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低马赫数流动中的预处理Euler方程的收敛特性

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航空学报 2009年第5期30卷 842-848页

作者：刘晨王江峰伍贻兆南京航空航天大学空气动力学系江苏南京210016

对预处理后Euler方程在低马赫数流动数值模拟中的收敛特性进行了细致研究。首先采用量级分析法研究了Weiss-Smith预处理方法对低速情形下Euler方程收敛性的影响;然后针对低速情形下预处理后的Euler方程组中各方程的收敛性,提出了一个改... 详细信息

对预处理后Euler方程在低马赫数流动数值模拟中的收敛特性进行了细致研究。首先采用量级分析法研究了Weiss-Smith预处理方法对低速情形下Euler方程收敛性的影响;然后针对低速情形下预处理后的Euler方程组中各方程的收敛性,提出了一个改进的预处理矩阵。数值模拟结果表明:Weiss-Smith预处理方法可以很好地改善Euler方程在低速流动时的收敛特性,并且改进后的预处理矩阵在连续方程的收敛特性方面效果明显。

关键词：计算流体力学预处理方法低马赫数收敛性 Euler方程

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宽速域超燃冲压发动机流动燃烧过程研究进展

航空学报 2024年第3期45卷 19-45页

作者：纪鉴恒蔡尊王泰宇孙明波王振国国防科技大学高超声速技术实验室长沙410073

随着对未来高超声速飞行器机动飞行需求的不断提升,发展宽速域超燃冲压发动机技术显得尤为重要,而宽范围来流条件将使得燃烧室内的流动、混合及燃烧等过程产生显著变化。尤其是超声速燃烧主要由混合过程所主导,呈现为典型的扩散火焰,来... 详细信息

随着对未来高超声速飞行器机动飞行需求的不断提升,发展宽速域超燃冲压发动机技术显得尤为重要,而宽范围来流条件将使得燃烧室内的流动、混合及燃烧等过程产生显著变化。尤其是超声速燃烧主要由混合过程所主导,呈现为典型的扩散火焰,来流条件的变化对燃料输运及混合过程影响极大,混合状态的改变进而会引起燃烧不稳定等一系列非稳态燃烧现象。本文对宽速域超燃冲压发动机流动燃烧过程进行了综述分析。首先,对超燃冲压发动机基本工作过程及应用进行了简要介绍;然后,分别论述了国内外关于低马赫数来流、高马赫数来流以及宽速域来流典型条件下超声速流动燃烧过程中亟待解决的关键问题和研究进展;最后,进行了总结并对后续研究提出了建议。

关键词：宽速域超燃冲压发动机超声速燃烧低马赫数高马赫数

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低马赫数方法在自然对流数值模拟的应用

工程热物理学报 2011年第9期32卷 1549-1552页

作者：韦安阳樊建人罗坤王则力浙江大学能源清洁与利用国家重点实验室浙江杭州071003

采用低马赫数近似的方法来对大温差驱动的自然对流问题进行数值模拟。低马赫数近似是通过将全可压的Navier—Stokes方程中声波进行过滤，从而在马赫数较低的流动中忽虑声波对流场的影响。声波过滤后的方程具有不可压缩N—S方程的特点，... 详细信息

采用低马赫数近似的方法来对大温差驱动的自然对流问题进行数值模拟。低马赫数近似是通过将全可压的Navier—Stokes方程中声波进行过滤，从而在马赫数较低的流动中忽虑声波对流场的影响。声波过滤后的方程具有不可压缩N—S方程的特点，但可以求解温度和密度变化较大的问题。首先，通过对盖顶驱动流的数值模拟，验证了本文方法的可靠性。本文对常重力下，瑞利数为100的大温差驱动自然对流进行数值模拟，并且与简单不可压方程的结果进行比较，发现在大温差的情况下Boussineq假设并不能给出很精确的结果。

关键词：低马赫数声波过滤自然对流数值模拟

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低马赫数下多凹腔燃烧室非稳态燃烧过程

航空学报 2016年第S1期37卷 112-118页

作者：王璐高亮杰钱战森赵勇中国航空工业空气动力研究院沈阳110034 高速高雷诺数气动力航空科技重点实验室沈阳110034

作为稳定火焰的有效手段之一,凹腔构型在冲压发动机燃烧室研究中占有重要地位。在对以煤油为燃料的多凹腔燃烧室冷/热态流动特性分析的基础上,重点研究低进口马赫数条件下燃烧室点火起动初期非稳态过程。结果表明:上游凹腔内大涡结构有... 详细信息

作为稳定火焰的有效手段之一,凹腔构型在冲压发动机燃烧室研究中占有重要地位。在对以煤油为燃料的多凹腔燃烧室冷/热态流动特性分析的基础上,重点研究低进口马赫数条件下燃烧室点火起动初期非稳态过程。结果表明:上游凹腔内大涡结构有助于提高燃料的驻留时间,未燃混气被高速主流带入下游凹腔内继续反应,进一步提高燃烧效率;燃油喷射速度决定被卷吸进回流区的燃油质量分数的大小,进而影响燃烧效率高低;燃烧室点火起动初期出现了主流熄火、火焰逆流传播以及主流再着火等复杂现象,火焰逆流传播现象是在上游凹腔内燃料自燃与下游燃烧释热压缩来流两种机制共同作用下完成的。

关键词：低马赫数多凹腔燃烧室非稳态燃烧数值模拟喷射

低马赫数条件下几何折转角对平面扩压叶栅弯叶片流场性能的影响(英文)

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Chinese Journal of Aeronautics 2006年第4期19卷 271-277页

作者：张永军陈浮冯国泰苏杰先 Energy Science and Engineering School Harbin Institute of Technology

将低马赫数大转角弯叶片数值计算结果与实验结果进行了比较,结果表明计算与实验结果吻合得较好,在计算中弯叶片降低能量损失系数为11%,在实验中弯叶片降低能量损失系数为13%。为了深入讨论压气机中弯叶片的适用条件,在0°迎角下,只改变... 详细信息

将低马赫数大转角弯叶片数值计算结果与实验结果进行了比较,结果表明计算与实验结果吻合得较好,在计算中弯叶片降低能量损失系数为11%,在实验中弯叶片降低能量损失系数为13%。为了深入讨论压气机中弯叶片的适用条件,在0°迎角下,只改变几何折转角,共做了4套平面叶栅的数值分析,其结果表明大转角弯叶片的效果较为明显,比如在59.5°折转角叶栅中,最佳弯角为30°的正弯叶片降低能量损失系数的17.9%;而在39.5°折转角叶栅中,最佳弯角15°正弯叶片只减小了损失系数的0.7%,当进一步增加弯角时,损失反而增加。可以证明在低马赫数条件下叶型折转角的大小是在压气机中是否使用弯叶片的一个重要参考因素。

关键词：压气机折转角计算研究弯叶片低马赫数

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低马赫数射流噪声的数值计算研究

内燃机工程 2009年第2期30卷 34-38页

作者：潘甫生邓兆祥赵海军杨杰重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400030 重庆市汽车NVH工程中心重庆400039

针对抗性消声器中扩张结构和尾管引起的射流噪声问题,建立了低马赫数射流噪声有限元分析模型。基于双方程k-ε紊流模型理论对射流速度场进行了计算,发现喷射流的势核周围形成一段湍化程度极高的气流。采用Lighthill-Curle声学理论预测... 详细信息

针对抗性消声器中扩张结构和尾管引起的射流噪声问题,建立了低马赫数射流噪声有限元分析模型。基于双方程k-ε紊流模型理论对射流速度场进行了计算,发现喷射流的势核周围形成一段湍化程度极高的气流。采用Lighthill-Curle声学理论预测了射流噪声,并通过试验对比验证了模型和数值计算方法的正确性。研究表明,喷射噪声主要集中在势核周围,说明势核是引起射流噪声的主要原因。通过对指向性的研究表明,低马赫数射流最大噪声主要分布范围为15°~60°。

关键词：内燃机低马赫数射流噪声计算气体声学指向性

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基于状态空间法的低马赫数翼型气动载荷计算

航空动力学报 2012年第1期27卷 137-144页

作者：邵松朱清华张呈林倪先平南京航空航天大学航空宇航学院直升机旋翼动力学重点实验室南京210016

Leishman-Beddoes(L-B)非定常动态失速模型适用于中等马赫数(Ma>0.3),而在低马赫条件(Ma<0.3)下存在与翼型气动试验数据不符合的问题,为此首先研究了低马赫数条件下翼型的非定常动态失速气动特性,其次采用状态空间法从翼型表面气流变化... 详细信息

Leishman-Beddoes(L-B)非定常动态失速模型适用于中等马赫数(Ma>0.3),而在低马赫条件(Ma数据不符合的问题,为此首先研究了低马赫数条件下翼型的非定常动态失速气动特性,其次采用状态空间法从翼型表面气流变化的角度修正了L-B模型,最后通过与翼型气动载荷试验数据的对比表明在低马赫数条件下对L-B模型的修正是正确的,能够准确预测及分析翼型的气动载荷,且该修正模型易于耦合进直升机综合分析代码中.

关键词：非定常动态失速状态空间低马赫数翼型气动载荷

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高超声速进气道低马赫数不起动和再起动试验

航空学报 2017年第11期38卷 38-49页

作者：王晨曦谭慧俊张启帆孙姝南京航空航天大学能源与动力学院江苏省航空动力系统重点实验室南京210016 南京航空航天大学民航学院南京210016

为拓展对高超声速进气道不起动机理的认识,对一截短的二元高超声速进气道的低马赫数不起动现象和再起动现象进行了风洞试验研究。试验中分别通过改变进气道攻角和在通道下游设置堵锥形成流动壅塞的方法来模拟进气道来流马赫数的改变和... 详细信息

为拓展对高超声速进气道不起动机理的认识,对一截短的二元高超声速进气道的低马赫数不起动现象和再起动现象进行了风洞试验研究。试验中分别通过改变进气道攻角和在通道下游设置堵锥形成流动壅塞的方法来模拟进气道来流马赫数的改变和燃烧室内释热导致的流动壅塞。试验中采用高速纹影技术和动态压力测量技术对上述动态过程中的瞬态流动结构和壁面动态压力信号特征进行了记录。研究发现,当进气道处于低马赫数不起动时,其口部分离包诱导激波受分离包自身振荡特性的影响,在唇口附近连续的小幅振荡,进而给整个进气道通道内引入了一类无基频的小幅压力扰动。而该扰动随着马赫数的增加,进气道恢复起动后逐渐消失。此外,还捕捉到了进气道再起动过程中分离包吞入的迟滞现象,进气道从"小喘"阶段恢复至起动状态时,由于下游高压的存在使得分离包未能完全吞回,并出现了类似低马赫数不起动时的无基频小幅振荡。该振荡直至通道下游完全敞开、口部分离包被吞入才逐渐消失,至此进气道也顺利地恢复到了起动状态。

关键词：高超声速进气道低马赫数不起动再起动迟滞

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基于低马赫数方法的内嵌边界数值算法研究

工程热物理学报 2012年第7期33卷 1209-1212页

作者：韦安阳樊建人罗坤浙江大学能源清洁与利用国家重点实验室浙江杭州071003

低马赫数方法通过对可压缩方程中的压力波进行过滤,得到的方程能够对于反应或者传热造成密度出现较大波动问题进行很好描述。此方面的研究大多数集中在多相反应等问题上,然而工程实际上普遍存在的流固耦合以及多场耦合问题却鲜有涉及。... 详细信息

低马赫数方法通过对可压缩方程中的压力波进行过滤,得到的方程能够对于反应或者传热造成密度出现较大波动问题进行很好描述。此方面的研究大多数集中在多相反应等问题上,然而工程实际上普遍存在的流固耦合以及多场耦合问题却鲜有涉及。本文将低马赫数方法与内嵌边界方法进行结合发展出可以用来求解弱可压缩流动中的流固耦合以及传热问题的数值算法。本文对加热圆柱在封闭腔体内的自然对流进行研究,同时也对本文提出的算法的正确性以及准确性进行了验证。

关键词： IBM 低马赫数弱可压自然对流