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SST湍流模型的激波与可压缩效应改进

航空学报 2024年第3期45卷 91-104页

作者：汪洪波曾宇熊大鹏杨揖心孙明波国防科技大学空天科学学院、高超声速冲压发动机技术重点实验室长沙410073

由于缺乏对某些重要流动特征的考虑,针对不可压流发展的标准SST湍流模型在描述超声速流场时存在明显的局限性。为改善SST模型在吸气式高超声速推进系统内流等复杂超声速流场中的预测精度,基于流动特征结构定向开展了激波和可压缩效应改... 详细信息

由于缺乏对某些重要流动特征的考虑,针对不可压流发展的标准SST湍流模型在描述超声速流场时存在明显的局限性。为改善SST模型在吸气式高超声速推进系统内流等复杂超声速流场中的预测精度,基于流动特征结构定向开展了激波和可压缩效应改进。通过激波/湍流边界层判别函数和可压缩效应判别函数定位标准SST模型参数或建模假设失效的区域,针对性地改进湍流模型。采用超声速平板边界层流动、超声速压缩拐角分离流动、超声速隔离段复杂激波串流动以及HIFiRE-2超声速内流等算例进行了测试,结果表明改进模型具有与标准SST模型一致的边界层预测能力,但显著提高了对激波干扰流动及逆压分离流的预测精度。

关键词： SST 湍流模型激波可压缩结构特征

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完全可压缩磁流体动力系统的一致正则性

纯粹数学与应用数学 2024年第2期40卷 247-257页

作者：魏旭唐童王伟华河海大学理学院江苏南京210098 扬州大学数学科学学院江苏扬州225002

众所周知,自然界的许多物体都会受到磁场的影响.本文构造了新的泛函关系并结合各种不等式证明了热传导率为零的完全可压缩磁流体动力系统的光滑解在T^(3)中的一致正则性,强解的一致正则性在粘性极限的消失和强解的存在性中有着重要的作用.

关键词：磁流体动力系统可压缩一致正则性

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非定常空化涡旋结构演化及压力波机制的研究

振动与冲击 2024年第2期43卷 22-31,145页

作者：王子豪孙铁志张桂勇大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室船舶工程学院辽宁大连116024 高新船舶与深海开发装备协同创新中心上海200240

压力波机制是空化流动机制的一种,压力波的产生和传播是空化不稳定的重要来源。基于可压缩流体求解器和分离涡模拟(detached-eddy simulation,DES)研究了三维水翼空化流动。结果表明,压力波是由先前脱落的云空泡溃灭产生的,其传播过程... 详细信息

压力波机制是空化流动机制的一种,压力波的产生和传播是空化不稳定的重要来源。基于可压缩流体求解器和分离涡模拟(detached-eddy simulation,DES)研究了三维水翼空化流动。结果表明,压力波是由先前脱落的云空泡溃灭产生的,其传播过程会导致片状空泡的收缩和水翼表面高压力脉冲。压力波的产生会强烈扰乱涡旋的运动,水翼表面上的稳定涡旋结构被卷起,并且被小尺度涡旋结构所替代。采用动力学模态分解(dynamic mode decomposition,DMD)方法分析流场特征,压力波效应和附着片状空泡的演变占据了流场的主要能量。

关键词：非定常空化可压缩涡旋结构压力波动力学模态分解(DMD)

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两种SST湍流模型改进方法适用性分析

航空学报 2024年

作者：曾宇汪洪波连城阅杨揖心熊大鹏孙明波刘卫东国防科技大学空天科学学院高超声速技术实验室

雷诺平均湍流模型计算效率高，在工程应用上具有重要意义。传统模式与新型数据驱动模式湍流模型改进旨在提升湍流模型预测精度。然而，新型数据驱动模式大多针对低速流动，对其在高速流动中的应用、评估以及推广较少。两种模式对比性研... 详细信息

雷诺平均湍流模型计算效率高，在工程应用上具有重要意义。传统模式与新型数据驱动模式湍流模型改进旨在提升湍流模型预测精度。然而，新型数据驱动模式大多针对低速流动，对其在高速流动中的应用、评估以及推广较少。两种模式对比性研究的缺乏也给二者的合理利用产生了困扰。在标准雷诺应力剪切输运模型（shear-stress-transport,SST）框架下，一方面采用传统模式引入可压缩效应作用于输运方程耗散项，另一方面根据新型数据驱动模式引入耗散项修正。两种模式下的改进主要作用于流场中的剪切层。超声速压缩拐角和超声速凹腔斜坡算例的测试结果表明，新型数据驱动模式可以获得不同物理特征量之间初步的、可解释的非线性关系，但需经过传统模式的调整与再优化才能应用，具有一定的推广性，在捕捉某些湍流细节方面表现出优于传统模式的性能，但精度仍有待提高。

关键词：湍流模型 SST 数据驱动技术可压缩分离流符号回归

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可压缩槽道湍流中壁面热流的精确数学公式

Acta Mechanica Sinica 2022年第1期38卷 81-90页

作者：张朋宋余滨夏振华 Department of Engineering Mechanics Zhejiang UniversityHangzhou 310027China State Key Laboratory of Fluid Power and Mechatronic Systems Zhejiang UniversityHangzhou 310027China

本文从内能方程和总能量方程两种不同的能量方程出发,采用FIK方法和RD方法两种不同的推导方法,推导了几组关于可压缩槽道湍流的壁面平均热流(qw)的数学公式,并用不同雷诺数和马赫数下的可压缩槽道湍流直接数值模拟数据验证了这些公式的... 详细信息

本文从内能方程和总能量方程两种不同的能量方程出发,采用FIK方法和RD方法两种不同的推导方法,推导了几组关于可压缩槽道湍流的壁面平均热流(qw)的数学公式,并用不同雷诺数和马赫数下的可压缩槽道湍流直接数值模拟数据验证了这些公式的正确性和准确性.我们从能量方程和推导方法的选择上对这些公式展开了详细讨论,并得到结论:本文中推导出来的大多数公式仅仅只是准确的数学公式,它们缺乏明确的物理含义.它们可以用来估算qw.但是可能并不适合用来探索其中的物理机理.

关键词：能量方程数学公式直接数值模拟物理机理物理含义可压缩壁面热流方法的选择

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可压缩黏性圆射流稳定性分析

计算物理 2022年第5期39卷 529-536页

作者：张华杨明慧华北电力大学水利与水电工程学院北京102206

基于线性稳定性理论,得到空间模式下的可压缩黏性液体圆射流自由表面扰动发展的色散方程,并对色散方程进行验证。研究表明:液体可压缩性在射流的分裂与雾化过程中所起到的不稳定作用很小,随着液体马赫数的增大,扰动波的最大增长率基本不... 详细信息

基于线性稳定性理论,得到空间模式下的可压缩黏性液体圆射流自由表面扰动发展的色散方程,并对色散方程进行验证。研究表明:液体可压缩性在射流的分裂与雾化过程中所起到的不稳定作用很小,随着液体马赫数的增大,扰动波的最大增长率基本不变;气体可压缩性对射流的不稳定作用随气体马赫数的增大而增大。黏滞力和表面张力对射流的稳定作用分别随雷诺数和韦伯数的增大逐渐减小;气动力对射流的不稳定作用随气液密度比的增大基本不变。

关键词：射流可压缩流动稳定性色散方程分裂与雾化

基于渗率效应的可压缩智能同步注浆材料扩散机理研究

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同济大学学报(自然科学版) 2023年第9期51卷 1324-1333页

作者：李利平曹阳阳丁传逵张益杰张旭张延欢陈迪杨宋增亮山东大学齐鲁交通学院山东大学岩土工程中心中铁十四局集团有限公司

目前同步注浆材料采用水泥砂浆作为注浆材料，注浆和固结过程中浆液在土体中渗透，导致浆液体积减少，若后续注浆不及时，极易造成盾尾间隙注浆不密实。而轻质智能同步注浆材料含气泡，其具有压缩“弹性”，随着浆体的固结卸荷，虽然有... 详细信息

目前同步注浆材料采用水泥砂浆作为注浆材料，注浆和固结过程中浆液在土体中渗透，导致浆液体积减少，若后续注浆不及时，极易造成盾尾间隙注浆不密实。而轻质智能同步注浆材料含气泡，其具有压缩“弹性”，随着浆体的固结卸荷，虽然有部分浆体扩散，但浆体在盾尾间隙中体积保持不变，保证了同步注浆密实度。研究了轻质智能同步注浆材料密度与压力的映射关系，建立了轻质智能同步注浆材料压缩理论模型。定性分析了轻质智能同步注浆材料高密实度注浆原理。针对轻质智能同步注浆材料成分特征，建立了基于渗滤效应的可压缩智能同步注浆材料的固结扩散机理。研究表明：可压缩同步注浆材料随着压力增大，浆液体积逐渐减小，通过实验验证，轻质材料压力-密度曲线可变参数与气泡含量具有较强的相关性。地层渗透系数对浆体固结扩散距离具有显著影响，地层渗透系数越大，轻质智能同步注浆材料固结扩散距离受土体力学性质影响越显著。

关键词：轻质可压缩智能同步注材料扩散-固结机理

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可压缩粘性圆射流稳定性分析

计算物理 2022年

作者：张华杨明慧华北电力大学水利与水电工程学院

基于线性稳定性理论，得到空间模式下的可压缩粘性液体圆射流自由表面扰动发展的色散方程，并对色散方程进行验证。研究表明：液体可压缩性在射流的分裂与雾化过程中所起到的不稳定作用很小，随着液体马赫数的增大，扰动波的最大增长率... 详细信息

基于线性稳定性理论，得到空间模式下的可压缩粘性液体圆射流自由表面扰动发展的色散方程，并对色散方程进行验证。研究表明：液体可压缩性在射流的分裂与雾化过程中所起到的不稳定作用很小，随着液体马赫数的增大，扰动波的最大增长率基本不变；气体可压缩性对射流的不稳定作用随气体马赫数的增大而增大。粘滞力和表面张力对射流的稳定作用分别随雷诺数和韦伯数的增大逐渐减小；气动力对射流的不稳定作用随气液密度比的增大基本不变。

关键词：射流可压缩流动稳定性色散方程分裂与雾化

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均匀风场作用下黏性可压缩射流稳定性分析

计算物理 2023年

作者：赵腾飞张华华北电力大学水利与水电工程学院

针对均匀风场作用下黏性可压缩射流稳定性问题，本文基于线性稳定性理论，建立了均匀风场作用下黏性可压缩液体射流稳定性的数学模型，并对数学模型的正确性及其求解方法进行了验证。研究表明：均匀风场对流体轴对称扰动和非轴对称扰动... 详细信息

针对均匀风场作用下黏性可压缩射流稳定性问题，本文基于线性稳定性理论，建立了均匀风场作用下黏性可压缩液体射流稳定性的数学模型，并对数学模型的正确性及其求解方法进行了验证。研究表明：均匀风场对流体轴对称扰动和非轴对称扰动的影响作用相同，且在扰动中占主要形式的是非轴对称扰动。气相压缩性使射流稳定性变差，而液相压缩性对射流稳定性的影响微乎其微。均匀风场对射流稳定性的影响主要体现在两个方面，其中顺风风场能够促进射流的稳定性，抑制分裂与雾化现象的发生；逆风风场能够抑制射流的稳定性，促进分裂与雾化现象的发生。

关键词：可压缩射流稳定性均匀风场色散方程