铁-铍介质界面上激波折射现象的数值研究

用数值方法研究铁-铍介质界面上的激波折射现象.运用激波极曲线理论分析不同强度的激波从正规折射过渡到非正规折射的临界角变化.运用一个具有二阶精度和波传播性质的激波捕捉法,数值求解激波折射运动的流体力学方程组.对正规折射,数值结果与激波极曲线理论一致;对非正规折射,不同强度的激波大都存在前驱的折射激波,并且入射激波的强度不同、入射角度不同,激波折射的图像也不同.

一维浅水波方程的高分辨率熵相容算法

针对一维浅水波方程的数值求解问题,构造了三阶、四阶高分辨率熵相容算法:数值通量函数是满足总熵衰变特点的熵相容通量,时间方向是具有强稳定特点的优化三阶Runge-Kutta算法,空间方向分别采用三阶、四阶CWENO(Central Weighted Essentially Non-oscillatory)重构法进行了离散,通过若干算例研究了新算法的性能.结果表明:新算法能够准确捕捉激波、稀疏波,计算结果与准确解符合很好,且在强稀疏波算例中新算法能够有效避免膨胀激波现象的产生.新算法是熵相容的,易于编程实现,且计算结果可靠,便于向高维推广.

激波计算不稳定现象机理研究

激波计算不稳定问题是激波捕获格式的一个重要缺陷,多年来受到学术界的广泛关注与研究。本文针对Roe格式,对这一问题进行了机理研究,提出了新的观点,认为造成这一问题的原因在于激波计算格式未能真正考虑流动的多维性,而保留了本应消失的类动量插值机制,即界面修正速度中的压力梯度项。通过这一机理认识,提出了简明的修正方案,改进了Roe格式。数值算例表明这一改进的Roe格式可以有效地消除激波不稳定现象。

土体自重沉降模型研究与求解

在Gibson土体大变形固结方程基础上,以孔隙比为控制变量,假定在欧拉坐标系下土颗粒静水沉降过程中有效应力为零,推导了土颗粒静水沉降公式.采用特征方程法,得到了悬浮液-清水界面下降公式以及在沉降过程中沉积层孔隙比计算公式,并采用激波理论进行解释.分析结果表明,在悬浮液-清水界面与沉积层-悬浮液界面相遇之前,悬浮液的孔隙比保持常数,而沉积层的密度和孔隙比以激波形式沿深度发生变化.采用特征方程法求解得到的孔隙比计算公式能够较好地解释混合物沉降过程.将沉积层密度与孔隙比随时间空间变化规律与文献试验现象进行对比,得到了较为满意的结果.

液环泵喷射器内流场及其与液环泵匹配特性

为研究喷射器内流场特性及其与液环泵的匹配关系,在液环泵进口前串联喷射器,通过数值模拟和试验相结合的方法对液环泵喷射器系统内流动进行研究,分析喷射器内部超声速射流产生的激波现象及其与边界层相互干扰引起的流动分离复杂流动结构,研究不同尺寸喷射器和液环泵的匹配关系及其对泵性能的影响机理.结果表明:喷嘴出口在压差作用下产生超声速射流,形成规则分布的激波串,激波与边界层相互干扰引起了流动分离,压力、密度和马赫数等参数在喷嘴出口呈振荡分布;液环泵进口前串联大气喷射器,在合理的匹配条件下能提升系统吸入口的真空度及流量,改善液环泵进口的工作条件;一定范围内随着喷射器几何尺寸的增大,引射真空度逐渐增大、泵进口吸气量逐渐提升,喷射器有效工作范围增大.