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基于立方型气体状态方程的激波风洞准一维流动数值研究

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爆炸与冲击 2024年第2期44卷 99-115页

作者：张洲铭李贤朱雨建李祝飞龚红明罗喜胜中国科学技术大学近代力学系安徽合肥230027 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所四川绵阳621000 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所高超声速冲压发动机技术重点实验室四川绵阳621000 中国科学院力学研究所北京100190

采用基于立方型气体状态方程的准一维流动数值模拟方法研究了反射式高焓激波风洞的真实气体流动,重点关注了高压真实气体效应对风洞全场流动时空结构和驻室区气流参数的影响,并以理论分析揭示了高压真实气体效应对激波管内流动的作用机... 详细信息

采用基于立方型气体状态方程的准一维流动数值模拟方法研究了反射式高焓激波风洞的真实气体流动,重点关注了高压真实气体效应对风洞全场流动时空结构和驻室区气流参数的影响,并以理论分析揭示了高压真实气体效应对激波管内流动的作用机理。研究表明:对于以冷高压气体驱动的激波风洞,使用考虑分子体积和分子间作用力的真实气体状态方程能够更准确地描述气体的状态和风洞内的流动状况。高压真实气体效应主要在冷驱动气体中发生作用,其作用效果主要是使当地声速增大,从而使得入射稀疏波和反射稀疏波的传播速度加快;另一方面,高压气体效应在高温气体效应较显著的被驱动气体中作用微弱,且对激波管产生激波的强度和激波后的流动状态影响甚微。稀疏波的加快传播改变了激波管波系的相干时空关系。提前抵达的稀疏波可在一定情况下侵蚀激波风洞的有效试验时间。对于所测试的激波风洞构型,在150 MPa氢气驱动110 kPa氮气的工况下,高压效应导致的有效试验时间缩短约38%。适当加长驱动段长度和采用高温气体驱动均可有效减弱高压真实气体效应的影响。

关键词：激波风洞高压真实气体效应立方型气体状态方程准一维数值模拟有效试验时间

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Stereoselective Synthesis of （R）-Salmeterol via Asymmetric Cyanohydrin Reaction

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Chemical Research in Chinese Universities 2014年第5期30卷 770-773页

作者： LI Wei HUANG Hai JIN Xiaodong LIU yujian XU Chaohang zhu Hongjun Department of Applied Chemistry College of Sciences Nanjing Tech University Nanjing 211816 P. R. China

The authors described a short and highly enantioselective route to （R）-salmeterol involving asymmetric synthesis of cyanohydrin followed by nucleophilic substitution with 6-（4-phenylbutoxy） hexyl methanesulfonate.

关键词： Asymmetric synthesis Catalysis Cyanohydrin Ethanolamine Methanesulfonate

Deformation process of a shocked drop-in-liquid

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Science China(Physics,Mechanics & Astronomy) 2018年第10期61卷 92-95页

作者： Bin Liao GuiFu Zhang yujian zhu zhuFei Li ErQiang Li JiMing Yang Department of Modern Mechanics University of Science and Technology of China College of Architecture and Civil Engineering Anhui Polytechnic University

A mixed flow of two immiscible liquids may form drops of one liquid in the other. Deformation and breakup of drops occur when there is sufficient hydrodynamic or surface forces from the ambient liquid; such deformation and breakup of drops is a common phenomenon in various engineering applications, such as oil-water flow in the petroleum recovery industry [1, 2], stirred dispersions in the chemical industry [3,4], and melted metal and cooling liquid interactions in the nuclear industry [5, 6]. A typical simplified model for the mechanism study is the behaviours of a single drop against its surrounding liquid.

关键词：化学工业混合流动水动力学相互作用液体表面力水流动

On transition of type V interaction in double-wedge flow with non-equilibrium effects

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Theoretical & Applied Mechanics Letters 2016年第6期6卷 282-285页

作者： Wentao Xiong yujian zhu Xisheng Luo Advanced Propulsion Laboratory Department of Modern MechanicsUniversity of Science and Technology of China

The transition between regular reflection （RR） and Mach reflection （MR） of type V shock-shock interaction on a double-wedge geometry with high temperature non-equilibrium effects is investigated by extended shock-polar method and numerical simulation. First, the critical angles of transition from detachment criterion and yon Neumann criterion are determined by the extended shock-polar method considering the non-equilibrium effects. Then wave patterns and the transition process are numerically obtained. Results of the critical transition angles from shock-polar calculation and numerical simulation show evident disagreement, indicating transition mechanism between RR and MR of type V interaction is changed. By comparing with the frozen counterpart, it is also found that non-equilibrium effects lead to a larger critical wedge angle and a larger hysteresis interval.

关键词： Shock interaction Non-equilibrium effects Shock polar Hypersonic flow

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激波诱导高速气流中液滴的初期变形

爆炸与冲击 2017年第5期37卷 853-862页

作者：易翔宇朱雨建杨基明中国科学技术大学近代力学系安徽合肥230027

基于激波管平台和高速摄影方法对平面激波诱导高速气流中液滴的早期变形现象进行实验研究。研究发现在相近的We数或Re数下,实验参数的改变可导致液滴形态发展出现显著差异。这种差异主要体现在背风面的脊状环形突起、褶皱区以及后驻点... 详细信息

基于激波管平台和高速摄影方法对平面激波诱导高速气流中液滴的早期变形现象进行实验研究。研究发现在相近的We数或Re数下,实验参数的改变可导致液滴形态发展出现显著差异。这种差异主要体现在背风面的脊状环形突起、褶皱区以及后驻点区的凹凸形态。对刚性圆球外流的数值模拟显示,液滴变形早期形态与外流场结构和表面气动力分布之间存在鲜明的对应关系。最后采用简化理论推导出一组估测液滴早期变形的表达式。将数值模拟所得气动力数据代入计算发现:导致液滴变形的主要驱动力是液滴表面不均匀压力的挤压效应,而不是界面剪切摩擦所引起的切向流动堆积效应,前者高出后者约2个数量级;此外,采用压力作用理论计算所得液滴外形在主要变形特征和变形量级上均可与实验图像很好地吻合。

关键词：液滴破碎初期变形高速摄影背风面

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水下爆炸冲击凹陷液面诱导射流研究

爆炸与冲击 2018年第2期38卷 241-249页

作者：张桂夫朱雨建杨基明中国科学技术大学近代力学系安徽合肥230026

利用液滴坠落冲击直管中水平液面产生半球形凹陷,并以此凹陷液面作为初始界面进行水下爆炸冲击诱导射流的实验研究。以高速摄影为主要手段,结合Fluent数值模拟,揭示了凹陷液面在水下爆炸冲击作用下的变形过程和机理。实验结果表明,随着... 详细信息

利用液滴坠落冲击直管中水平液面产生半球形凹陷,并以此凹陷液面作为初始界面进行水下爆炸冲击诱导射流的实验研究。以高速摄影为主要手段,结合Fluent数值模拟,揭示了凹陷液面在水下爆炸冲击作用下的变形过程和机理。实验结果表明,随着爆炸的发生,液面凹陷中心会汇聚形成纤细光滑的射流,同时在管壁附近会产生附加环状射流,这明显区别于冲击直管中水平液面诱导射流的现象。进一步研究发现,中心射流的产生主要源于液面凹陷对爆炸能量的汇聚作用,而附加射流的产生受到液面初始形状和管壁剪切阻力的共同影响,二者经历短暂的加速过程之后均以一个近似恒定的速度向上抬升。通过考察能量对射流的影响发现,中心射流与附加射流的速度均与充电电压(爆炸能量的1/2次方)呈线性正相关;中心射流形态特征基本不变,附加射流则随能量的变化呈现不同的形态。

关键词：射流水下爆炸直管液滴坠落凹陷液面

相近韦伯数条件下激波波后液滴初期变形的影响机制

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爆炸与冲击 2018年第3期38卷 525-533页

作者：易翔宇朱雨建杨基明中国科学技术大学近代力学系安徽合肥230027 中国航天空气动力技术研究院北京100074

以实验结合数值模拟与理论分析的方法,研究韦伯数在2 100~2 700区间内,不同组合流动参数对液滴破碎初期变形的影响与作用机制。实验中通过高速摄影捕捉到一系列具有明显差异的液滴变形模态,表明在相近韦伯数下液滴的初期变形仍受到气流... 详细信息

以实验结合数值模拟与理论分析的方法,研究韦伯数在2 100~2 700区间内,不同组合流动参数对液滴破碎初期变形的影响与作用机制。实验中通过高速摄影捕捉到一系列具有明显差异的液滴变形模态,表明在相近韦伯数下液滴的初期变形仍受到气流速度、密度等具体流动参数的显著影响。以刚性球体替代液滴进行外流数值模拟,利用球体表面气动力分布推算出的液滴表面变形趋势与实际变形形态吻合,表明液滴的初期变形特征与外流流动分离和涡特征具有一致性。对流场和理论变形数据的分析显示,流动分离发展阶段和稳定阶段对液滴作用力以及它们所诱导的液滴变形特征存在很大差异;分离发展与液滴变形过程的特征时间之比可由气液密度比的平方根表示,它决定了液滴早期变形的基本形态。分离发展阶段所占时间比例越高,即实验中气液密度比越高,则液滴更倾向于发展出单个显著的环形突起,反之则趋于形成多个相对均衡的突起。

关键词：液滴破碎初期变形高速摄影背风面

High temperature effects in moving shock reflection with protruding Mach stem

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Theoretical & Applied Mechanics Letters 2016年第5期6卷 222-225页

作者： Xiaofeng Shi yujian zhu Xisheng Luo Jiming Yang Advanced Propulsion Laboratory Department of Modern MechanicsUniversity of Science and Technology of China

The influence of high temperature effects on the protrusion of Mach stem in strong shock reflection over a wedge was numerically investigated. A two-dimensional inviscid solver applies finite volume method and unstructured quadrilateral grids were employed to simulate the flow. Theoretical analysis was also conducted to understand the phenomenon. Both numerical and theoretical results indicate a wall-jet penetrating forward is responsible for the occurrence of Mach stem protrusion. The protrusion degree seems to depend on the thermal energy buffer capacity of the testing gas. Approaches to increase the energy buffer capacity, such as vibrational relaxation, molecular dissociation, and increase of frozen heat caoacitv, all tend to escalate the orotrusion effect.

关键词： Shock reflection Numerical simulation Protruding Mach stem High temperature effects

冲击作用下液滴在环境液体中的演变过程及主导因素

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中国科学：物理学、力学、天文学 2017年第9期47卷 41-50页

作者：廖斌朱雨建杨基明中国科学技术大学近代力学系合肥230027 安徽工程大学建筑工程学院芜湖241000

采用实验与计算流体力学(CFD)相结合的方法对冲击作用下液滴在环境液体中的演变过程进行了研究,重点针对液膜破碎之前液滴的4种典型演变模式所伴随的流场细节进行了较为深入的探讨.结果表明,液滴演变过程与涡强度有较强关联:涡强度越大... 详细信息

采用实验与计算流体力学(CFD)相结合的方法对冲击作用下液滴在环境液体中的演变过程进行了研究,重点针对液膜破碎之前液滴的4种典型演变模式所伴随的流场细节进行了较为深入的探讨.结果表明,液滴演变过程与涡强度有较强关联:涡强度越大,液滴演变模式越剧烈,演变过程中出现环状射流持续翻转现象;反之,演变过程中无环状射流生成甚至出现液滴变形回复现象.进一步对液滴内部环状射流的生成与发展机理进行研究发现,涡的演变与界面约束之间存在一种竞争机制:涡的演变促进界面的进一步变形,而界面约束起着相反的抑制作用.这一竞争机制通过有无界面张力条件下液滴变形的CFD结果得到了进一步揭示.

关键词：液滴变形环状射流涡界面约束