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基于第二粘性的Navier-Stokes方程组求解正激波结构

李馨东, 赵英奎, 胡宗民, 姜宗林

计算物理 2020, 37 (5): 505-513. DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8121

摘要（362）

HTML （8）

PDF （2299KB）（1390）

为考察气体第二粘性（体积粘性）对正激波内部流动的影响机制，数值求解含第二粘性的一维Navier-Stokes方程组.结果表明：第二粘性对激波内部的密度、热流和能量分布等物理量具有抹平效应，导致热流和熵流的峰值减小、激波厚度增加，体积粘性耗散的增加使得一部分机械能转化为内能；考虑第二粘性所计算的密度分布和激波厚度大为改善，与实验数据吻合较好；当马赫数为1.2≤Ma≤10，激波内部的Knudsen数满足0.12≤Kn≤0.4，对于马赫数Ma≤4.0的激波内部流动，考虑第二粘性的连续流Navier-Stokes方程组能够准确地模拟正激波结构.

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气体体积粘性对二维环形激波聚焦的影响

李馨东, 赵英奎, 欧阳碧耀, 胡宗民, 姜宗林

计算物理 2017, 34 (4): 394-402.

摘要（539）

HTML （1）

PDF （2294KB）（1201）

基于体积粘性系数ζ的分子运动论和连续介质理论，对二维环形激波聚焦（马赫数Ma=2.0）的体积粘性效应进行数值研究，结果表明：对于热完全气体，体积粘性使得激波汇聚中心点处的压力减小、温度增加、密度减小，聚焦点物理参数的改变量分别可达20%、10%、30%，体积粘性效应对环形激波聚焦的影响是不可忽略的；与转动模态相比，在振动模态下环形激波聚焦的体积粘性效应更为明显，因为激波聚焦点附近的体积粘性应力ζ▽·V与热力学压力p达到同一数量级，从而显著改变了流动参数.

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一种基于AUSM思想的通量分裂方法

李馨东, 胡宗民, 张德良, 姜宗林

计算物理 2015, 32 (1): 1-12.

摘要（414）

PDF （5836KB）（1291）

根据对流迎风分裂(AUSM)思想提出一种通量分裂方法,称为K-CUSP格式.它与传统H-CUSP和E-CUSP格式的最大差异在于总能量的分裂:K-CUSP格式将无粘守恒通量中所有的运动学量分裂到对流项,所有的热力学量分裂到压力项,即总能量被分裂成动能和静焓.对于压力项的数值通量,采用一种新的界面构造方法.数值测试表明:①K-CUSP格式继承了FVS格式的简单性和稳健性.在激波后不易出现压力过冲,在膨胀区域没有振荡,优于AUSM和WPS格式;②K-CUSP格式继承了FDS格式的分辨率.激波间断的分辨率和H-CUSP、E-CUSP格式基本相同,接触间断的分辨率高于FVS格式,低于Roe、AUSM和WPS格式.AUSM和WPS格式在计算运动接触间断时,速度存在很大振荡,而新格式不存在振荡.

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基于混合发展的超声速段射流式COIL的数值优化

吕俊明, 胡宗民, 姜宗林, 王强

计算物理 2010, 27 (6): 854-860.

摘要（288）

PDF （344KB）（998）

应用CFD技术,发展三维多组分化学反应流计算程序,对采用超声速段射流方式的氧碘化学激光进行数值模拟,考察分解率与增益等参考变量的详细三维分布.计算结果说明,超声速区域的高速流动以及混合效率降低使COIL无法在有限空间内完成整个运转流程;提高碘含量以加快反应速度的手段导致主流无法提供足够的载能介质,无法形成合理增益.在不改变喷管长度的前提下,提出主流无载气方式的探索,结果证明了超声速段射流方式采用无载气主流配置的可行性与优势,通过减小气流速度保证混合与化学反应在光腔上游完成,在合理的流量配比下光腔位置处可得到1.3%cm^-1的增益峰值.

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亚声速段横向射流对Coil性能影响的数值研究

吕俊明, 胡宗民, 姜宗林

计算物理 2008, 25 (4): 414-420.

摘要（310）

PDF （438KB）（1323）

在化学氧碘激光的混合喷管内发生的是一个气体动力学、化学反应动力学以及光学等相互耦合的复杂过程,每个过程都对COIL性能有着至关重要的影响.利用三维CFD技术,通过求解层流Navier-Stokes方程与组分输运方程,对简化后的化学氧碘激光RADICL模型进行数值模拟与分析,对COIL的气动和增益特性进行探讨.在不同的射流穿透条件下,计算COIL混合喷管中的混合与化学反应过程,发现穿透深度决定了增益的分布特性以及过度穿透条件下的非定常结构.

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脉冲爆轰发动机热射流起爆机理数值分析

牟乾辉, 胡宗民, 赵伟, 张德良, 姜宗林

计算物理 2006, 23 (3): 266-272.

摘要（323）

PDF （513KB）（1269）

应用频散可控耗散差分格式,求解具有化学反应项的Euler方程,探讨了热射流起爆可燃混合气缩短DDT过程的物理机制.数值研究模拟了不同条件下的起爆过程,从氢氧链式反应出发详细分析了氢氧爆轰直接起爆的SWACER(能量释放而形成激波或压缩波的相干放大)机制的建立条件,讨论了热射流起爆存在超临界、临界和亚临界三种直接起爆机制.

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频散可控格式的一种推广形式及其在爆轰波马赫反射中应用

常利娜, 张德良, 胡宗民, 姜宗林

计算物理 2005, 22 (3): 189-196.

摘要（231）

PDF （594KB）（1236）

频散可控格式是高精度捕捉激波的新格式.对原有频散可控格式(DCD)进行了推广,给出了适用于网格点排列不规则情况下的DCD格式,使其具有更广泛的适应性,在此基础上构造了在非结构三角形网格下的DCD格式.用一些典型算例对推广后的DCD格式进行检验,结果表明该格式是合理和可靠的,并能够较好地保留原有DCD格式的二阶精度.把推广后的DCD格式和具有8种组分和20个化学反应的基元反应模型相结合,对氢氧爆轰波在直管道中的传播问题及楔面上马赫反射问题进行计算,计算结果和实验结果比较表明,在非结构三角形网格下的DCD格式能够有效地捕捉爆轰波,在爆轰波阵面上不会产生振荡或是抹平间断现象.

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爆轰波在弯管内传播过程数值分析

胡宗民, 牟乾辉, 张德良, 姜宗林

计算物理 2004, 21 (5): 408-414.

摘要（279）

PDF （402KB）（1344）

应用基元反应模型和频散可控耗散格式(DCD)对氢氧爆轰波在弯管内的传播过程进行了数值模拟.计算中氢氧混合物化学反应采用了8种组分20个反应方程式.在处理化学反应引起的刚性问题时采用了时间算子分裂的方法.计算结果表明,在弯管小曲率半径壁面附近,由于膨胀稀疏作用,爆轰波强度减弱,在局部出现前导激波与放热反应区的解藕以及二次起爆现象;在弯管大曲率半径壁面上爆轰波在马赫反射和正规反射之间相互转变,使爆轰波加强.弯管内的爆轰现象与弯管曲率半径有关.

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