矩方法及其在水凝结研究中的应用与发展

矩方法及其在水凝结研究中的应用与发展

论文摘要

矩方法(Method of Moments,MOM),又可以称作内部坐标矩方法,通过求解液滴尺寸分布函数对内部坐标的各阶矩的输运方程,反映粒子数量及尺寸分布的演化。在各种有关伴随凝结流动的数值方法中,矩方法兼顾了计算效率和液滴分布信息,因此被广泛应用于水凝结的研究。本文首先介绍了经典矩方法,综述了矩方法的最新发展。然后应用经典凝结矩方法,研究了伴随同质凝结的Prandtl-Meyer膨胀流动问题,计算发现随着来流水蒸气饱和度的提高,凝结诱导的激波由定常状态向非定常状态转变,出现自激振荡现象;进一步,将经典凝结矩方法推广到异质凝结领域。通过引入"瞬间活化"假设,简化了异质成核模型,将此方法应用到伴随异质凝结的激波管问题中,进行了参数研究,加深了对异质凝结和流动相互作用的认识;最后针对经典矩方法无法处理相间相互作用的问题,将经典矩方法中的矩方程改写为基于液相平均速度的形式,发展了一套考虑相间质量、动量、能量交换的矩方法,应用此方法研究了伴随同质凝结的旋涡运动问题,分析了旋涡中凝结的产生过程,以及凝结与流动相互作用对液相分布的影响,计算结果显示了凝结生成的液滴在离心力作用下离开旋涡中心的现象。

论文目录

  • 0 引言
  • 1 矩方法
  •   1.1 传统矩方法
  •   1.2 求积矩方法和直接求积矩方法
  •   1.3 近期矩方法的发展
  •     1.3.1 有限区域试探函数矩方法
  •     1.3.2 调节因子矩方法
  •     1.3.3 扩展矩方法
  •     1.3.4 扩展直接求积矩方法
  •     1.3.5 处理非圆粒子
  • 2 经典矩方法在水凝结研究中的应用
  •   2.1 经典矩方法
  •   2.2 凝结矩方法的建立
  •   2.3 伴随同质凝结的Prandtl-Meyer膨胀流动
  • 3 矩方法在水凝结研究中的新发展
  •   3.1 异质凝结矩方法
  •     3.1.1 异质凝结矩方法的建立
  •     3.1.2 激波管中的异质凝结
  •   3.2 相间滑移矩方法
  •     3.2.1 相间滑移矩方法的建立
  •     3.2.2 伴随凝结的旋涡运动
  • 4 总结与展望
  • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 罗喜胜,曹赟,秦丰华

    关键词: 相变,水蒸气,经典矩方法,异质凝结,瞬间活化,相间滑移

    来源: 空气动力学学报 2019年02期

    年度: 2019

    分类: 工程科技Ⅱ辑,基础科学

    专业: 力学

    单位: 中国科学技术大学近代力学系

    基金: 国家自然科学基金(21476221,91544218,11625211)

    分类号: O35

    页码: 169-185

    总页数: 17

    文件大小: 1082K

    下载量: 62

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