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超声速基于锋面追踪算法RM不稳定性数值模拟和定量中国

收藏本文 2024-02-10 点赞:5638 浏览:13266 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:本论文以液态碳氢燃料超声速燃烧的数值模拟为探讨背景,采取锋面追踪算法对Richtmyer-Meshkov不稳定性(广泛有着于高温高压情况下的一种界面扰动现象,并对高超声速航空发动机的燃烧效率起着一定影响),做了深入的定性、定量探讨。该锋面追踪算法基于Marching-cubes等值面提取器来生成界面上的等值面,在非耗散界面流的模拟中达到很高的精度。相比于传统的界面拓扑处理策略,该策略的运用相对容易,以而能更好地推广到高维、复杂拓扑的界面流计算中。首先为了验证该算法在界面跟踪上的有效性,通过2-D高度剪切流、3-D气泡合并、Rayleigh-Taylor和Richtmyer-Meshkov不稳定性的界面演变等一系列算例来测试该算法在不相混界面流拓扑变化不足上的性能。在R-M不稳定的界面进展的数值模拟结果和对照实验取得了很好的一致性的基础上,结合相关实验测量数据对若干R-M不稳定性不足振幅增加预测模型的准确性和适用范围作了数值验证和比较浅析。文中根据R-M不稳定界面进展历程的分阶段特性,即线性、非线性和强非线性三个演化阶段,运用不同的论述预测模型分别对界面演化的各个阶段进行了定量比较和参数敏感性浅析,所获得的相关探讨结论不仅进一步验证了锋面追踪算法在追踪界面不足上的精确度,也以模型选择方面为工程实际中快速准确预测R-M不稳定性不足的进展历程提供了有力的指导作用。关键词:界面流论文锋面追踪算法论文Richtmyer-Meshkov不稳定性论文超声速论文CFD论文

    致谢5-6

    摘要6-7

    ABSTRACT7-10

    图目录10-12

    表目录12-13

    第1章 绪论13-17

    1.1 多相流界面探讨背景和工作目标13-14

    1.2 界面流模拟策略探讨近况介绍14-15

    1.3 本论文的主要探讨内容15-17

    第2章 Richtmyer-Meshkov和Rayleigh-Taylor不稳定性17-29

    2.1 Rayleigh-Taylor不稳定性17-18

    2.2 Richtmyer-Meshkov不稳定性及其运用背景18-19

    2.2.1 Richtmyer-Meshko不稳定性概述18

    2.2.2 Richtmyer-Meshkov不稳定性的探讨背景和作用18-19

    2.3 R-M不稳定性的论述模型19-23

    2.3.1 R-M不稳定不足的基本结构19

    2.3.2 RM不稳定性不足的演化19-22

    2.3.3 本论文中RMI探讨的论述模型22-23

    2.4 Richtmyer-Meshkov不稳定性的探讨近况23-29

    2.4.1 论述探讨23-26

    2.4.2 数值模拟26-27

    2.4.3 实验探讨27-29

    第3章 可压缩流动的论述基础29-35

    3.1 双曲守恒定律29

    3.2 双曲守恒律的弱解29-30

    3.3 黎曼不足30-31

    3.4 跳跃条件31-32

    3.5 间断面32-33

    3.6 黎曼间断解的分类33-35

    第4章 基于锋面追踪算法的35-56

    4.1 锋面追踪算法界面相应数据结构35-37

    4.2 界面追踪算法的具体实现37-56

    4.2.1 界面推进38-41

    4.2.2 界面重构41-51

    4.2.3 界面处流场值和内部流场值的交互和更新51-56

    第5章 界面流不足的数值模拟56-61

    5.1 二维算例56

    5.2 三维算例56-61

    5.2.1 气泡合并56-57

    5.2.2 R-T不稳定性57

    5.2.3 单模态R-T不稳定性57-59

    5.2.4 多模态R-T不稳定性59-61

    第6章 Richtmyer-Meshkov不稳定性的定性、定量浅析61-70

    6.1 制约方程和计算策略61

    6.2 计算参数设置61-62

    6.3 结果讨论62-70

    6.3.1 网格无关性验证63-64

    6.3.2 数值模拟结果和实验比较64-65

    6.3.3 预测模型浅析65-68

    6.3.4 非线性预测模型的参数灵敏性浅析68-70

    第7章 总结和展望70-71

    7.1 总结70

    7.2 展望70-71

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