超声速和高超声速进气道的数值模拟

本文讨论超声速和高超声速进气道的数值模拟问题,其中包括国内外对进气道问题的一些主要进展、方向和今后预研的动态,目的在于弄清流场形成的机理,为高速飞行器进气道的气动设计提供理论依据。

非线性周期波及破碎波对杆件的作用力

本文采用十五阶 Stokes 波的 Pade 逼近,获得了与实验较为一致的流场,并且利用已有的破碎波的速度、加速度场,计算了非线性波和破碎波对各种杆件作用力,比较了它们的主要特征,为海洋工程设计提供依据。

粘流-无粘干扰流动(IF)理论

对不可压缩层流二维干扰流动,本文提出一个干扰流动(IF)理论。IF理论要点为:1)干扰流动沿主流的法向被分为三层即粘性层、干扰层和无粘层,引进了法向动量交换为主导过程的干扰层概念。2)利用力学守恒律、三层匹配关系及文中引进的干扰模型,把三层的空间尺度及惯性-粘性诸力的数置级表示为单参数m的函数,m<1/2•3)导出描述各层流动的控制方程、导出描述全城流动的控制方程为简化Navie-Stokes(SNS)方程。IF理论适用于不存在分离的附着干扰流动以及存在分离的大范围干扰流动,经典边界层(CBL)理论和流动分离局部区域Triple-Deck(TD)理论分别是本文理论在参数m=O和1/4时的两个特例,本文理论容易推广到可压缩、三维及湍流流动。

解不可压缩流体力学问题的降阶法——Ⅱ.空间V~h的基函数和误差估计

本文对于一大类数值求解二维Navier-Stokes方程边值问题的有限元格式给出了零散度空间V~h的一组简单基函数,讨论了速度的数值误差对压力的数值解的影响,并提出一个改进算法。

扩散型连续波HF化学激光器小信号增益的计算

应用层流边界层二维简化模型计算了扩散型连续波HF化学激光器的小信号增益。研究了气流速度、温度、组份对增益的影响,得到一些有用的结果。计算结果与二维Navier-Stokes方程组的计算结果相符,但计算方法较简单。

矩形截面直管中的振荡流动

通过解析求解纳维尔-斯托克斯方程,本文给出了矩形截面直管中的层流振荡流动解。该解适用于不同的截面高宽比r和不同的振荡流动雷诺数。对典型的r和λ(雷诺数的平方根),给出了振荡流动速度的振幅比和相位差的等值线分布以及振荡流动速度随时间的变化,可以看出流动的速度分布如何从低频高粘性类型向高频低粘性的边界层流型逐渐变化;也可以看出管的边壁和角部对振荡流动的影响。当振荡频率ω为零时,本文结果即成为通过矩形截面定常管流的Stokes解。

圆柱绕流旋涡运动及离散涡方法

<正> 圆柱绕流问题最早是Stokes于1901年开始研究的。最近15年来,以圆柱非定常分离流为代表的非流线型物体绕流及伴随的旋涡运动受到很大重视。这主要是因为它与近代海洋工程、航空工程及工业空气动力学中不少急待解决的流体力学问题有关。例如,海洋平台桩柱、导管等所受的波浪力分析中,当结构物特征尺寸与波浪的波长相比较小(且K-C数在5—30范围内)时,柱后的旋涡脱落及它所诱导的力(引起构件的振动)是主要应考虑的问题,要给出正确的预计。导弹无侧滑大攻角飞行时背风面分离涡面的不对称运动产生不希望有的偏航力,分析其产生的机理,预计其大小并设法抑制这种力十分重要。此外还有气动噪声及高耸建筑物的风振问题等等。这些复杂问题的解决常常要以低速高雷诺数圆柱非定常分离流研究为基础。

高温空气的热力学性质

<正> 自从第二次世界大战末德国发明V-2火箭,特别是1957年苏联发射第一个人造地球卫星以后,航空和宇航技术高速发展,现在,飞行体的速度已远远超过第一宇宙速度(7.8公里/秒)。随着速度剧增,带来了低速飞行时不曾出现的特殊问题:一是高M数效应,一是高温对飞行介质的影响。高M数效应使得通常的Navier-Stokes方程失效。研究这方面问题,属于高速空气动力学范围。在实际问题中,高速必然伴随着产生高温,这两方面的效应交织在一起。热效应比起单纯的速度效应更本质,这使得高速高温流动现象及其介质性质的研究成为高温气体物理力学的一个最重要方面。

利用有限差分法求解扩散混合化学反应二维平行流动

利用隐式有限差分方法,对两股平行流的扩散混合、化学反应问题进行了计算。计算中,使用了层流压缩边界层方程并考虑了HF化学激光器的化学反应。计算结果表明:HF(2)振动激发态的浓度要比HF(1),HF(3)、HF(0)的浓度都高,从而获得了粒子数反转条件。另外,在计算中不需要混合长度的假设,就可以求得主流(无化学反应区)与化学反应区的两条界面曲线。当然,本文的计算方法要比直接求解二维Navier-stokes方程要简单得多。

球形粒子的热致迁移及各跳跃系数对适应系数的依赖关系

本文讨论有温度梯度场的稀薄气体(K_n(?)1时)中圆球所受的热泳力问题。在内区设分子在壁面作Maxwell类型反射求解B-K-W方程,与外区的Stokes方程和Laplace方程的解匹配。滑移系数C_m,热蠕动系数C_s和温度跳跃系数C_t,做为待定量在内区解的一阶近似中定出。所得的热泳力与实验相符,计算所得的C_m,C_s和C_t之值及对适应系数α的依赖关系与用变分等方法对平板问题所得结果相符。

非线性流动稳定性理论

<正> 流体的湍流运动普遍存在于大气、海洋、飞行器周围、推进装置和流体机械中,探讨湍流形成的条件和过程是流动稳定性理论的研究对象。 早在1843年,Stokes就预见到流体状态转捩的原因是失稳。整整100年前(1883年),Reynolds让液体流入不同口径的圆管,并在对称轴上注入一股纤细的颜色水,以便明显、敏感地观察到湍流的发生。他发现: (1)流速较低时,可以看到层次分明的层流,流速增加到一定程度后,就转变成高度无序的湍流状态;

一个推广Virial定理的数学方法和应用

本文在提出广义Gauss定理的思路下,提出了广义Stokes定理和一个推广Virial定理的新方法,后者应用于天体磁流体力学和引力平衡问题时得到的结果有:(1)气体具有运动时的平衡系统的判据,(2)磁场对气团形态的影响。应用于实验室等离子体平衡问题时,其结果有:(1)包围在气体中孤立磁场的特性,(2)发现内包无力场必须外包一有力场,(3)无力场的形态,应用于Tokmak等离子体环时的结果有:(1)环的胖瘦对环表面磁压的影响,(2)两个外加磁场分量分别和气压、环的胖瘦,截面形态、环电流分布和逆磁或顺磁的平衡关系,搞清楚了外加磁场约束等离子体总体平衡的物理机制。

探测气体平衡及非平衡态的相干反斯托克斯喇曼散射技术

<正> 一、引言 这篇综述的目的在于介绍最近发展起来的相干反斯托克斯喇曼散射(Coherent Anti-Stokes Raman Scattering(CARS))方法在诊断平衡及非平衡态气体中的应用,包括实验及理论两部分.文内还扼要介绍了我们正在筹备的测试系统的方案。 在气体中,特别在稀薄气体非平衡流动中,探测粒子数密度分布;混合含气中各组分,各能态的分布;平动、振动、转动温度;粒子的激发和弛豫过程,都是比较困难的,而这些

稀薄气流在麦克斯韦类型边界条件下对球的绕流

本文讨论低速稀薄气流(K_n《1)中圆球阻力问题,在Knudsen层中取分子在表面作Maxwell类型反射的壁面条件求解线性B-K-W方程,而以Stokes区的匹配渐近展开解为无穷远处的边界条件,在表面与均匀来流间温差为小量的假设下得到了小K_n数下圆球绕流的解。除稀薄气体效应外,还考虑了惯性效应和分子在表面的反射机制,所得的球阻表达为K_n、Re和热适应系数α的函数。

Effect of nonlinear wave-current interaction on flow fields and hydrodynamic forces

A fifth-order theory for solving the problem of interaction between Stokes waves and exponential profile currents is proposed. The calculated flow fields are compared with measurements. Then the errors caused by the linear superposition method and approximate theory are discussed. It is found that the total wave-current field consists of pure wave, pure current and interaction components. The shear current not only directly changes the flow field, but also indirectly does sx, by changing the wave parameters due to wave-current interaction. The present theory can predict the wave kinematics on shear currents satisfactorily. The linear superposition method may give rise to more than 40% loading error in extreme conditions. When the apparent wave period is used and the Wheeler stretching method is adopted to extrapolate the current, application of the approximate theory is the best.