速下设计制冷量的76%,系统ξ_(cop)上升至6.87。因此,在不重新设计压缩机的条件下,R1234ze(E)直接替代R134a无法达到ξ_(cop)和制冷量同时与R134a相等的水平。另外,为实现相同制冷量,也需对冷凝器和蒸发器进行改进。 展开更多
关键词 制冷剂替代 二级压缩循环 离心压缩机 制冷性能
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发动机羽流直挡板间接测力数值模拟研究
12
作者 夏一展 强科杰 +4 位作者 王志新 邓泽奇 杨斌 杨杨 王莹 《上海理工大学学报》 北大核心 2025年第1期30-37,共8页
为了研究羽流对直挡板间接测力的影响,通过数值模拟对羽流环境下的直挡板受力情况进行分析,研究了不同挡板直径、位置等结构参数下的受力情况。结果表明,挡板与喷管出口间距离和出口直径的比值接近1.5,以及挡板直径和出口直径的比值接近... 为了研究羽流对直挡板间接测力的影响,通过数值模拟对羽流环境下的直挡板受力情况进行分析,研究了不同挡板直径、位置等结构参数下的受力情况。结果表明,挡板与喷管出口间距离和出口直径的比值接近1.5,以及挡板直径和出口直径的比值接近2.5时,挡板受到的冲击力最大,此时挡板对测力影响最小。基于数值模拟结果,选择最佳实验装置设计参数,搭建了羽流挡板间接测量装置。通过实验,获得了不同工况条件下直接测力与挡板间接测力结果,并基于线性拟合,推导出羽流直挡板间接推力修正公式。研究成果可为同类挡板羽流间接测力装置设计提供参考与借鉴。 展开更多
关键词 发动机 挡板间接测力 羽流数值模拟 推力测量
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考虑轴颈倾斜的可倾瓦气体动压轴承静动态特性
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作者 牛光辉 石明辉 +1 位作者 郭红 张国龙 《轴承》 北大核心 2025年第1期46-54,共9页
针对制造装配误差及受载变形造成轴颈倾斜的问题,以可倾瓦气体动压轴承为研究对象,建立计入轴颈倾斜、瓦块摆动自由度的静动态特性分析模型,研究轴颈倾斜对定载荷下轴承偏心率、摩擦系数、量纲一的质量流量以及刚度系数、阻尼系数的影... 针对制造装配误差及受载变形造成轴颈倾斜的问题,以可倾瓦气体动压轴承为研究对象,建立计入轴颈倾斜、瓦块摆动自由度的静动态特性分析模型,研究轴颈倾斜对定载荷下轴承偏心率、摩擦系数、量纲一的质量流量以及刚度系数、阻尼系数的影响规律,结果表明:轴颈倾斜造成气膜压力峰值向轴承一端偏移,且轴颈倾斜角越大,改变越明显;轴颈倾斜方向角的改变会造成轴承性能呈波动的变化规律。 展开更多
关键词 滑动轴承 气体动压轴承 轴颈 倾斜角 偏心率 摩擦系数 动态性能
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基于CFD的某型集装箱船机舱主风道通风数值模拟
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作者 蔡建林 顾晓波 高霆 《造船技术》 2025年第2期18-23,84,共7页
为改善船舶机舱主风道的通风性能,以某型集装箱船机舱主风道为研究对象。在开口板上设置导流结构以优化内部通风。引入拓扑优化概念。对主风道内的开口板进行应力集中分析,将开口板的应力集中问题等效为有限宽度钢板两端受拉的应力集中... 为改善船舶机舱主风道的通风性能,以某型集装箱船机舱主风道为研究对象。在开口板上设置导流结构以优化内部通风。引入拓扑优化概念。对主风道内的开口板进行应力集中分析,将开口板的应力集中问题等效为有限宽度钢板两端受拉的应力集中问题,并基于Ansys Workbench软件对其进行拓扑优化,得到拓扑优化型开口板。基于计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)技术,对设置原始型、导流型和拓扑优化型等3种开口板型式的主风道进行通风数值模拟,分别从主风道内的流场、压力和出风口流速等方面进行对比,分析气流在内部障碍情况下的运动特性,为集装箱船机舱主风道内部通风优化提供参考。 展开更多
关键词 集装箱船 机舱 主风道 通风 数值模拟 计算流体力学 开口板 中间截面参数
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蒸汽喷射器非平衡凝结三维模型优化与对比
15
作者 李熠桥 周丹 费继友 《制冷学报》 北大核心 2025年第4期131-140,共10页
蒸汽喷射器是喷射式制冷系统的关键设备,具有节能环保优势。同时考虑三维和非平衡凝结效应,优化、验证并对比了蒸汽喷射器模型。对比了考虑凝结效应的优化模型与理想气体模型的模拟结果。基于该凝结模型,研究了湍流处理方法(雷诺平均方... 蒸汽喷射器是喷射式制冷系统的关键设备,具有节能环保优势。同时考虑三维和非平衡凝结效应,优化、验证并对比了蒸汽喷射器模型。对比了考虑凝结效应的优化模型与理想气体模型的模拟结果。基于该凝结模型,研究了湍流处理方法(雷诺平均方法和大涡模拟方法)对模拟结果的影响。分析了不同模型捕捉到的非平衡凝结、激波等复杂流动现象。结果表明:优化后的蒸汽喷射器模型可以以最低计算成本可靠预测喷射器性能并捕捉其内部复杂流动现象,其中大涡模拟方法得到的最大液体质量分数低于雷诺平均方法,喷射系数与实验值的最大相对误差为11%;与理想气体模型相比,凝结模型可使喷射系数和临界出口压力与实验值之间的平均相对误差分别降低72.0%和29.9%。 展开更多
关键词 喷射器 大涡模拟 非平衡凝结 激波 边界层
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破碎浮冰环境下结构物倾斜入水空泡演化特性实验研究
16
作者 杨帅 鹿麟 +2 位作者 胡彦晓 杨哲 陈凯敏 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第5期118-127,共10页
为探究破碎浮冰覆盖密度对结构物入水空泡演化的影响,利用高速摄影技术开展了不同破碎浮冰覆盖密度下结构物倾斜入水实验。通过对比不同碎冰覆盖密度工况下的结构物倾斜入水过程,获得了碎冰覆盖密度对结构物倾斜入水空泡演化特性的影响... 为探究破碎浮冰覆盖密度对结构物入水空泡演化的影响,利用高速摄影技术开展了不同破碎浮冰覆盖密度下结构物倾斜入水实验。通过对比不同碎冰覆盖密度工况下的结构物倾斜入水过程,获得了碎冰覆盖密度对结构物倾斜入水空泡演化特性的影响规律。结果表明:与无冰环境相比,当空泡扩张时,破碎浮冰通过阻碍液面流体向外扩张,致使空泡直径减小;而空泡闭合时,碎冰会阻碍液面流体向内收缩,延长空泡扩张时间,此时空泡内空气总量增加,空泡内外压差减小,最终导致空泡闭合延迟。碎冰覆盖密度较小的工况在空泡溃灭时会出现指向空泡内部的射流。随着碎冰覆盖密度的逐渐增大,其对液面流体向内收缩的阻碍作用逐渐增强,进一步延迟了空泡的闭合时间,空泡的长度和最大直径也相应增大。此外,碎冰覆盖密度较大的工况下,流体的无规则冲击使得空泡壁出现褶皱。随着结构物入水深度的增加,空泡在环境压力作用下会出现深颈缩现象;随着碎冰覆盖密度的逐渐增大,结构物的水下运动速度相较于无冰环境呈现更快的衰减趋势。 展开更多
关键词 碎冰环境 倾斜入水 入水实验 空泡演化 结构物
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基于代理模型的高速圆锥边界层来流慢声波感受性系数建模 被引量:1
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作者 陈奕宁 李晨辉 +3 位作者 万兵兵 张锐 涂国华 陈坚强 《力学学报》 北大核心 2025年第10期2275-2283,共9页
流动状态从层流到湍流的转捩过程会导致飞行器表面热流和摩阻急剧增加,进而对飞行器气动性能带来严峻挑战,因此转捩预测成为工程设计需要考虑的重要因素.基于线性稳定性理论的eN方法是转捩预测最常用的方法,但该方法忽略了边界层对外界... 流动状态从层流到湍流的转捩过程会导致飞行器表面热流和摩阻急剧增加,进而对飞行器气动性能带来严峻挑战,因此转捩预测成为工程设计需要考虑的重要因素.基于线性稳定性理论的eN方法是转捩预测最常用的方法,但该方法忽略了边界层对外界扰动的感受性,导致其转捩预测结果仍存在理论上的不确定性,有必要建立考虑感受性的eN方法.通过引入能够表征感受性结果的感受性系数,并结合外界扰动信息将其作为eN积分的初值,是实现感受性考虑的一种有效办法.然而感受性受钝度、壁温、单位雷诺数和扰动频率等众多因素影响,且作用规律复杂,难以构建涵盖所有因素的感受性系数关系式.文章采用代理模型这一基于样本数据快速分析的方法,基于前期计算的变关键参数如钝度、壁温、单位雷诺数和扰动频率的圆锥边界层感受性系数样本,建立了能够反应相应关键参数影响的感受性系数模型,并通过了对该模型的可靠性校验,有助于下一步改进转捩eN方法.此外,还初步开展了感受性对转捩预测的影响分析,发现考虑感受性有利于提升边界层第一模态对转捩的作用影响力,忽略感受性将低估第一模态对转捩的贡献. 展开更多
关键词 代理模型 径向基函数 感受性 转捩预测
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A low Mach number asymptotic analysis of dissipation-reducing methods for curing shock instability 被引量:1
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作者 Hongping GUO Xun WANG Zhijun SHEN 《Applied Mathematics and Mechanics(English Edition)》 2025年第4期723-744,共22页
We are intrigued by the issues of shock instability,with a particular emphasis on numerical schemes that address the carbuncle phenomenon by reducing dissipation rather than increasing it.For a specific class of plana... We are intrigued by the issues of shock instability,with a particular emphasis on numerical schemes that address the carbuncle phenomenon by reducing dissipation rather than increasing it.For a specific class of planar flow fields where the transverse direction exhibits vanishing but non-zero velocity components,such as a disturbed onedimensional(1D)steady shock wave,we conduct a formal asymptotic analysis for the Euler system and associated numerical methods.This analysis aims to illustrate the discrepancies among various low-dissipative numerical algorithms.Furthermore,a numerical stability analysis of steady shock is undertaken to identify the key factors underlying shock-stable algorithms.To verify the stability mechanism,a consistent,low-dissipation,and shock-stable HLLC-type Riemann solver is presented. 展开更多
关键词 Riemann solver numerical shock instability low Mach number HLLC
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纳米通道气体流动的实验研究
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作者 豆帅威 张玉东 +1 位作者 韩豪施 卫荣汉 《传感器与微系统》 北大核心 2025年第3期54-57,共4页
微纳米尺度下气体的流动表现出很强的非连续性和非平衡性。认识微纳米尺度下气体的流动特性,对于微型气体传感器等的开发具有重要的指导意义。本文基于双罐系统结合定容法和真空技术,设计搭建了微纳米尺度气体流动测量装置,并对装置进... 微纳米尺度下气体的流动表现出很强的非连续性和非平衡性。认识微纳米尺度下气体的流动特性,对于微型气体传感器等的开发具有重要的指导意义。本文基于双罐系统结合定容法和真空技术,设计搭建了微纳米尺度气体流动测量装置,并对装置进行标定。基于该装置,对收敛型纳米通道内气体流动特性进行研究。结果表明,该装置得到的纳米通道内气体质量流率随着通道两端压力比的增大而线性增加,与动理学理论的结果具有一致性,但实验测量值显著高于理论值,说明采用漫反射边界的动理学理论结果低估了纳米通道内气体的质量流率。 展开更多
关键词 微纳尺度流动 非连续流 双罐系统 定容法 真空技术
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耦合宏观/介观方法的振荡热驱稀薄流动
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作者 杨伟奇 钮耀斌 《国防科技大学学报》 北大核心 2025年第6期168-177,共10页
对二维方腔中顶盖温度振荡驱动稀薄流动进行研究,分析克努森数Kn与顶盖温度振荡频率对流场参数的影响规律。在靠近壁面处基于介观方法求解Shakhov模型方程,中心流域基于宏观方法减少计算资源消耗。宏观/介观虚拟边界利用高阶Hermite多... 对二维方腔中顶盖温度振荡驱动稀薄流动进行研究,分析克努森数Kn与顶盖温度振荡频率对流场参数的影响规律。在靠近壁面处基于介观方法求解Shakhov模型方程,中心流域基于宏观方法减少计算资源消耗。宏观/介观虚拟边界利用高阶Hermite多项式重构分布函数,以封闭数值迭代格式。仿真结果表明:耦合方法相较全流场介观尺度方法,对方腔垂直中线处温度的预测结果相符,最大计算误差为0.23%,计算内存消耗降低约69.91%。耦合方法能够捕获振荡热驱稀薄流动在大Kn流域的非线性现象,此时水平方向速度分布不再服从周期振荡余弦函数规律,上升时间远大于下降时间。黏性穿透层厚度与受扰区域随着Kn的增大而增大,随着St的增大而减小。 展开更多
关键词 稀薄气流 非平衡热驱流动 离散速度法 矩方法 耦合方法
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