激波与气泡相互作用问题的数值研究

论文摘要

本文开展了激波与气泡、激波与气泡群相互作用问题的数值计算工作,分别通过锋面追踪技术和各向异性网格自适应技术对激波与气泡的相互作用进行了模拟,研究了激波与气泡/气泡群相互作用过程中激波波系发展及气泡表面演化过程。锋面追踪法是求解不同流体间界面或接触不连续性问题一种重要的方法,本文中首先验证了其对激波和界面的捕捉效果。随后用于研究入射马赫数对激波与气泡、激波与气泡群相互作用的影响,讨论了 6种不同Atwood数、马赫数条件下的气泡群情况,利用数值纹影图详细地描述了激波演化和气泡表面几何变形过程。研究了不同马赫数下气泡群中反射激波之间的相互作用机制,及其对气泡变形的影响。通过对涡量产生及其输运过程的描述,揭示气泡变形的内在机制。为了对激波流场进行定量评价,还考虑了体积压缩效应和速度环量随时间的变化关系,结果表明,入射激波的强度对接近准稳态的无量纲时间影响很小,并且在演化后期,在气泡界面和激波流场中没有进一步的涡量沉积。为了提升数值算法对流场细节的捕捉精度,同时有效降低计算规模,本文发展了各向异性网格自适应方法并用于对激波与气泡相互作用进行计算模拟。首先利用激波与边界层相互作用和液柱射流两个经典问题验证了各向异性网格自适应方法对激波和界面特征的识别、加密作用。之后对激波与He气泡进行了计算,结果显示各向异性网格自适应方法能够很好地捕捉到流场的主要信息,并随时间进行网格调整,在流场变化剧烈的位置进行自适应加密。通过自适应网格与固定网格的网格量及结果对比,展示了各向异性网格自适应生成具有在降低网格规模同时提升求解精度上的优势。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 马振海

导师: 邹建锋

关键词: 激波,气泡相互作用,锋面追踪法,各向异性网格自适应

来源: 浙江大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 力学,航空航天科学与工程,航空航天科学与工程

单位: 浙江大学

分类号: V231;V211

DOI: 10.27461/d.cnki.gzjdx.2019.000887

总页数: 75

文件大小: 6988K

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