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CH₄/空气简化动力学机理数值验证

余亦泽, 徐胜利, 张竹鹤, 张梦萍

计算物理 2020, 37 (3): 253-262. DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8061

摘要（409）

HTML （197）

PDF （1697KB）（1212）

选择绕圆柱预混燃烧算例，验证CH₄/空气三种简化动力学机理（16s41r、15s19r和53s325r）.考虑均匀来流，忽略湍流和湍流与燃烧相互作用以及燃料扩散效应，假设层流有限反应速率，采用保自由流5阶WENO格式求解多组分Euler方程组，得到CH₄/空气预混燃烧流场温度等值线、沿驻点线压力和温度及其CH₄、CO和CO₂质量百分数分布.结果表明：三种简化动力学机理给出的流场均出现弓形激波和火焰面，弓形激波和火焰驻点距离及其形状、诱导区宽度和简化动力学机理相关.当圆柱直径增大，弓形激波和火焰向圆柱上游移动，对应的驻点距离均增大，诱导区宽度变短，点火延时变小，但火焰和弓形激波位置次序未变化.53s325r模型要比16s41r模型和15s19r模型精度要高，点火延时覆盖的压力和温度范围也较宽，所有简化机理均未完全反应，在较大圆柱直径下游达到化学平衡.

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rGFM和level-set方法在水柱群和喷管流场计算中的应用

丁生荣, 徐胜利, 卢键方, 张梦萍

计算物理 2019, 36 (2): 165-174. DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7842

摘要（350）

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PDF （13394KB）（1147）

计算平面运动激波和水柱群相互作用以及喷管流场.在Descartes网格中利用level-set方法分别追踪气/水和气/固界面，采用rGFM方法处理气/水和气/固界面边界条件.将喷管内壁简化为气/固界面并施加固壁边界条件，内壁型线数据拟合采用三次样条插值.采用5阶WENO格式分别求解Euler方程、level-set方程和界面重新初始化方程.给出激波和水柱群相互作用流场密度纹影图和指定点p-t曲线以及喷管流场压力、密度云图和速度场.改进界面法线确定方法可提高Riemann问题构造精度.可分辨运动激波和水柱群作用产生的复杂激波波系，表明激波在各水柱界面的透射和反射、在列和行水柱界面的多次反射和透射.水柱群下游区域的激波波后压力下降，表明激波加热水柱群附近气流和反向运动的反射激波造成了激波衰减.喷管流场数值解和理论解相符.

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SPH二阶粒子近似光滑函数的充分条件及数值验证

徐丞君, 徐胜利

计算物理 2019, 36 (1): 25-38. DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7807

摘要（476）

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PDF （2945KB）（1595）

为实现SPH二阶粒子近似，讨论光滑函数应满足的充分条件，给出对应的光滑函数形式，分析二阶粒子近似解的唯一性，并进行数值验证.结果表明：和标准SPH方法相比，在周期边界条件下，随着粒子数加密，SPH方法二阶粒子近似的L₁误差减小且L₁阶趋近2.0.

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激波和单列水柱、气水固多界面相互作用的数值模拟

赵琪, 张梦萍, 徐胜利, 卢键方

计算物理 2018, 35 (3): 285-293. DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.7635

摘要（374）

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PDF （4891KB）（1114）

研究可压缩多介质流场的激波和多介质界面相互作用问题.在Descartes固定网格采用level-set方法追踪界面，气/气界面边界条件处理采用OGFM方法，采用修正的rGFM方法提高气/水和气/固界面处构造Riemann问题精度，将Riemann近似解得到的界面参数外推到两侧真实和虚拟流体，采用五阶WENO方法求解流场Euler方程和界面level-set方程，给出不同时刻流场数值纹影图像.结果表明：在可压缩流场嵌入固体和水、气体等目标，本文方法可较精确地分辨平面运动激波和单列水柱及包含气/气、气/水和气/固等界面作用后产生的复杂激波结构.和传统的分区与贴体变换方法不同，为Descartes网格包含多介质界面复杂流场计算提供新途径.

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SPH方法气-液界面边界条件研究

周杰, 徐胜利

计算物理 2017, 34 (4): 409-416.

摘要（518）

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PDF （2220KB）（1275）

针对界面附近粒子光滑函数截断和非物理穿透问题，提出一种气-液界面边界条件的处理方法.当界面附近支持域出现不同材料粒子，每步计算可在支持域设置虚粒子，按照密度分配方法给虚粒子物理量赋值，并对界面附近粒子引入气-液两相阻力.采用SPH方法和Level-Set方法，计算运动激波对气-液界面作用问题，两者计算结果一致，初步验证了气-液界面边界条件处理的适用性.用SPH方法分别计算超声速气流中的圆截面液柱绕流和下落问题，界面两侧粒子压力和法向速度连续，给出弓形激波、回流区和下游回流区等定性合理结果.表明本文方法可适度避免界面附近流体粒子光滑截断和粒子非物理穿透现象、界面附近流场数值振荡.

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SPH方法进出口数值边界条件研究

周杰, 徐胜利

计算物理 2016, 33 (5): 516-522.

摘要（522）

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PDF （2954KB）（1559）

基于虚粒子概念，提出进出口数值边界条件处理方法.在进口边界外设置进口区域，并赋予进口虚粒子相应的物理量；出口边界外设置出口和缓冲区域，出口虚粒子的物理量由计算获得，缓冲区的虚粒子初始物理量是指定的；根据每个时间步的流动情况，改变粒子的区域属性，添加/删除相应的粒子.利用拉格朗日形式的SPH方法，通过管内流动问题验证数值进出口边界方法的适用性，研究进出口边界条件在激波管、绕流问题中的应用.提出的进出口边界处理方法，避免了边界附近流体粒子积分截断问题，保证流体粒子能够流出边界，激波能够透射边界.

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气相爆轰波在分叉管中传播现象的数值研究

王昌建, 徐胜利, 朱建士

计算物理 2006, 23 (3): 317-324.

摘要（314）

PDF （746KB）（1330）

数值研究气相爆轰波在分叉管中的传播现象.用二阶附加半隐龙格-库塔法和5阶WENO格式求解二维欧拉方程,用基元反应描述爆轰化学反应过程,得到了密度、压力、温度、典型组元质量分数场及数值胞格结构和爆轰波平均速度.结果表明:气相爆轰波在分叉管中传播,分叉口左尖点的稀疏波导致诱导激波后压力、温度急剧下降,诱导激波和化学反应区分离,爆轰波衰减为爆燃波(即爆轰熄灭).分离后的诱导激波在垂直支管右壁面反射,并导致二次起爆.畸变的诱导激波在水平和垂直支管中均发生马赫反射.分叉口上游均匀胞格区和分叉口附近大胞格区的边界不是直线,其起点通常位于分叉口左尖点上游或恰在左尖点.水平支管中马赫反射三波点迹线始于右尖点下游.分叉口左尖点附近的流场中出现了复杂的旋涡结构、未反应区及激波与旋涡作用.旋涡加速了未反应区的化学反应速率.反射激波与旋涡作用并使旋涡破碎.反射激波与未反应区作用,加速其反应消耗,并形成一个内嵌的射流.数值计算得到的波系演变和胞格结构与实验定性一致.

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