纳米空间受限气体动理学建模与输运机理

1

作者 单保超 王润曦 +1 位作者 张勇豪 郭照立 《中国科学：物理学、力学、天文学》 CSCD 北大核心 2024年第2期2-22,共21页

气体动理论是根据气体分子微观运动规律研究其宏观物理行为的理论,在航空航天、微机电系统、能源化工等领域有广泛应用.Boltzmann方程没有考虑分子自身体积并忽略除碰撞以外的其他分子间作用力,只适用于稀疏理想气体.本文从Boltzmann方... 气体动理论是根据气体分子微观运动规律研究其宏观物理行为的理论,在航空航天、微机电系统、能源化工等领域有广泛应用.Boltzmann方程没有考虑分子自身体积并忽略除碰撞以外的其他分子间作用力,只适用于稀疏理想气体.本文从Boltzmann方程出发,层层递进,依次介绍稠密气体、真实气体以及纳米空间受限气体的动理学理论和建模方法及相关边界条件.相比于其他模型,纳米空间受限气体动理学模型能够准确描述分子间相互作用,在非平衡效应、高压真实气体效应以及空间受限效应可忽略时能够恢复至连续流体力学理论,是连接微观-介观-宏观等不同尺度的有效理论方法.结合数值模拟结果,本文着重介绍纳米空间受限气体输运中涉及的滑移现象和高压真实气体效应,并就纳米孔内页岩气输运机理进行分析.最后,探讨纳米空间受限气体动理学建模方面的局限性以及可能的发展方向. 展开更多

关键词 气体动理学 BOLTZMANN方程 稠密气体 平均场 空间受限气体

原文传递

基于离散坐标法的复杂构型跨流域流场模拟

2

作者 王军伟 王魁波 +1 位作者 胡开南 白冰 《真空》 CAS 2023年第5期70-74,共5页

跨流域流动不仅存在于高超声速飞行器、航天飞行器变轨/调姿等航空航天领域中,同时也广泛存在于微纳制造及器件传质/传热等科学和工程实践中。准确、快速模拟跨流域流动对此类科学研究和工程实践具有重大意义。本文引入基于气体动理学... 跨流域流动不仅存在于高超声速飞行器、航天飞行器变轨/调姿等航空航天领域中,同时也广泛存在于微纳制造及器件传质/传热等科学和工程实践中。准确、快速模拟跨流域流动对此类科学研究和工程实践具有重大意义。本文引入基于气体动理学的多特征值离散坐标法对跨流域流场模拟进行研究,并以动态气体锁为研究对象完成给定构型的内部流场仿真,得到了构型内部温度场、速度场和密度场,所得结果符合理论预期。 展开更多

关键词 跨流域 真空 气体动理学 离散坐标法 动态气体锁

下载PDF 职称材料

气体动理学格式模拟多孔介质流动的可行性 被引量：3

3

作者 曾伟 陈松泽 郭照立 《计算物理》 EI CSCD 北大核心 2019年第5期551-558,共8页

将气体动理学格式(GKS)拓展到模拟多孔介质内的低速渗流,并检验在孔隙尺度上模拟不可压缩低速流动的可行性与有效性.结果表明:GKS具有二阶空间精度,能够较精确地计算多孔介质的渗透率;相比于单松弛格子玻尔兹曼方法,GKS能够精确实现壁... 将气体动理学格式(GKS)拓展到模拟多孔介质内的低速渗流,并检验在孔隙尺度上模拟不可压缩低速流动的可行性与有效性.结果表明:GKS具有二阶空间精度,能够较精确地计算多孔介质的渗透率;相比于单松弛格子玻尔兹曼方法,GKS能够精确实现壁面无滑移边界条件,从而正确反映渗透率与黏性无关的特性;对于Berea砂岩切片结构中的复杂流动,模拟结果与实验吻合较好,能较精确地计算渗透率.给出GKS模拟达西渗流的马赫数选取准则,为研究多孔介质流动提供新的工具. 展开更多

关键词 气体动理学 多孔介质 孔隙尺度 渗透率

原文传递

BGK-NS格式在复杂流动中的应用研究 被引量：2

4

作者 李锦 江定武 +1 位作者 毛枚良 邓小刚 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2013年第4期449-453,461,共6页

作为构造能够同时模拟稀薄和连续流动的混合算法的第一步,本文在前期工作的基础上,考察了气体动理学BGK-NS格式在复杂流动数值模拟中的能力,选取了高超声速再入飞行器大迎角侧向喷流及带栅格翼导弹超声速绕流两个算例。数值模拟结果与实... 作为构造能够同时模拟稀薄和连续流动的混合算法的第一步,本文在前期工作的基础上,考察了气体动理学BGK-NS格式在复杂流动数值模拟中的能力,选取了高超声速再入飞行器大迎角侧向喷流及带栅格翼导弹超声速绕流两个算例。数值模拟结果与实验,以及文献中的计算结果都吻合很好。这充分说明了BGK-NS格式对复杂流动具有良好的模拟能力,也为下一步混合算法的建立打下了良好的基础。 展开更多

关键词 气体动理学 BGK-NS 侧向喷流 栅格翼

下载PDF 职称材料

矩方法在动理学中的发展与应用 被引量：2

5

作者 蔡振宁 樊玉伟 +2 位作者 胡志成 李若 王何宇 《中国科学：信息科学》 CSCD 北大核心 2016年第10期1465-1488,共24页

矩方法既是一种通过约简动理学方程获得宏观流体方程组的建模手段,又是求解动理学方程本身的数值方法,近年来发展迅速、应用广泛.本文从模型、数值方法和应用3个方面回顾和总结了动理学中矩方法的研究进展.首先讨论了矩方法的不足并总... 矩方法既是一种通过约简动理学方程获得宏观流体方程组的建模手段,又是求解动理学方程本身的数值方法,近年来发展迅速、应用广泛.本文从模型、数值方法和应用3个方面回顾和总结了动理学中矩方法的研究进展.首先讨论了矩方法的不足并总结了为弥补这些不足而提出的修正方法,特别是介绍了其中广为关注的正则化方法和全局双曲正则化矩方法;然后探讨了各种求解矩方法的数值方法,并重点介绍了针对于任意阶矩方程组的数值正则化方法.此外文章还回顾了矩方法在稀薄流体、微流、电子输运、等离子体和密度泛函等领域的应用,并展望了矩方法的进一步发展方向. 展开更多

关键词 气体动理学 矩方法 双曲性 正则化 模型约简 数值模拟 应用

原文传递

精细平衡气体动理学格式 被引量：1

6

作者 邹兴 陈松泽 郭照立 《计算物理》 CSCD 北大核心 2020年第6期653-666,共14页

流体系统在重力作用下,流体压力可与重力相平衡,达到静力平衡状态.常规的有限差分和有限体积方法无法在离散尺度上保持这种平衡态,常常产生虚假速度等非物理现象.通过将重力源项的体积分改写为网格界面值的加权平均,实现离散条件下压力... 流体系统在重力作用下,流体压力可与重力相平衡,达到静力平衡状态.常规的有限差分和有限体积方法无法在离散尺度上保持这种平衡态,常常产生虚假速度等非物理现象.通过将重力源项的体积分改写为网格界面值的加权平均,实现离散条件下压力与重力的精细平衡,得到一种Navier-Stokes(NS)方程的精细平衡气体动理学格式.该格式可以在机器精度上精确地保持等温条件下的静力平衡态以及捕捉平衡态附近的小扰动传播.同时,该格式还能求解自然界中更常见的非等温平衡态.此类平衡态除了要求静力平衡还要求热流平衡.利用提出的格式求解NS方程,可以得到静止(机器精度下的零速度)的非等温平衡态,并且密度和温度分布都具有二阶精度.通过多个算例验证格式的有效性,表明该格式可更好地模拟重力场下的温度、密度的分层流动. 展开更多

关键词 精细平衡 气体动理学 虚假速度 流体静力平衡

原文传递

尺度自适应的离散统一气体动理学格式

7

作者 许丁 刘欣 孙祥 《工程数学学报》 CSCD 北大核心 2021年第5期610-626,共17页

本文基于Boltzmann-BGK模型方程,建立其沿特征线离散的一般形式,离散过程中对于碰撞项的处理采用显式和隐式加权平均的方法,其中权系数依赖于当地努森数,可根据当地流动尺度不同进行自适应调节.通过权系数的引入,在文献现有离散统一气... 本文基于Boltzmann-BGK模型方程,建立其沿特征线离散的一般形式,离散过程中对于碰撞项的处理采用显式和隐式加权平均的方法,其中权系数依赖于当地努森数,可根据当地流动尺度不同进行自适应调节.通过权系数的引入,在文献现有离散统一气体动理学格式基础上发展出具有尺度自适应特性的离散统一气体动理学格式.数学上讨论了权系数的取值范围,并从物理上分析了权系数的不同取值所对应的流动特征,理论上指出权系数的引入使得该方法可以根据当地流动尺度的不同进行自适应调节.最后通过四个流动问题对该格式进行了考察和检验,结果表明该格式在精度、稳定性、尺度自适应性、流动边界层分辨能力以及旋涡分离和再附的捕捉能力等方面均具有较好的表现. 展开更多

关键词 气体动理学 统一格式 尺度自适应 BOLTZMANN方程

下载PDF 职称材料

尺度自适应的离散统一气体动理学格式及在可压缩流动中的应用

8

作者 许丁 孙祥 刘欣 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2020年第2期232-243,共12页

基于Boltzmann-Shakhov模型方程,建立其沿特征线离散的一般形式,离散过程中对于碰撞项的处理采用显式和隐式加权平均的方法,其中权系数依赖于当地努森数,可根据当地流动尺度不同进行自适应调节。通过权系数的引入,对文献现有离散统一气... 基于Boltzmann-Shakhov模型方程,建立其沿特征线离散的一般形式,离散过程中对于碰撞项的处理采用显式和隐式加权平均的方法,其中权系数依赖于当地努森数,可根据当地流动尺度不同进行自适应调节。通过权系数的引入,对文献现有离散统一气体动理学格式进行改进,发展出具有尺度自适应特性的离散统一气体动理学格式(Scale Adaptive Discrete Unified Gas Kinetic Scheme,SADUGKS)。将SADUGKS格式应用于若干典型可压缩流动,对格式的有效性和尺度自适应特性进行了检验,所得数值结果与文献已有结果吻合较好,表明SADUGKS格式是一种求解宽范围努森数变化、跨流域多尺度流动问题的有效算法。 展开更多

关键词 气体动理学 统一格式 尺度自适应 Boltzmann-Shakhov模型 可压缩流动

下载PDF 职称材料

基于气体动理学方法的一阶间断迦辽金算法

9

作者 刘坤 王宇 +2 位作者 张恒第 柏劲松 李平 《高能量密度物理》 2012年第4期156-160,共5页

本文是在间断迦辽金框架下采用基于BGK（Bhatnagar—Gross—Krook）模型的气体动理学方法计算单元边界通量，构造并实现了采用非结构网格求解可压缩Navier—Stokes方程的一阶精度DG—GKS格式。通过对一维激波管和二维方腔流问题的计算... 本文是在间断迦辽金框架下采用基于BGK（Bhatnagar—Gross—Krook）模型的气体动理学方法计算单元边界通量，构造并实现了采用非结构网格求解可压缩Navier—Stokes方程的一阶精度DG—GKS格式。通过对一维激波管和二维方腔流问题的计算，在单元数足够多的情况下，能够得到与理论或文献一致的结果，从而定量验证了算法和程序的正确性。该方法可进一步发展为二阶或更高阶格式，特别适用于复杂几何边界和复杂流场问题的数值模拟。 展开更多

关键词 间断迦辽金 气体动理学 BGK模型 一阶精度格式

下载PDF 职称材料

基于气体动理学的二阶间断迦辽金方法

10

作者 刘坤 王宇 柏劲松 《高能量密度物理》 2014年第2期57-61,共5页

利用间断迦辽金（Discontinuous Galerkin，DG）方法对单元内物理量实现高精度的多项式插值，而单元边界处的通量则采用气体动理学方法（Gas—Kinetic Scheme，GKS）计算，构造了具有时空二阶精度的二维DG—GKS数值格式，并以方腔流动... 利用间断迦辽金（Discontinuous Galerkin，DG）方法对单元内物理量实现高精度的多项式插值，而单元边界处的通量则采用气体动理学方法（Gas—Kinetic Scheme，GKS）计算，构造了具有时空二阶精度的二维DG—GKS数值格式，并以方腔流动问题为例，分析了格式的精度。结果显示，随着网格的加密，其收敛阶数达到二阶，与所构造格式的理论精度一致。 展开更多

关键词 间断迦辽金 气体动理学 二阶精度

下载PDF 职称材料

统一气体动理学方法研究进展 被引量：9

11

作者 刘沙 王勇 +5 位作者 袁瑞峰 张瑞 陈健锋 朱亚军 卓丛山 钟诚文 《气体物理》 2019年第4期1-13,共13页

在临近空间高超声速飞行器气动载荷、航天飞行器变轨/调姿、微尺度元器件传质/传热等科学和工程实践中,存在着大量的时序多流域(多尺度)流动问题以及位于单一流场中的复杂多流域问题(局部稀薄问题),对数值预测工作提出挑战.因此,近年来... 在临近空间高超声速飞行器气动载荷、航天飞行器变轨/调姿、微尺度元器件传质/传热等科学和工程实践中,存在着大量的时序多流域(多尺度)流动问题以及位于单一流场中的复杂多流域问题(局部稀薄问题),对数值预测工作提出挑战.因此,近年来从介观气体动理学基础上发展出了一大类将连续流与稀薄流进行统一计算的高效数值方法,包括确定论形式的UGKS,GKUA和DUGKS方法,以及粒子形式的USP-BGK和UGKWP方法.文章围绕着确定论和统计粒子两类统一方法的最新研究进展进行回顾和分析,重点关注在每种方法中全流域统一性质的来源与实现方式、目前已取得的关键进展以及该方法的扩展性和应用价值. 展开更多

关键词 跨流域流动 多尺度数值计算方法 统一气体动理学格式 离散统一气体动理学格式 气体动理学统一算法 统一气体动理学波-粒子方法

下载PDF 职称材料

离散空间直接建模的计算流体力学方法 被引量：8

12

作者 徐昆 李启兵 黎作武 《中国科学：物理学、力学、天文学》 CSCD 北大核心 2014年第5期519-530,共12页

本文提出了一种发展适合多尺度、多物理流动的CFD格式的全新途径,即直接在离散空间利用物理模型的跨尺度演化解来建立数值格式的新方法.与直接离散偏微分方程的传统做法相比,基于离散空间直接建模构造出的数值方法考虑了网格尺度和物理... 本文提出了一种发展适合多尺度、多物理流动的CFD格式的全新途径,即直接在离散空间利用物理模型的跨尺度演化解来建立数值格式的新方法.与直接离散偏微分方程的传统做法相比,基于离散空间直接建模构造出的数值方法考虑了网格尺度和物理模型之间的匹配,能做到不同尺度上物理模型的连续过渡,从而实现对多尺度流动的高效模拟.Boltzmann方程的模型演化解为直接建模方法提供了重要的支撑.本文提出了直接建模构造计算流体力学方法的理论基础,并给出了在建立统一气体动理学格式中的成功运用,验证了新方法的可行性和优越性. 展开更多

关键词 偏微分方程数值解 离散空间直接建模 多尺度流动 统一气体动理学格式 BGK方程

原文传递

基于高阶气体动理学格式的高速流动数值模拟

13

作者 水涌涛 张昱煜 +1 位作者 姬兴 苏伟 《飞行力学》 CSCD 北大核心 2024年第4期1-6,共6页

针对新型高速飞行器的设计在预示气动力以及气动热上的高分辨率需求,相比于耗散较大的传统二阶有限体积方法,高精度方法具有满足这种需求的潜力。基于气体动理学分布函数,结合自适应流动的高精度重构技术、斜率压缩因子技术和p-multigri... 针对新型高速飞行器的设计在预示气动力以及气动热上的高分辨率需求,相比于耗散较大的传统二阶有限体积方法,高精度方法具有满足这种需求的潜力。基于气体动理学分布函数,结合自适应流动的高精度重构技术、斜率压缩因子技术和p-multigrid技术,发展了面向高速流动的高精度气体动理学格式,经过精度测试,可以达到预期精度。通过一维和三维典型高速流动算例验证了该方法在高速流动中的鲁棒性和高分辨率特性,展现了该方法在高速复杂几何构型的精确气动力热预示中的潜力。 展开更多

关键词 高速流动 气体动理学格式 高精度

原文传递

离散时空直接建模思想及其在模拟多尺度输运中的应用 被引量：6

14

作者 刘畅 徐昆 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2020年第2期197-216,共20页

统一气体动理学格式是基于离散空间直接建模的思想构建的多尺度数值格式。本文对统一气体动理学格式近十年的发展进行总结,并对未来的发展方向进行展望。统一气体动理学格式的建模思路突破了传统偏微分方程数值离散求解的制约,回归物理... 统一气体动理学格式是基于离散空间直接建模的思想构建的多尺度数值格式。本文对统一气体动理学格式近十年的发展进行总结,并对未来的发展方向进行展望。统一气体动理学格式的建模思路突破了传统偏微分方程数值离散求解的制约,回归物理建模的出发点,基于守恒定律在离散时空有限尺度的控制体上进行建模,利用网格界面处的动理学方程时间演化解构建数值通量,从而构造出有限控制体上取决于网格尺度和时间步长的气体动力学控制方程。统一气体动理学格式建模有两个关键点:一是宏观守恒量与微观分布函数耦合演化,二是通过界面处的多尺度时间演化解构建数值通量。统一气体动理学格式是一种多尺度数值格式,根据网格努森数能够准确捕捉从稀薄到连续不同流域的流体物理。从某种意义上说气体动理学格式提供了有效的随不同网格努森数变化的连续性方程,即连续流的纳维-斯托克斯(N-S)方程和稀薄流的波尔兹曼(Boltzmann)是统一气体动理学格式在网格努森数很小和很大情况小逼近的两个极限方程。对于连续流的黏性边界层问题的捕捉,统一动理学格式不要求网格尺度小于粒子平均自由程。统一气体动理学格式成功应用于多尺度气体输运,等离子体输运,中子、光子输运,以及气固离散两相流等领域的数值模拟,在计算精度和计算效率上都体现出明显优势。尤其对于等离子体的输运计算,统一气体动理学格式提供了一个在连续变化尺度上的模拟方法,包括从求解电子、离子的自由输运的Vlasov动理学方程到连续流域内的双流体方程以及磁流体方程。本文总结了统一气体动理学格式的建模思想,数值性质,以及格式在不同领域的应用。 展开更多

关键词 直接建模方法 统一气体动理学格式 等离子体 离散两相流 辐射输运

下载PDF 职称材料

气体动理学格式与多尺度流动模拟 被引量：5

15

作者 谭爽 李诗一 +1 位作者 李启兵 符松 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期88-94,共7页

介绍了气体动理学格式(GKS)的基本构造原理及其在两种典型多尺度流动模拟中的应用。GKS利用介观BGK方程的跨尺度演化解来构造网格界面上的数值通量,从而发展出能随计算网格尺度变化自动切换物理模型的多尺度方法。对湍流这种宏观多尺度... 介绍了气体动理学格式(GKS)的基本构造原理及其在两种典型多尺度流动模拟中的应用。GKS利用介观BGK方程的跨尺度演化解来构造网格界面上的数值通量,从而发展出能随计算网格尺度变化自动切换物理模型的多尺度方法。对湍流这种宏观多尺度流动,发展了高精度GKS方法并成功用于低雷诺数湍流的直接数值模拟;为实现对高雷诺数湍流的高效精细模拟,基于拓展BGK方程和已有的RANS,LES模型建立了新型多尺度模拟框架。对跨流域稀薄流动,发展了适合大规模并行的三维统一气体动理学格式(UGKS),并建立了适合轴对称稀薄流动的UGKS。研究表明,GKS在多尺度流动高效模拟中的优异性能,具有很好的发展前景。 展开更多

关键词 气体动理学格式 湍流 稀薄气体流动 多尺度

下载PDF 职称材料

高精度气体动理学格式与湍流模拟 被引量：5

16

作者 李启兵 符松 《中国科学：物理学、力学、天文学》 CSCD 北大核心 2014年第3期278-284,共7页

本文介绍了多维高阶精度气体动理学格式的构造原理及其在可压缩湍流直接数值模拟中的初步应用.通过对初始分布函数和平衡态分布的多维高阶展开,利用BGK方程的通解可以得到单元界面上随时间演化的分布函数,从而建立具有真正多维特性的高... 本文介绍了多维高阶精度气体动理学格式的构造原理及其在可压缩湍流直接数值模拟中的初步应用.通过对初始分布函数和平衡态分布的多维高阶展开,利用BGK方程的通解可以得到单元界面上随时间演化的分布函数,从而建立具有真正多维特性的高阶精度气体动理学有限体积格式.应用建立的格式对可压缩各向同性衰减湍流和槽道湍流进行了数值模拟,得到的流场结果与已有研究相吻合.研究表明,相比于已有二阶气体动理学方法,高阶动理学格式具有更高的求解精度. 展开更多

关键词 气体动理学格式 高精度格式 可压缩湍流 直接数值模拟

原文传递

气体动理学统一算法的隐式方法研究 被引量：5

17

作者 毛枚良 江定武 +1 位作者 李锦 邓小刚 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第5期822-829,共8页

目前的气体动理学统一算法(unified gas kinetic scheme,简称UGKS)在求解高速流动问题时的计算效率,难以满足求解复杂工程问题的需求.为了提高该算法的计算效率,本文对模型方程的对流项和碰撞项进行了隐式处理,并针对UGKS界面通量与演... 目前的气体动理学统一算法(unified gas kinetic scheme,简称UGKS)在求解高速流动问题时的计算效率,难以满足求解复杂工程问题的需求.为了提高该算法的计算效率,本文对模型方程的对流项和碰撞项进行了隐式处理,并针对UGKS界面通量与演化时间相关的特点,引入了演化时间平均界面通量,通过对控制方程矩阵进行近似LU分解(lower-upper decomposition),实现了隐式UGKS.不同来流马赫数的圆柱绕流算例测试表明,只要演化时间选取得当,隐式方法可以得到与显式方法完全相同的结果,且计算效率可以提高1～2个量级. 展开更多

关键词 气体动理学统一算法 隐式方法 加速收敛

下载PDF 职称材料

基于气液相界面捕捉的统一气体动理学格式 被引量：5

18

作者 王昭 严红 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第4期711-721,共11页

气液相界面运动的研究无论是在科学还是工程领域都是非常重要的.其中,非平衡流动的计算尤其受到关注.基于此,我们构造了捕捉气液相界面的统一气体动理学格式.由于统一气体动理学格式将自由输运和粒子碰撞耦合起来更新宏观物理量和微观... 气液相界面运动的研究无论是在科学还是工程领域都是非常重要的.其中,非平衡流动的计算尤其受到关注.基于此,我们构造了捕捉气液相界面的统一气体动理学格式.由于统一气体动理学格式将自由输运和粒子碰撞耦合起来更新宏观物理量和微观分布函数,故而可以求解非平衡流动.具体思路是,通过将范德瓦尔斯状态方程所表达的非理想气体效应引入统一气体动理学格式之中来捕捉气液相界面,两相的分离与共存通过范德瓦尔斯状态方程描述.由于流体在椭圆区域是不稳定的,因此气液相界面可以通过蒸发和凝结过程自动捕捉.如此,一个锋锐的相界面便可以通过数值耗散和相变而得到.利用该方法得到麦克斯韦等面积律(Maxwell construction)对应的数值解,并与其相应的理论解相比较,二者符合良好.而后,通过对范德瓦尔斯状态方程所描述的液滴表面张力进行数值计算,验证了Laplace定理.此外,通过模拟两个液滴的碰撞融合过程,进一步证明了该格式的有效性.但是,由于范德瓦尔斯状态方程的特性,其所构造的格式仅适用于液/气两相密度比小于5的情况. 展开更多

关键词 统一气体动理学格式 范德瓦尔斯状态方程 相界面捕捉 麦克斯韦等面积律 液滴表面张力

下载PDF 职称材料

指数型谐振管的二维气体动理学格式模拟 被引量：4

19

作者 冯和英 彭叶辉 李学军 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期243-248,共6页

本文构造了适合模拟变截面谐振管的非结构三角形网格上的二维气体动理学BGK模型,采用该模型研究了包括圆直谐振管在内的八种不同形状的指数型谐振管内声场及流场的分布,分析了谐振管形状对压力分布和瞬时流场的影响。研究发现,从抑制激... 本文构造了适合模拟变截面谐振管的非结构三角形网格上的二维气体动理学BGK模型,采用该模型研究了包括圆直谐振管在内的八种不同形状的指数型谐振管内声场及流场的分布,分析了谐振管形状对压力分布和瞬时流场的影响。研究发现,从抑制激波、高次谐波以提高压力振幅和压比方面综合分析,形状参数m=2.2的指数型谐振管具有更好的性能。研究中也发现了一些新的物理现象,并对这些现象做了详细的解释。 展开更多

关键词 指数型谐振管 二维模型 气体动理学格式 最优管型 非线性

原文传递

基于气体动理学方法的高超声速支杆降热模拟

20

作者 柳昌亚 周迪 +1 位作者 陆志良 郭同庆 《气体物理》 2023年第3期46-54,共9页

基于气体动理学方法(gas kinetic scheme,GKS)分别从单独流场和流固耦合两方面开展了针对支杆结构热防护系统的数值模拟研究。首先利用二维标准圆管模型验证算法在单独流场计算中的可靠性,然后通过比较不带支杆和带支杆情形下圆管外壁... 基于气体动理学方法(gas kinetic scheme,GKS)分别从单独流场和流固耦合两方面开展了针对支杆结构热防护系统的数值模拟研究。首先利用二维标准圆管模型验证算法在单独流场计算中的可靠性,然后通过比较不带支杆和带支杆情形下圆管外壁面的气动热特性及相应流场特征,分析得到支杆降热的有效性及其降热机理。接着在将GKS应用到流场/结构温度场耦合模拟并进行验证后,进一步分析流固耦合作用下的支杆降热性能,结果发现支杆的降热效果随着流固耦合时间的推进不断增强,从而有利于高超声速飞行器长时间巡航飞行。 展开更多

关键词 气体动理学方法 流固耦合 支杆 降热 高超声速流动

下载PDF 职称材料