音速喷嘴一元流动模型详解及其激波计算

针对文丘里音速喷嘴,阐述了如临界背压比等概念,指出了ISO 9300中背压比定义存在容易造成歧义的缺陷。然后基于一元等熵流动理论,从数学上证明了:当文丘里喷嘴喉部压力与上游滞止压力之比达到临界压比时,喉部产生音速,通过喷嘴的质量流量达到最大值;推导了实际条件下喷嘴的流量公式,导出的流量公式相较于ISO 9300给出的相应公式,增加了喉部状态参数下的压缩性系数修正项1/√Z_(nt)。最后从气体动力学基本方程出发,讨论了在较大背压比范围内,喷嘴扩散段中产生激波的机理,给出了激波产生的位置、激波前、后的压力和马赫数的一元流动计算模型,并运用数值模拟方法对计算结果进行了验证,同时还与Craig A的实验数据作了对比。对最小出口压比对比的结果显示,一元流动模型与实验数据的最大误差≤17%。

NS方程激波计算的摄动有限差分方法

摄动有限差分(PFD)方法从一阶迎风差分格式出发,将差分系数展开为网格步长的幂级数,通过提高修正微分方程的逼近精度来获得更高精度的差分格式。由于格式基于一阶迎风格式,因此具有迎风效应、网格节点少等特点。本文首先通过对Burgers方程的摄动差分格式的推导,将摄动有限差分格式引入时间相关法的计算,并构造了守恒形式的摄动有限差分格式,然后推广到一维Navier-Stokes方程组的计算。数值比较研究表明:本文构造的NS方程摄动有限差分格式具有比一阶迎风较高的精度和分辨率,而且保持了一阶迎风格式的无振荡性质。

守恒双曲型方程式激波计算区域分解法中的追踪及人工压缩方法

讨论在激波计算中的区域分解法，即在不同区域中应用不同网格及格式的耦合稳定性问题．先定出激波位置，再在激波附近小范围内，用低阶格式及人工压缩方法以消除弥散效应．在激波区域外，应用高精度格式，减少了过超振荡现象，提高了分辨率．在各区域交界应用全能稳定联接格式，解决了格式的耦合稳定问题．最后举出数值计算实例。

计算激波的高精度数值方法

在分析了数值解在激波附近产生非物理振荡的原因后 ,构造了一个三阶迎风紧致格式以及激波的捕捉技术 ,并且 ,提出一种称为准装配法的新的激波装配方法· 一维流动的数值试验表明 ,新方法是非常令人满意的·

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。

关于NND格式的两点注记

对差分格式在激波上计算准确性的标准提出了新的看法 。

电站海水淡化用蒸汽喷射器的优化设计与试验研究

电站热法海水淡化中,蒸汽喷射器的性能影响系统的热利用率。传统的喷射器设计采用索科洛夫设计方法,该法所采用的经验系数过多,蒸汽混合压力计算不精确,因而设计性能偏低。针对索科洛夫设计方法的不足,将蒸汽喷射器混合段分为两段设计,并引入混合段面积比和喉部激波计算,重新修正了喷射系数计算公式和变工况运行曲线特征方程。为验证改进方法的可靠性,建造了模拟装置(喷射器模型,该模型与实际喷射器几何尺寸之比为1∶20),并进行了模拟试验,测量和分析了模拟装置设计工况下喷射系数和变引射压力、变背压运行曲线等。试验结果表明,采用新方法设计的喷射器模型运行性能有较大提高,且与计算结果吻合。