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航天返回与遥感 2018年第1期39卷 35-44页

作者：王祁曹义华北京航空航天大学北京100083

随着火星探测着陆研究的发展,对其主要的减速方式——盘–缝–带伞应用的研究也日趋火热。而在火星探测中,对伞衣充气过程的分析又是最为复杂的难题之一。文章介绍了常用于降落伞流场求解的数值模拟方法,并对它们的利弊做了简要的描述... 详细信息

随着火星探测着陆研究的发展,对其主要的减速方式——盘–缝–带伞应用的研究也日趋火热。而在火星探测中,对伞衣充气过程的分析又是最为复杂的难题之一。文章介绍了常用于降落伞流场求解的数值模拟方法,并对它们的利弊做了简要的描述。文章使用守恒元/解元方法对盘–缝–带伞在超声速条件下,从收束状态开始的充气过程进行了数值模拟。首先对前置体进行单独仿真,之后在不同的马赫数下通过对降落伞系统的整体仿真完成对降落伞开伞过程的模拟。仿真数据与实验数据进行对比,获得了较为一致的结果,验证了方法的可行性。另外,文章对两种工作状态下的充气过程进行了对比,分析了盘–缝–带伞在两者中充气过程的异同,以及前置体阻力贡献随着马赫数的变化。最后通过开伞云图对充气过程中的开伞失败现象进行了分析。研究结果可为火星探测提供参考。

关键词：盘–缝–带伞流固耦合守恒元/解元方法超声速探测着陆

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基于弱可压缩方程的声流效应数值研究

基于弱可压缩方程的声流效应数值研究

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作者：刘峰华中科技大学

学位级别：硕士

微流体驱动技术主要有:压力驱动、电渗驱动、光摄驱动、热气泡驱动、表面张力驱动等,而超声波微流体驱动具有高效清洁、易于集成的特点而具有独特的优势和发展前景。超声波对微流体的驱动,主要是流体中连续并且振幅弱小的声波动,通过非... 详细信息

微流体驱动技术主要有:压力驱动、电渗驱动、光摄驱动、热气泡驱动、表面张力驱动等,而超声波微流体驱动具有高效清洁、易于集成的特点而具有独特的优势和发展前景。超声波对微流体的驱动,主要是流体中连续并且振幅弱小的声波动,通过非线性的声流效应,使声场能量转化为流体的宏观平均运动,从而实现了用超声波驱动流体。目前,超声波驱动微流体的研究多在实验研究,数值研究较少。本文采用了一种适用于水的可压缩流动控制方程,即非定常的弱可压缩流体控制方程,在求解技术上采用了一种类似于有限体积法的时空守恒元/解元算法,这种算法目前已被大量用于基于气体的直接气动声学模拟研究,并得到了很好的求解精度。在此基础上,本文主要完成了以下几个方面的工作:1、通过对当前的弱可压缩方程及水的状态方程分析,得到了适用于研究水的气动声学问题的控制方程,再结合守恒元/解元算法,整理出了研究此类问题的计算模型及边界处理方法;2、通过对平板层流边界层、环形库塔流及方腔驱动流的直接模拟,在小马赫数(近似不可压缩)条件下,分别对比了本方法与理论解、其他经典解的结果,对比结果表明,本研究方法能够准确的计算流体中的粘性问题;3、通过模拟线声源、点声源、连续声波在粘性流体中的运动及耗散,验证了本方法可以准确的模拟出水中的声波现象,本研究方法具有低色散及低耗散特性;4、模拟了一种经典的驻波声流问题,结果与其它研究者的理论结果一致。再结合上述2,3,说明本研究方法能够用于直接模拟水的声流问题;5、通过模拟连续声波与二维管道、带收缩段二维管道中声流问题的研究,得到了声流效应与声波频率、声波振幅的一些规律。

关键词：声流效应计算气动声学守恒元/解元方法弱可压缩方程

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