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激波汇聚效应对球形气泡演化影响的数值研究

梁煜 关奔 翟志刚 罗喜胜

激波汇聚效应对球形气泡演化影响的数值研究

梁煜, 关奔, 翟志刚, 罗喜胜
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  • 利用三维程序,对比研究了汇聚激波及平面激波冲击下SF6球形气泡演化规律的异同,以期发现激波的汇聚效应对界面演化的影响.三维程序采用多组分可压缩欧拉方程,基于有限体积法,利用MUSCL-Hancock格式进行数值求解,可以达到时间和空间的二阶精度.相比平面激波,汇聚激波由于存在曲率,且激波强度以及壁面效应在汇聚激波运行的过程中逐渐增强,使得激波冲击后的流场演化有较大的不同.计算结果表明:汇聚激波作用下,气泡界面的涡结构更加尖锐;气泡内部的透射激波聚焦程度更强,在界面下游附近形成的最高压力大于平面激波算例,由此产生的射流运动速度更快;由于汇聚激波曲率及激波强度的变化,导致界面上涡量的分布规律以及涡量幅值产生较大变化.通过界面上产生的环量以及界面内外气体混合速度的对比表明,汇聚激波更有助于涡量的产生以及气体的混合.因此激波的汇聚效应对气泡界面演化具有重要影响.
      通信作者: 翟志刚, sanjing@ustc.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:11302219)和国家自然科学基金委员会-中国工程物理研究院联合基金(批准号:U1530103)资助的课题.
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    Ranjan D, Oakley J, Bonazza R 2011 Annu. Rev. Fluid Mech. 43 117

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    Rudinger G, Somers L M 1960 J. Fluid Mech. 7 161

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    Layes G, Jourdan G, Houas L 2005 Phys. Fluids 17 028103

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    [7]

    Niederhaus J H, Greenough J A, Oakley J G, Ranjan D, Anderson M H, Bonazza R 2008 J. Fluid Mech. 594 85

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    Zhu Y J, Dong G, Fan B C, Liu Y X 2012 Shock Waves 22 495

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    Bell G I 1951 Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, NM, Report LA-1321

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    Si T, Zhai Z G, Luo X S, Yang J M 2014 Shock Waves 24 3

    [21]

    Si T, Zhai Z G, Luo X S 2014 Laser Part. Beams 32 343

    [22]

    Yang W H, Luo X S 2014 J. Univ. Sci. Technol. China 44 488 (in Chinese) [杨伟航, 罗喜胜 2014 中国科学技术大学学报 44 488]

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出版历程
  • 收稿日期:  2016-10-07
  • 修回日期:  2016-10-25
  • 刊出日期:  2017-03-20

激波汇聚效应对球形气泡演化影响的数值研究

  • 1. 中国科学技术大学近代力学系, 合肥 230027
  • 通信作者: 翟志刚, sanjing@ustc.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:11302219)和国家自然科学基金委员会-中国工程物理研究院联合基金(批准号:U1530103)资助的课题.

摘要: 利用三维程序,对比研究了汇聚激波及平面激波冲击下SF6球形气泡演化规律的异同,以期发现激波的汇聚效应对界面演化的影响.三维程序采用多组分可压缩欧拉方程,基于有限体积法,利用MUSCL-Hancock格式进行数值求解,可以达到时间和空间的二阶精度.相比平面激波,汇聚激波由于存在曲率,且激波强度以及壁面效应在汇聚激波运行的过程中逐渐增强,使得激波冲击后的流场演化有较大的不同.计算结果表明:汇聚激波作用下,气泡界面的涡结构更加尖锐;气泡内部的透射激波聚焦程度更强,在界面下游附近形成的最高压力大于平面激波算例,由此产生的射流运动速度更快;由于汇聚激波曲率及激波强度的变化,导致界面上涡量的分布规律以及涡量幅值产生较大变化.通过界面上产生的环量以及界面内外气体混合速度的对比表明,汇聚激波更有助于涡量的产生以及气体的混合.因此激波的汇聚效应对气泡界面演化具有重要影响.

English Abstract

参考文献 (23)

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