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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
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真空羽流中相变过程DSMC仿真方法研究 被引量：1
2
作者 李中华 李志辉 吴俊林 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1356-1365,共10页
真空燃气羽流快速膨胀过程中,其中的H_(2)O和CO_(2)等组元容易发生凝结相变现象.为了研究真空羽流中水蒸气的相变产物冰晶对羽流红外信号、侵蚀等污染效应的影响,开展羽流中相变过程的数值模拟方法研究.基于稀薄两相羽流双向耦合DSMC方... 真空燃气羽流快速膨胀过程中,其中的H_(2)O和CO_(2)等组元容易发生凝结相变现象.为了研究真空羽流中水蒸气的相变产物冰晶对羽流红外信号、侵蚀等污染效应的影响,开展羽流中相变过程的数值模拟方法研究.基于稀薄两相羽流双向耦合DSMC方法,采用经典成核理论和液滴生长理论,建立了真空羽流的相变过程的数值仿真方法.对水蒸气在拉法尔喷管中自凝结试验的仿真.通过与试验结果的对比,对经典成核理论进行了修正,对成核率给出了10^(3)的修正因子,可以得到与试验符合的仿真结果,表明对成核理论修正后,可以应用到稀薄流动的数值模拟中.对某发动机真空羽流相变流场的仿真,在核心区得到与CFD相近的结果.仿真结果表明,在羽流流场中,由于相变,存在较多的冰晶颗粒,在计算条件下,羽流核心区冰晶数密度最大达到10^(15) m^(-3)的量级,冰晶直径在约10^(-8) m的量级.在真空环境下,随着羽流向倒流区无限制膨胀,倒流区流场内也会出现一定数量的冰晶颗粒,数密度从10^(7)~10^(10)m^(-3)的量级,直径在5.0×10^(-10)m的量级.颗粒在空间的数密度、尺寸等分布与气相分布存在差异,需要开展相关污染效应的影响研究. 展开更多
关键词 真空羽流 相变 成核 直接模拟蒙特卡罗 数值仿真
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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
3
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
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自由分子区内的非球形颗粒曳力计算 被引量：2
4
作者 常心泉 张克学 +1 位作者 王军 夏国栋 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1251-1260,共10页
基于气体动理论方法,推导得到非球形颗粒所受曳力的通用表达式,并针对球形颗粒、圆柱体颗粒、椭球体颗粒和圆锥体颗粒等几种常见的非球形颗粒,得到其所受曳力的具体解析计算式.该模型适用于气体分子与颗粒表面仅发生一次碰撞的凸面体,... 基于气体动理论方法,推导得到非球形颗粒所受曳力的通用表达式,并针对球形颗粒、圆柱体颗粒、椭球体颗粒和圆锥体颗粒等几种常见的非球形颗粒,得到其所受曳力的具体解析计算式.该模型适用于气体分子与颗粒表面仅发生一次碰撞的凸面体,假设气体分子与颗粒间的相互作用符合Maxwell镜面反射-漫反射模型,计算气体分子与颗粒碰撞过程中的微元动量传递,进而在颗粒表面积分得到非球形颗粒所受曳力的通用表达式.计算结果表明,颗粒所受曳力与其自身的几何形状和在流场中的取向有关.但是,基于非球形颗粒得到的计算式较为复杂,不便于实际应用.考虑到在自由分子区内,当外势场较弱时,颗粒的高速布朗旋转运动会使其取向分布近似为均匀的随机分布,文章推导得到了不同形状颗粒在均向分布下所受均向曳力的计算式,结果表明非球形颗粒所受均向曳力正比于颗粒表面积,且比例系数与颗粒形状无关.此算法避免了求解具体非球形颗粒受力计算的繁琐计算过程,更便于实际应用. 展开更多
关键词 非球形颗粒 曳力 自由分子区 气体动理论
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疏水材料微尺度凹坑流滑移速度特性研究
5
作者 张昭朋 叶正寅 叶坤 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2024年第6期108-116,I0002,共10页
凹坑构型是疏水材料中常见且重要的结构形式,认识和揭示此类凹坑结构的滑移速度特性对于疏水材料的设计具有指导意义。本文采用离散统一气体动理论,在Kn=0.01~0.5范围内,对低速二维凹坑流动进行数值模拟,模拟结果表明,在不同Kn值下,滑... 凹坑构型是疏水材料中常见且重要的结构形式,认识和揭示此类凹坑结构的滑移速度特性对于疏水材料的设计具有指导意义。本文采用离散统一气体动理论,在Kn=0.01~0.5范围内,对低速二维凹坑流动进行数值模拟,模拟结果表明,在不同Kn值下,滑移速度规律呈现显著差异:随着凹坑尺寸减小(Kn> 0.3),凹坑区的滑移速度小于平滑壁面的滑移速度;而随着凹坑尺寸增大(Kn <0.2),凹坑区的滑移速度大于平滑壁面的滑移速度;在凹坑两端,统计平均滑移速度会出现跳跃,随着Kn数增加,这种跳跃现象越来越强。上述演化特征表明,在设计疏水微结构时,Kn不能大于0.3。 展开更多
关键词 疏水材料 微尺度 滑移速度特性 旋涡特性 离散统一气体动理论
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滑移流区域梯形微通道内气体热流逸效应及流动特性 被引量：2
6
作者 于晓慧 耿佳宝 《真空科学与技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期619-626,共8页
努森压缩机是一种有效的非机械式气体升压微泵,在输送气体、压缩气体等方面具有巨大的应用潜力。基于具有滑移和跳跃边界条件的纳维-斯托克斯方程,建立适应于滑移流区域梯形微通道内气体流动二维数值模型。分析了倾角和冷热腔室温差对... 努森压缩机是一种有效的非机械式气体升压微泵,在输送气体、压缩气体等方面具有巨大的应用潜力。基于具有滑移和跳跃边界条件的纳维-斯托克斯方程,建立适应于滑移流区域梯形微通道内气体流动二维数值模型。分析了倾角和冷热腔室温差对微通道内部气体克努森数分布、压升以及流动特性的影响规律。结果表明:微通道倾角从0°升高到5.72°,压升从129.181 Pa降低到48.291 Pa,降低了62.618%。此外,倾角越大,气体克努森数越小,但气体流速逐渐增大,泊肃叶流和热流逸流最大流速分别为0.106 m/s和0.200 m/s。当冷热腔室温差从20 K升高到100 K,努森压缩机的压升从16.081 Pa升高到92.974 Pa,提高478.161%。,温差每增加20 K,克努森数增大0.001,泊肃叶流和热流逸流最大流速分别增加约0.020 m/s和0.039 m/s。研究结果为努森压缩机复杂微通道的构建及性能优化设计提供指导。 展开更多
关键词 热流逸效应 梯形微通道 热流逸流 泊肃叶流 压升特性
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表面特性对棘齿型Knudsen泵气体分离特性影响的模拟研究
7
作者 韩峰 张志军 +1 位作者 张世伟 王晓伟 《真空》 CAS 2024年第3期13-19,共7页
Knudsen泵作为一种微型泵,在微机电系统(MEMS)中具有广泛应用。本文提出了一种具有不同表面反射系数的棘齿型Knudsen泵,通过直接模拟蒙特卡罗(DSMC)方法对该泵内He-Xe混合气体流动特性进行了数值模拟研究。结果表明:表面反射特性对Knud... Knudsen泵作为一种微型泵,在微机电系统(MEMS)中具有广泛应用。本文提出了一种具有不同表面反射系数的棘齿型Knudsen泵,通过直接模拟蒙特卡罗(DSMC)方法对该泵内He-Xe混合气体流动特性进行了数值模拟研究。结果表明:表面反射特性对Knudsen泵内的流场特性和气体分离特性影响巨大,不同的表面反射特性导致了Knudsen泵内不同的热驱流动机理;三角形倾斜边的α_(n)=σ_(t)=0时Knudsen泵内主要热驱流动为辐射流,有利于气体分离,而α_(n)=σ_(t)=1时Knudsen泵内主要热驱流动为热边缘流,对气体分离没有明显有利作用;三角形倾斜边的α_(n)=σ_(t)=0时He和Xe的速度和扩散速度在三角形棘齿上顶点附近差异最大,而α_(n)=σ_(t)=1时在三角形棘齿左侧顶点附近差异最大;越轻的气体流动速度和扩散速度越快。本文可为实际工程应用中微型气体分离装置的设计和生产提供理论依据。 展开更多
关键词 Knudsen泵 气体分离 表面特性 热驱流动 棘齿型微通道 DSMC方法 微机电系统(MEMS)
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多级努森真空泵能效分析
8
作者 柯杰坤 蒙仕达 +1 位作者 苏宣合 卢苇 《真空科学与技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期42-48,共7页
基于热流逸效应工作的努森真空泵相较于传统真空泵,因具有无运动部件且结构简单的优点而倍受关注,其应用通常采用多级串联结构。文章以努森真空泵能耗和效率模型为基础,着重考虑级数与热量传递和压力分配的关系,建立了多级努森真空泵气... 基于热流逸效应工作的努森真空泵相较于传统真空泵,因具有无运动部件且结构简单的优点而倍受关注,其应用通常采用多级串联结构。文章以努森真空泵能耗和效率模型为基础,着重考虑级数与热量传递和压力分配的关系,建立了多级努森真空泵气体工质流态处于过渡流时的能耗(热流比)与运行效率模型,进而研究了影响热流比及运行效率与级数、努森数、压比、温差等参数的关系。结果表明,努森数从0.2增至8,对应的最优级数从118级减少至15级;压比从2增至100,对应的最优级数从12级增加至77级;温差从50 K增至350 K,对应的最优级数从68级减少至15级。努森数(温差)越大、或压比越小,热流比就越低(运行效率就越高)且对应的最优级数就越小,所需的最小级数也越少。若从能效优化的角度来设计多级努森真空泵,需综合考虑努森数、压比和温差的影响,确定最优级数范围。 展开更多
关键词 热流逸效应 多级结构 努森真空泵 热流比 运行效率
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2种角度横向紊动射流的实验分析 被引量：21
9
作者 郭婷婷 徐忠 李少华 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第11期1207-1210,共4页
对射入均匀横流中的单股紊动射流流场进行了实验研究.利用IFA300型热膜风速仪系统测量了对称面内的流动,射流入射方向与横向主气流之间的角度为90°和60°,得到了射流与主气流速度比R为2和4的速度场和湍动能分布,并给出了不同... 对射入均匀横流中的单股紊动射流流场进行了实验研究.利用IFA300型热膜风速仪系统测量了对称面内的流动,射流入射方向与横向主气流之间的角度为90°和60°,得到了射流与主气流速度比R为2和4的速度场和湍动能分布,并给出了不同工况下的射流轴线轨迹.结果表明:射流入射角与速度比对流场影响很大;射流对横向主气流的影响主要集中在射流发生弯曲直至与主气流平行的区域内,当射流垂直入射时,射流背风侧存在流动分离现象,当射流倾斜入射时,分离现象基本消失;当R值增大时,射流轨迹起始段的长度增加,对主流场影响的范围增大,射流入射方向与主气流之间的角度值减小,射流轨迹的垂直高度降低,射流对主流场影响的区域减小. 展开更多
关键词 横流 紊动射流 热膜风速仪 流场
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低密度风洞瑞利散射测速实验中纳米粒子跟随性数值分析 被引量：4
10
作者 李中华 李志辉 +1 位作者 陈爱国 吴俊林 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第6期1243-1251,共9页
在低密度风洞试验流场中,加入少量纳米粒子,可以增强瑞利散射测速试验的散射光强度.纳米粒子能否适应流场气流速度变化是测量结果准确性的关键.为了研究瑞利散射测速实验中测量到的纳米粒子的速度能否反映流场当地气流速度,采用基于直... 在低密度风洞试验流场中,加入少量纳米粒子,可以增强瑞利散射测速试验的散射光强度.纳米粒子能否适应流场气流速度变化是测量结果准确性的关键.为了研究瑞利散射测速实验中测量到的纳米粒子的速度能否反映流场当地气流速度,采用基于直接模拟蒙特卡罗方法的稀薄两相流双向耦合算法,对低密度风洞流场中纳米粒子在大梯度流场中的跟随性进行了数值研究.仿真了10 nm,50 nm和100 nm TiO_2三种尺寸的纳米粒子分别在M6和M12低密度风洞返回舱高超声速绕流流场中的运动特性.仿真结果显示,不同尺寸的纳米粒子在不同的流场稀薄度条件下的跟随性不同,纳米粒子尺寸越小,跟随性越好.在稀薄度较低的M6流场中,10 nm粒子跟随性很好,与瑞利散射测量结果比较接近,粒径50 nm以上的粒子跟随性较差,而在稀薄度较高的M12流场中,10 nm粒子的跟随性也变差,表明通过瑞利散射测量到的纳米粒子速度和流场中气体速度有一定差距,不能准确反映流场当地速度. 展开更多
关键词 瑞利散射 低密度风洞 纳米粒子 跟随性 直接模拟蒙特卡罗方法
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NPLS流场测量技术在高超声速风洞中纳米粒子跟随性数值仿真 被引量：4
11
作者 李中华 李志辉 +1 位作者 蒋新宇 吴俊林 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期73-79,共7页
从描述粒子运动的微观层次出发,采用双向耦合技术,建立了一种适用于稀薄条件下两相流动的DSMC数值模拟方法。对相间相互作用进行解耦处理,实现了气固两相间动量和能量相互作用的模拟。采用基于DSMC方法的稀薄两相流双向耦合算法,对NPLS... 从描述粒子运动的微观层次出发,采用双向耦合技术,建立了一种适用于稀薄条件下两相流动的DSMC数值模拟方法。对相间相互作用进行解耦处理,实现了气固两相间动量和能量相互作用的模拟。采用基于DSMC方法的稀薄两相流双向耦合算法,对NPLS测量技术高超声速流场测量中纳米粒子的跟随性进行了数值研究。通过Φ50nmTiO2粒子在不同高超声速流场条件下气相-纳米粒子两相流场的仿真,表明在稀薄度很小的流场中,纳米粒子的跟随性很好。而随着流场稀薄度增加,流场中纳米粒子的跟随性降低,纳米粒子在流场中的分布与气相流场分布差异变大,通过NPLS测量得到的激光散射信号不能反映流场结构。 展开更多
关键词 DSMC方法 两相流 双向耦合 NPLS 高超声速 流场测量
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高超声速化学非平衡流动Navier-Stokes/DSMC耦合算法 被引量：10
12
作者 李中华 党雷宁 李志辉 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期95-106,共12页
基于相同的化学反应模型,在已有计算流体力学(CFD)和直接仿真蒙特卡罗(DSMC)方法及程序的基础上,采用Modular Particle-Continuum(MPC)耦合技术,建立了包含化学非平衡Navier-Stokes/DSMC耦合算法。算法结构中DSMC计算区域在CFD计算结果... 基于相同的化学反应模型,在已有计算流体力学(CFD)和直接仿真蒙特卡罗(DSMC)方法及程序的基础上,采用Modular Particle-Continuum(MPC)耦合技术,建立了包含化学非平衡Navier-Stokes/DSMC耦合算法。算法结构中DSMC计算区域在CFD计算结果上根据当地克努森数自动选取。发展了适用于流场分区信息交换的亚松弛技术,抑制DSMC方法对CFD计算的影响。把DSMC方法和CFD的应用范围拓展到过渡流区,为复杂飞行器近连续过渡流区高超声速化学非平衡流动数值模拟研究提供了一种工程适用的预测分析手段。通过对二维圆柱高超声速化学非平衡绕流的算例与其他结果的比较研究,表明耦合算法不论在流场结构、流场非平衡现象,还是飞行器表面参数、整体气动力/热特性方面,都能够得到与全DSMC计算吻合的结果,证实了所建立的Navier-Stokes/DSMC耦合计算模型与方法的有效性和可靠性。仿真了某航天器解体碎片在过渡区的化学非平衡流动,得到碎片在过渡区的气动力/热特性,为碎片的陨落计算提供依据。 展开更多
关键词 过渡流 CFD DSMC 信息交换 耦合算法 化学非平衡
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极紫外真空动态气体锁流场分析与研究 被引量：5
13
作者 陈进新 王魁波 王宇 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第8期940-946,共7页
满足极紫外(EUV)真空要求的动态气体锁是极紫外光刻机的重要部件。本文阐述了动态气体锁研究的必要性和国内外研究现状;首次提出动态气体锁效能评价机制,通过理论计算推导出动态气体锁抑制率公式;基于一种给定的动态气体锁结构模型,进... 满足极紫外(EUV)真空要求的动态气体锁是极紫外光刻机的重要部件。本文阐述了动态气体锁研究的必要性和国内外研究现状;首次提出动态气体锁效能评价机制,通过理论计算推导出动态气体锁抑制率公式;基于一种给定的动态气体锁结构模型,进行不同清洁气体种类、不同清洁气体流量的稀薄气体流场仿真分析。计算和仿真结果表明,同等条件下动态气体锁抑制率随清洁气体流量的增加而增加,随清洁气体分子量的增加而增加;清洁气体种类由动态气体锁抑制率和EUV透过率共同决定,优选为氢气和氩气的混合气体;清洁气体总流量为6500 Pa·L/s时,能够抑制超过90%的污染气体,能够为EUV真空的应用提供良好的环境保障。 展开更多
关键词 极紫外光刻机 动态气体锁 稀薄气体流场 抑制率
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微通道中气体流动的格子Boltzmann数值模拟 被引量：5
14
作者 聂德明 郭晓辉 林建忠 《计算物理》 EI CSCD 北大核心 2010年第3期389-395,共7页
采用可压缩格子Boltzmann模型及非平衡外推边界条件,数值模拟微通道中的气体在滑移区域(Kn≤0.1)内的流动,计算结果包括出口速度剖面、通道中心压力分布以及质量流率等,与理论结果及其他实验结果符合得很好.还模拟了180°弯曲通道... 采用可压缩格子Boltzmann模型及非平衡外推边界条件,数值模拟微通道中的气体在滑移区域(Kn≤0.1)内的流动,计算结果包括出口速度剖面、通道中心压力分布以及质量流率等,与理论结果及其他实验结果符合得很好.还模拟了180°弯曲通道中的气体流动.结果表明,滑移速度的存在抑制了边界层的分离,因此在弯曲处不存在漩涡.计算结果还表明,弯道的存在显著影响了气体的质量流率. 展开更多
关键词 微流动 格子BOLTZMANN方法 Knudsen数 弯道
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基于压力边界的微流道气体流动数值模拟方法 被引量：2
15
作者 叶建军 刘鹏飞 +3 位作者 杨健 郑津洋 贺世正 李维仲 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期820-825,共6页
基于单元格压力线形假设,提出了一种处理微流道压力边界的新方法.将此方法应用于直接蒙特卡罗(DSMC)方法,分别对在4种压力边界条件下的微流道气体流场进行了数值模拟,获得了微尺度流场的速度分布及压力分布,并比较了在各种压力边界条件... 基于单元格压力线形假设,提出了一种处理微流道压力边界的新方法.将此方法应用于直接蒙特卡罗(DSMC)方法,分别对在4种压力边界条件下的微流道气体流场进行了数值模拟,获得了微尺度流场的速度分布及压力分布,并比较了在各种压力边界条件下微流场的稀薄特性和沿程压力的线性度分布.研究表明,采用此方法获得的速度和压力模拟解与解析解比较一致;在整体更为稀薄的微流场中,由此方法给出的沿程压力分布线性度更好,Knudsen数变化更大.进出口速度收敛性分析表明,此方法不仅具有稳定的收敛性,而且与现有方法相比收敛更快. 展开更多
关键词 微流道 稀薄特性 直接蒙特卡罗(DSMC) 压力边界
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叶轮盖侧切削的级性能分析 被引量：3
16
作者 刘瑞韬 徐忠 刘长胜 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第9期979-983,共5页
应用时间推进法求解连续性方程、时均N-S方程、能量方程、理想气体状态方程及Yang＆Shihk-ε紊流模型,对含分流叶片的半开式叶轮及叶片扩压器组成的离心压缩机模型级级内三维粘性流场进行了数值分析,得出了与实测结果一致的性能曲线.在... 应用时间推进法求解连续性方程、时均N-S方程、能量方程、理想气体状态方程及Yang＆Shihk-ε紊流模型,对含分流叶片的半开式叶轮及叶片扩压器组成的离心压缩机模型级级内三维粘性流场进行了数值分析,得出了与实测结果一致的性能曲线.在此基础上对叶轮等直径盖侧切削后的模型级进行了数值分析.计算及实验结果表明,切削后叶轮内部激波损失及扩压器吸力面侧低能区范围均减小;切削后叶轮盖侧的逆流区在扩压器前级的收缩作用下在扩压器内部基本没有扩大,有效降低了混合损失;叶轮盖侧切削后模型级的级性能优于原模型级,表明对模型级进行等直径叶轮盖侧切削可成为压缩机模型级设计的有效方法.为了加快收敛,计算时采用了隐式残差平均法及完全多重网格技术. 展开更多
关键词 盖侧切削 半开式叶轮 时间推进法 多重网格
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通道中串列旋转圆柱的格子Boltzmann-虚拟区域方法的模拟 被引量：3
17
作者 聂德明 郭晓辉 林建忠 《计算物理》 EI CSCD 北大核心 2010年第3期381-388,共8页
通过结合格子Boltzmann方法(LBM)和虚拟区域(Fictitiou sDomain)思想,建立格子Boltzmann-虚拟区域(LB-DF/FD)方法.采用两套网格系统,欧拉网格用于流体,拉格朗日网格用于固体.原有的LBM在计算运动固体的受力方面存在数据振荡,LB-DF/FD方... 通过结合格子Boltzmann方法(LBM)和虚拟区域(Fictitiou sDomain)思想,建立格子Boltzmann-虚拟区域(LB-DF/FD)方法.采用两套网格系统,欧拉网格用于流体,拉格朗日网格用于固体.原有的LBM在计算运动固体的受力方面存在数据振荡,LB-DF/FD方法改进了此缺陷.为验证该方法,模拟圆柱绕流、圆形颗粒在无限长通道中平动及在无限大流场中转动三种情况,结果与其他数值解及理论解符合得很好.利用该方法模拟低雷诺数下通道中串列旋转圆柱周围的流场,分析圆柱间距(g)及雷诺数(Re)对流场结构的影响.给出Re=0.001,0.1和10下,0.2≤g≤8.0的流线结构、圆柱升力、阻力以及力矩等数值结果.结果表明,g对流场的结构及圆柱的受力有显著影响,Re对圆柱阻力及Stokes单元数目的影响较大. 展开更多
关键词 串列圆柱 旋转 格子BOLTZMANN方法 虚拟区域 数值模拟
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基于Boltzmann模型方程不同流区复杂三维绕流HPF并行计算 被引量：4
18
作者 李志辉 张涵信 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期175-181,共7页
随着现代航空航天快速发展,是否能建立一套可有效模拟稀薄流到连续流各流域绕流问题统一算法,已成为工程应用部门和学术研究领域关心的问题。通过开展基于Boltzmann简化速度分布函数方程数值求解,发展起从稀薄流到连续流统一算法。借助... 随着现代航空航天快速发展,是否能建立一套可有效模拟稀薄流到连续流各流域绕流问题统一算法,已成为工程应用部门和学术研究领域关心的问题。通过开展基于Boltzmann简化速度分布函数方程数值求解,发展起从稀薄流到连续流统一算法。借助区域分解并行化方法研究建立气体运动论统一算法并行方案,通过对统一算法进行HPF并行化程序设计及算法考验,拟定不同流域三维球体绕流及类“神舟”返回舱外形体绕流算例,进行HPF并行计算,并将计算结果与有关实验数据、DSMC模拟值进行定量比较、分析。研究表明,所发展的统一算法具有很好的并行独立性,基本达到了线性加速的并行效果,算法负载平衡和并行可扩展性较好,可望建立起新型的能可靠模拟不同流域三维绕流问题的HPF并行算法研究方向。 展开更多
关键词 流体力学 BOLTZMANN模型方程 离散速度坐标法 速度分布函数 有限差分法 HPF并行计算
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Boltzmann-Rykov模型的有限体积方法计算 被引量：2
19
作者 吴俊林 李志辉 +1 位作者 彭傲平 蒋新宇 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2014年第2期121-129,共9页
构建一种三阶精度的有限体积格式,数值求解考虑转动非平衡影响的Boltzmann-Rykov模型方程.针对模型方程的速度空间离散得到各个离散速度坐标点上彼此独立的控制方程组,运用高阶精度的半离散化有限体积格式在位置空间对离散控制方程进行... 构建一种三阶精度的有限体积格式,数值求解考虑转动非平衡影响的Boltzmann-Rykov模型方程.针对模型方程的速度空间离散得到各个离散速度坐标点上彼此独立的控制方程组,运用高阶精度的半离散化有限体积格式在位置空间对离散控制方程进行数值求解,时间项采用三阶Runge-Kutta方法推进,方程右端二体碰撞项采用中心近似技术.该有限体积格式在气体分子对流运动项上具有三阶精度,同时保证了分布函数的正定性和流通量守恒.计算结果与有限差分方法数值模拟结果和连续流区非定常激波管问题的Riemann精确解均吻合较好,说明基于有限体积法的Boltzmann-Rykov模型方程数值求解过程是正确的. 展开更多
关键词 Rykov模型方程 统一算法 有限体积方法
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微流体对中心开孔圆盘的阻尼特性 被引量：3
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作者 王卫东 贾建援 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第2期218-222,共5页
由缝隙流和挤压流动控制方程得到了滑流边界条件下的粘性修正的流动解.分析了圆盘的运动阻尼与缝隙大小、中心孔径以及圆盘厚度的关系,给出了设计滑膜和压膜合成阻尼的解析表达式.微流体对圆盘的阻尼与圆盘面的表面特性相关.通过修正动... 由缝隙流和挤压流动控制方程得到了滑流边界条件下的粘性修正的流动解.分析了圆盘的运动阻尼与缝隙大小、中心孔径以及圆盘厚度的关系,给出了设计滑膜和压膜合成阻尼的解析表达式.微流体对圆盘的阻尼与圆盘面的表面特性相关.通过修正动量协调系数可得到合适的等效粘度,以计算微流体对运动物体的阻尼力.算例表明,用本文中提出的解析方法得到的结果与有限元方法的数值解吻合. 展开更多
关键词 微流体 开孔圆盘 压膜阻尼 滑膜阻尼 动量协调系数 解析解
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