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真实气体的一种近似冲击波关系式
薛社生, 朱希睿
计算物理    2024, 41 (3): 308-315.   DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8718
摘要181)   HTML3)    PDF (1080KB)(508)   

以接近理想气体状态方程的取至第二维里系数的维里方程, 作为考虑稠密效应的真实气体状态方程。利用冲击波基本关系式, 依维里方程所包含的小参数, 用摄动法求得冲击波后气体密度、压力及速度随冲击波速度及冲击波马赫数变化的显式表达式。结果显示, 对相同的波前参数和冲击波马赫数, 与理想气体相比, 所得波后压力、速度及密度较低, 尤其是密度, 且二者的差异随冲击波马赫数增大而增大, 随初始气体密度增大而增大, 反映了气体分子自身体积和排斥作用的影响。理想气体的冲击波关系, 可以视为本文所得冲击波关系的零级近似。这些关系适用于密度大约低于100 kg·m-3的气体, 便于作冲击波性质和波后参数的分析。

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正冲击波后固壁表面颗粒的上升运动
薛社生, 李守先
计算物理    2021, 38 (3): 280-288.   DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8242
摘要303)   HTML1026)    PDF (3306KB)(1298)   

为揭示固壁表面颗粒的冲击波夹卷本质,模拟垂直于固壁表面的正冲击波后单个颗粒的上升运动。假定颗粒初始时刻处于气载状态(因波的反射或碰撞离开壁面),受Saffman升力、气动阻力和重力作用。模型方程为波后定常气流边界层方程和颗粒运动常微分方程,分别用单参数法和四阶龙格库塔法求解。计算颗粒速度与轨迹表明:颗粒的冲击波卷扬动力,源于边界层内强剪切流提供的Saffman力;在所考察的冲击波强度和颗粒尺寸范围内,颗粒的上升高度不依赖于冲击波强度;上升高度按颗粒尺寸变化,即尺寸越大,高度越大。比较分析单颗粒和颗粒层的结果,认为实验中颗粒云内大尺寸颗粒少的原因是由于这些颗粒不易从颗粒层中逸出。部分计算结果与实验结果较为符合,验证了所建模型与假设的合理性。

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碰撞聚合引起液滴数目变化的生灭过程模型
薛社生, 徐明
计算物理    2016, 33 (2): 177-182.  
摘要300)   HTML1)    PDF (331KB)(1503)   
液滴碰撞聚合是气体/液滴两相流动中的重要现象.为研究碰撞聚合引起的液滴数目变化,考虑液相仅包含大小两类尺寸液滴的情形,计算不同尺寸的两个液滴间的碰撞概率,对固定观察区域内液滴的碰撞聚合、迁入及迁出因素作随机分析,建立描述液滴数目变化的生灭过程模型.由无条件概率模型方程,得出模型方程的相应平稳分布.以雨滴下落过程的质量增长为例,说明所得分布在气体液滴两相流动中的应用.
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一种气体低温吸附模型与计算
薛社生, 李守先, 刘阳
计算物理    2014, 31 (4): 412-416.  
摘要487)      PDF (669KB)(1092)   
研究化学氧碘激光器中工作气体氧的低温吸附.考察气体流过沸石多孔床的压力与速度的关系,建立吸附剂吸收的物质量与气流中物质量关系的吸附平衡方程.由吸附物量较少的特点,得出在确定的压力梯度下速度近似为常数.吸附平衡方程与吸附速率方程,构成低温吸附模型方程,其中,亨利等温线方程作为辅助关系.对模型方程做数值求解,得到气流中单态氧浓度及吸收的单态氧浓度随时间变化的规律,及浓度分布的长时间渐近特征.
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一种气体/液滴混合流动模型与数值计算
薛社生, 孙顺凯, 李艳
计算物理    2012, 29 (3): 340-346.  
摘要282)      PDF (306KB)(1110)   
研究均匀液滴单态氧发生器(TUDOG)的工作机理,为Cl2/He混合气体横向流过垂直下落的BHP(按重量25%KOH,25%H2O2,及50%H2O)液滴场的化学反应流动建立模型,并对模型方程做数值求解.模型方程中考虑液滴与气体间的质量、动量交换.混合流动的二维模型方程用SIMPLEC方法求解.模拟结果与相关文献提供的实测结果对比较好.结果发现:氯气利用率、单态氧产率随入流气体速度增大而减小,随液滴速度增大而增大;在含液滴区域的上游氯气的吸收利用较显著,对TUDOG的工程设计有参考价值.
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氯气/BHP液滴化学反应流动一维数值模拟
薛社生, 刘全, 李守先, 束小建
计算物理    2009, 26 (2): 241-246.  
摘要304)      PDF (282KB)(1144)   
为研究横向均匀液滴发生器的机理,对Cl2/He气体横向流过BHP液滴场的物理化学行为建立一维化学反应流动模型.其中气流场按不可压缩假设近似为一维均匀流动;发生于液滴内的化学反应由四种物质的反应扩散方程描述;气相中各种物质浓度由对流扩散方程描述.液滴是这些物质的源或汇,两个模型方程通过此源项相联系.对模型方程作数值求解.结果显示,氯气利用率、单态氧产率及效率与文献所提供的实验结果较为接近,反映了所建模型具备模拟混合气体与BHP液滴反应的基本能力.
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Burgers方程初边值条件的控制
薛社生, 秦承森
计算物理    2002, 19 (3): 189-194.  
摘要287)      PDF (230KB)(975)   
为将优化控制技巧用于复杂的地球物理环流模型及其它领域,以Burgers方程为模型,描述了初边值条件的优化控制.在一般化的意义上,给出了连续问题及其相应的离散形式.引入伴随变量,并由此导出伴随方程.比较初始控制中不同频率误差对优化控制的影响,分析了用有限观测数据作空间插值后的数据、方法的优化控制能力及效果,并进行了数值实验.
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