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冲击加载下“V”形界面的失稳与湍流混合

物理学报 2016年第24期65卷 139-148页

作者：李俊涛孙宇涛潘建华任玉新中国工程物理研究院研究生院北京100088 北京应用物理与计算数学研究所北京100094 清华大学航天航空学院北京100084

采用多组分混合物质量分数模型和最小色散可控耗散格式的高分辨率有限体积方法,数值模拟了弱激波冲击不同角度的"V"形空气/SF_6界面的Richtmyer-Meshkov不稳定性问题.激波冲击界面后,在界面附近沉积涡量,形成沿界面规则排列的旋涡结构,... 详细信息

采用多组分混合物质量分数模型和最小色散可控耗散格式的高分辨率有限体积方法,数值模拟了弱激波冲击不同角度的"V"形空气/SF_6界面的Richtmyer-Meshkov不稳定性问题.激波冲击界面后,在界面附近沉积涡量,形成沿界面规则排列的旋涡结构,同时界面扰动发展形成气泡和尖钉结构.本文统计了界面左端移动速度和界面混合宽度增长率等特征量的演化规律,并与已有的实验结果进行了对比,两者符合较好.讨论了物质界面处的流体向湍流混合发展的过程,随着界面旋涡结构的演化,涡结构之间开始发生相互诱导、并对等现象,并逐渐聚集在几个区域,而多尺度结构也因旋涡的诱导作用在这些区域中产生.通过对由雷诺数定义的惯性尺度进行分析,发现了具有上下边界的惯性尺度区域的形成,对动能能谱的分析发现了-5/3对数率的出现,这同样说明了惯性尺度区域的形成.由于湍流混合转捩与惯性尺度区域的形成是一致的,界面附近流场将发展为湍流.

关键词： Richtmyer-Meshkov不稳定性 “V”形界面涡结构湍流混合

Rayleigh-Taylor不稳定性诱导湍流混合的数值模拟

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工程力学 2011年第6期28卷 236-241页

作者：杨玟王丽丽张树道北京应用物理与计算数学研究所北京100094

将传统的k-ε模型应用到RTI引起混合的数值模拟中,模型中起驱动作用的速度梯度由压力和密度梯度取代,给出了合理描述RTI诱导湍流混合特征的湍流产生项的表达式。采用该模型对Youngs和Kucherenko等的常加速度和变加速度条件下的RTI实验... 详细信息

将传统的k-ε模型应用到RTI引起混合的数值模拟中,模型中起驱动作用的速度梯度由压力和密度梯度取代,给出了合理描述RTI诱导湍流混合特征的湍流产生项的表达式。采用该模型对Youngs和Kucherenko等的常加速度和变加速度条件下的RTI实验进行了数值模拟。通过与实验结果的比较分析,验证了所采用的模型封闭、模型常数、数值算法和程序实现是合适的。在此基础上,进一步探讨了轻重介质密度比、加速度大小以及稳定阶段持续时间对混合的影响。

关键词：湍流模型 Rayleigh-Taylor不稳定性湍流混合数值模拟湍流产生项

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结构尺寸对液-液喷射器湍流混合性能的影响

高校化学工程学报 2010年第5期24卷 752-757页

作者：毕荣山谭心舜林柯利郑世清青岛科技大学计算机与化工研究所山东青岛266042

建立了液-液喷射器的实验装置,并利用平面激光诱导荧光(planar laser induced fluorescence,PLIF)技术研究了喷射器不同结构尺寸对湍流混合性能的影响。对三种不同混合室直径/喷嘴直径的喷射器进行了研究,利用CCD相机获得了喷射器内二... 详细信息

建立了液-液喷射器的实验装置,并利用平面激光诱导荧光(planar laser induced fluorescence,PLIF)技术研究了喷射器不同结构尺寸对湍流混合性能的影响。对三种不同混合室直径/喷嘴直径的喷射器进行了研究,利用CCD相机获得了喷射器内二维时均浓度场图片,并通过图片处理获得了浓度场。在此基础上利用离析度(intensity of segregation,IOS)的概念得到了不同结构参数下混合长度的变化规律。结果表明:引流/射流比值越小,混合效果越好,完成混合所需要的距离越短;在低引流流量下,混合室入口直径/喷嘴直径比值越大,混合效果就越好,混合效果与射流流体的压力损失成正比。

关键词：湍流混合平面激光诱导荧光喷射器结构尺寸

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T型混合器内湍流混合的多尺度模拟

化学反应工程与工艺 2008年第2期24卷 103-107页

作者：马连湘毕荣山郑世清青岛科技大学机电工程学院山东青岛266042 青岛科技大学计算机与化工研究所山东青岛266042

建立了T型混合器内物料的宏观混合模型和微观混合模型,基于湍流κ-ε模型,利用fluent6.2软件对T型混合器的宏观混合性能和微观混合性能进行了模拟研究。结果表明,T型混合器的侧管入口角度对混合性能具有重要的影响。对于宏观混合,在30... 详细信息

建立了T型混合器内物料的宏观混合模型和微观混合模型,基于湍流κ-ε模型,利用fluent6.2软件对T型混合器的宏观混合性能和微观混合性能进行了模拟研究。结果表明,T型混合器的侧管入口角度对混合性能具有重要的影响。对于宏观混合,在30°时混合效果最佳;而对于微观混合,60°时混合效果最佳。侧管入口速度与主管速度比越大,混合效果越好,达到完全混合所需要的长度越短。速度比相同时,混合效果不随绝对速度的变化而变化,达到完全混合所需要的混合长度相同。

关键词： T型混合器多尺度模拟湍流混合

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高温空气燃烧炉内湍流混合特性的数值研究

计算物理 2004年第3期21卷 357-361页

作者：王力军蔡九菊邹宗树匡世波郝玉玲东北大学材料与冶金学院辽宁沈阳110004

　应用自行研发的三维流动、燃烧、传热和污染物NOx湍流生成的数值模拟程序,对高温空气燃烧实验模型炉进行了湍流扩散燃烧混合特性的数值模拟.数值预报了燃烧室内气体燃料和空气的混合物分数及其湍流脉动的三维分布.数值研究结果表明:... 详细信息

　应用自行研发的三维流动、燃烧、传热和污染物NOx湍流生成的数值模拟程序,对高温空气燃烧实验模型炉进行了湍流扩散燃烧混合特性的数值模拟.数值预报了燃烧室内气体燃料和空气的混合物分数及其湍流脉动的三维分布.数值研究结果表明:在一定的几何条件和气体动力学条件下,高温空气燃烧的湍流混合在更广泛的区域内以较小梯度的进行;混合物分数的脉动主要分布在燃烧区,这表明高温空气燃烧的火焰厚度更大,具有燃烧释热更趋均匀的特性.数值模拟结果与相关的实验结果有相同的规律.

关键词：高温空气燃烧燃烧炉湍流混合数值模拟混合物分数湍流脉动

用湍流模型研究Richtmyer-Meshkov不稳定性诱导的湍流混合

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空气动力学学报 2010年第1期28卷 119-123页

作者：杨玟王丽丽张树道何长江杭义洪北京应用物理与计算数学研究所北京100094

将k-ε模型应用到存在激波的Richtmyer-Meshkov不稳定性诱导混合的研究中,采用代数关系式补充模型的封闭假设,给出了合理描述RMI特征的湍动能产生项的表达式。采用该模型对两个激波管实验进行了模拟。通过与实验和文献中的直接模拟结果... 详细信息

将k-ε模型应用到存在激波的Richtmyer-Meshkov不稳定性诱导混合的研究中,采用代数关系式补充模型的封闭假设,给出了合理描述RMI特征的湍动能产生项的表达式。采用该模型对两个激波管实验进行了模拟。通过与实验和文献中的直接模拟结果比较分析,验证了所采用的模型封闭、模型常数、数值算法、程序实现是合适的。

关键词：湍流模型 Richtmyer-Meshkov不稳定性湍流混合

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射流与有约束横流的湍流混合的数值模拟

弹道学报 2001年第1期13卷 1-4页

作者：杨涛 W.Adler E.Specht 国防科技大学宇航与材料工程学院长沙410073 马格德堡大学德国d39016

对多股射流与圆柱管中的横流湍流混合的三维流场进行了数值模拟 .结果显示 ,在有约束的横流中射流的发展可分成三个区 .三维流场与二维流场有很大的区别 ,射流下游没有预测到回流区 .

关键词：射流湍流混合涡轮机数值模拟有约束横流燃气涡轮机

利用面激光诱导荧光技术研究喷射器内液-液湍流混合特性

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高校化学工程学报 2009年第1期23卷 28-33页

作者：林柯利毕荣山谭心舜郑世清青岛科技大学计算机与化工研究所山东青岛266042

面激光诱导荧光(planar laser induced fluorescence,PLIF)是流场研究中的先进测试技术。今建立了液-液喷射混合器流场研究实验装置,利用PLIF技术对喷射混合器的湍流混合特性进行了研究,得到了喷射器内湍流混合的二维浓度场。对瞬时、... 详细信息

面激光诱导荧光(planar laser induced fluorescence,PLIF)是流场研究中的先进测试技术。今建立了液-液喷射混合器流场研究实验装置,利用PLIF技术对喷射混合器的湍流混合特性进行了研究,得到了喷射器内湍流混合的二维浓度场。对瞬时、时均浓度场的图像进行了分析,并利用离析度(intensity of segregation,IOS)的概念对时均混合效果进行了评价,得到了不同操作条件下IOS值沿射流方向的变化趋势图,结果表明流速比和绝对流速是影响混合的两个主要因素,液液喷射器中流速比越大,达到完全混合所需的距离就越短,在相同流速比的情况下,流速越大混合进行得就越快。

关键词：湍流混合面激光诱导荧光喷射器离析度

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稳定分层流密度界面处湍流混合与分形结构

力学学报 2015年第4期47卷 547-556页

作者：张爽时钟上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院海洋工程国家重点实验室上海200030

采用室内混合箱研究稳定分层流(上层淡水、下层盐水)无剪切密度界面处的湍流混合与分形结构.湍流通过浸没在盐水层中的振动格栅产生,密度界面结构通过在盐水层中添加荧光剂或染料可视化,共进行12组实验.实验观测并记录了:(1)淡、盐水密... 详细信息

采用室内混合箱研究稳定分层流(上层淡水、下层盐水)无剪切密度界面处的湍流混合与分形结构.湍流通过浸没在盐水层中的振动格栅产生,密度界面结构通过在盐水层中添加荧光剂或染料可视化,共进行12组实验.实验观测并记录了:(1)淡、盐水密度界面距混合箱底部的平均高程(h);(2)淡、盐水层的密度(ρ0,ρ),(3)淡、盐水密度界面.其中,淡、盐水密度界面通过照片、录像进行记录.观测结果用于计算:(1)盐水层密度;(2)卷挟速度,(3)整体理查孙数(Rio),(4)二维、三维密度界面,(5)二维、三维密度界面的分形维度.结果分析发现:(1)湍流卷挟率随Rio增大而减小,并且满足Rio的-3/2或-7/4幂律;表明随着湍流强度的减弱,混合的速度也越来越缓慢;(2)二维密度界面分形维度大于1,三维密度界面分形维度大于2;表明二维、三维密度界面存在分形结构;(3)分形维度随Rio的增大而减小;表明随着湍流强度的减弱,密度界面也越来越趋于光滑.

关键词：稳定分层流无剪切密度界面湍流混合分形