基于线性抛物化稳定性方程的后掠翼边界层内横流稳定性研究

采用有限差分法求解考虑模型曲率的线性抛物化稳定性方程(LPSE),分析无限展长后掠翼边界层内的横流驻波不稳定,并与实验结果进行对比,研究LPSE方法的模拟效果及其适用范围.研究表明,在横流驻波扰动增长的初期,LPSE能够准确的预测扰动的eN曲线,较好地描述边界层内的流动结构和扰动形态;当扰动增长到足够大时,扰动的高阶项不能再被忽略,LPSE的线性假设不再成立,需要采用非线性的方法(NPSE)来分析该状态.计算分析发现,模型曲率和边界层非平行性对后掠翼边界层内横流驻波的稳定性分析影响很大,影响程度与雷诺数无关.对于本文研究的模型,曲率对边界层内的横流扰动起着稳定的作用,而非平行性对扰动起不稳定的影响.

抛物化稳定性方程在可压缩边界层中应用的检验

用抛物化稳定性方程(PSE),研究了可压缩边界层中扰动的演化,并与由直接数值模拟(DNS)所得进行比较.目的在检验PSE方法用于研究可压缩边界层中扰动演化的可靠性.结果显示,无论是亚音速还是超音速边界层,由PSE方法和由DNS方法所得结果都基本一致,而温度比速度吻合得更好.对超音速边界层,还计算了小扰动的中性曲线.与线性稳定性理论(LST)的结果相比,二者的关系和不可压边界层的情况相似.

一类半线性抛物方程的差分格式及收敛性和稳定性

本文讨论一类半线性抛物方程初边值问题的线性化二层隐式差分格式,证明了差分格式的可解性、收敛性和无条件稳定性,并指出了在离散L2模和L∞模意义下的收敛阶数为O(h2+τ2)。数值例子验证了理论分析结果。

边界层稳定性的三维线性抛物化算法研究

通过把扰动波在流向上的变化分解成缓慢变化的形状函数部分和快速变化的波动部分,同时把扰动波在展向上的分布也分解成形状函数部分和波动部分,得到三维抛物化稳定性方程(3D PSE)。然后在流向采用一阶向后差分,法向和展向采用4阶中心差分,发展出了迭代求解三维线性PSE的方法。通过求解二维扰动波和三维斜波在三维空间中的发展,发现二维波可以自动调制出展向扰动,且展向扰动的最大值点在边界层与外流的交接面附近。三维斜波的计算结果表明,网格密度应该与波矢方向上的波长相匹配,而不是与流向波长相匹配。

一类半线性抛物型方程柯西问题解的唯一性与稳定性

本文采用引进积分的方法讨论一类半线性抛物型方程柯西问题解的唯一性与稳定性。

二维抛物化稳定性方程的特征和次特征

特征分析表明 :对原始扰动量的抛物化稳定性方程组 (PSE) ,它在亚、超音速区分别具有椭圆和抛物特性 ,给出PSE特征对马赫数的依赖关系 ,阐明PSE仅把信息对流 扩散传播特性抛物化 ,而保留了信息对流 扰动传播特性 ,因此PSE应称为扩散抛物化稳定性方程 (DPSE)

三维不可压边界层抛物化稳定性方程的椭圆特性研究

针对三维平行不可压边界层流动的抛物化稳定性方程，研究其剩余的椭圆特性，提出了消除该特性的具体方法，并对抛物化稳定性方程解与全椭圆问题解的一致性进行了证明。

一类非线性抛物型方程解的稳定性与唯一性

本文运用能量积分的方法，研究了一类非线性抛物型方程的解关于自由项与初始条件的稳定性与唯一性。

一类半线性抛物型方程组Cauchy问题平衡解的稳定性

本文应用强极值原理和上、下解方法证明了一类半线性方程组 Cauchy 问题平衡解的存在性和稳定性,精确化了文献[1]中关于反应项应满足的条件。

一类具有时变系数的超线性抛物系统的渐近稳定性

首先证明了一类具有时变系数及多个非线性项的常微分系统在小初值条件下的渐近稳定性,进而利用此结论,在小初值条件下,证明了一类具有时变系数的超线性抛物系统在不同范数意义下的渐近稳定性.

流体运动稳定性方程组椭圆特性的分析与应用

利用抛物化稳定方程(PSE)特征分析得知,原始扰动量的线性和非线性PSE整体来说为抛物型· 利用PSE的次特征分析证明,对速度U,在亚音速和跨音速区,线性PSE分别为椭圆型和双曲＿抛物型;对速度U+u,在亚音速和跨音速区,非线性PSE分别为椭圆型和双曲＿抛物型(其中,U和u分别为主流方向的扰动和未扰流速度分量)· 结论表明,流体运动稳定性方程组的"抛物化"简化,仅把信息的对流扩散传播抛物化,而保留了信息的对流扰动传播特性,PSE实质上是扩散抛物化稳定性方程组· 根据特征次特征理论提出了消除PSE剩余椭圆特性的方法,所得结论对线性PSE已有结论一致,并给出了Mach数的影响· 同时。

一类非线性抛物方程的隐式解法及外迭代收敛性

对一类非线性抛物方程进行研究,并针对该类方程建立了一种隐式差分格式.在此基础上,采用外迭代法及追赶法高效率地求解出该类方程的差分解,并利用VonNeumann条件证明了该差分格式的稳定性及外迭代法的收敛性,从而有效地解决了该类方程的数值计算问题 值得指出的是。

边界层流动的非平行稳定性研究

采用极为有效的抛物化稳定性方程 (PSE)方法研究边界层的非平行稳定性。并利用抛物线坐标变换、有限远延拓外边界条件、及流向和法向全差分的数值方法 ,对不同频率的二维Tollmien Schlichting波的非平行稳定性进行了计算和分析。计算结果与Orr Sommerfeld方程(OSE)的解以及谱配置方法的PSE结果作了详细的比较 。

分布控制中一类半线性抛物方程的差分格式

本文讨论了在分布控制中出现的一类半线性抛物方程的有限差分方法.构造了一个线性化隐式差分格式.证明了差分格式解的存在唯一性、收敛性和无条件稳定性.并给出了L2和L∞范数意义下的收敛阶数为O(h2+τ2).数值例子验证了理论分析结果.

一类半线性抛物型方程的紧差分格式

本文构造了一类半线性抛物方程初边值问题的紧差分格式.利用离散能量估计证明了差分格式解的存在唯一性、收敛性和无条件稳定性,并给出了在离散L∞模意义下收敛阶数为O(h4+τ2).数值例子验证了理论分析结果.

一类变系数半线性抛物型方程的有限差分方法

对一类变系数半线性抛物型方程建立了一个有限差分方法,该方法导出的格式是线性的,即在每个时间步上只需解一个线性代数方程组.证明了该差分格式解的存在惟一性、收敛性以及差分格式的无条件稳定性,并给出了在L^∞和L^2范数意义下格式的收敛阶为O（h^2＋rτ^2）.

多维拟线性退化抛物方程Cauchy问题解的惟一性

对多维拟线性退化抛物方程Cauchy问题的BV解证明了解的稳定性和惟一性.

有压力梯度非平行边界层稳定性的研究

该文从抛物化稳定性方程出发,采用从上游往下游递推的数值方法,对非平行边界层稳定性问题进行了数值计算和分析。为更好反映平板边界层流动的物理特征和本质,该文同时考虑到主流的非平行性和压力梯度的作用。数值计算结果表明,顺压梯度有明显的延缓转捩作用,逆压梯度有较强的不稳定作用。数值结果更接近于实验结果。

机翼边界层的横流稳定性分析和转捩预测

通过求解经典O-S方程(LST)、扩展的O-S方程(EOS)和线性抛物化稳定性方程(LPSE),对展向无限长、后掠角25°、迎角0°、来流Mach数0.8、单位Reynolds数6.79×106/m的机翼边界层进行了稳定性分析,结合eN方法进行了转捩预测。研究发现无限长后掠机翼在(x,ω)平面上的中性曲线没有下支,在(x,β)平面上的中性曲线呈反拇指的形状,横流不稳定性在机翼前缘占主导作用。当外界扰动进入边界层后,幅值将被直接放大,对于频率相同的扰动,首先是展向波数β大的增长起来,演化到一定位置开始衰减,然后是展向波数β小的逐渐增长起来,并且增长的指数N逐步超过波数大的扰动。转捩在机翼前缘完成,引起转捩的扰动波的展向波长约为2mm。

一类半线性变系数抛物型方程的二阶差分格式

本文对一类半线性变系数抛物型方程初边值问题建立了一个二阶差分格式,证明了差分格式解的存在唯一性、关于初值的无条件稳定性和在L∞范数下阶数为O(2τ+h2)的收敛性,最后给出的数值算例验证了理论结果。