發(fā)布時間：2017-04-25 08:08

  本文關(guān)鍵詞：脈沖爆震發(fā)動機進氣道內(nèi)流場和爆震燃燒的數(shù)值研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：作為一種新概念推進系統(tǒng),脈沖爆震發(fā)動機在理論上具有很多常規(guī)發(fā)動機無法比擬的優(yōu)越性。最近幾十年來,在世界各國掀起了脈沖爆震發(fā)動機研究的熱潮。有關(guān)脈沖爆震發(fā)動機的原理和應用研究在世界各國進行得如火如荼。本文采用數(shù)值計算的手段,基于計算流體力學開放源代碼DUNS,對脈沖爆震發(fā)動機某進氣道的內(nèi)流場和爆震燃燒進行了研究。 本文首先介紹了計算流體力學開放源代碼DUNS和脈沖爆震發(fā)動機進氣道與爆震燃燒研究的現(xiàn)狀(第一章)。接下來詳細闡述了DUNS的內(nèi)置的算法(第二章),解決了DUNS在不同操作系統(tǒng)平臺(Windows和Linux)下實際應用過程中存在的一系列問題并擴展了DUNS的一些輔助功能(附錄Ⅱ)。 在此基礎上,本文利用DUNS進行了如下兩方面與脈沖爆震發(fā)動機相關(guān)的流場的數(shù)值模擬。 首先利用DUNS對脈沖爆震發(fā)動機的某一軸對稱超音速進氣道的內(nèi)流場進行了較為詳細的數(shù)值模擬,分析了進氣道出口處的不同幅度和頻率的擾動壓力等不同出口條件對進氣道內(nèi)結(jié)尾正激波運動情況的影響(第三章)。 接下來,采用并行計算和詳細化學反應機理對氬氣稀釋的化學恰當比混合的H2/O2混合物(氬氣體積分數(shù)為70%)在初始溫度和壓力分別為298K和6670Pa條件下的爆震燃燒流場進行了非常詳細的數(shù)值模擬;獲得了爆震燃燒流場獨特和規(guī)則的流場結(jié)構(gòu);并對爆震燃燒流場中的三波點結(jié)構(gòu)的形成、特點和相互作用以及穩(wěn)定自持的爆震燃燒的建立過程進行了詳細和深入的分析;得出了與他人的計算和實驗結(jié)果非常吻合的結(jié)論(第四章)。 最后本文對研究工作進行了總結(jié),提出了研究工作中存在的局限性和展望(第五章)。
【關(guān)鍵詞】：矢通量分裂 N-S方程 算子分裂法 交替方向迭代 對角化 結(jié)尾正激波 擾動壓力 爆震燃燒 三波點 胞格
【學位授予單位】：西北工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2005
【分類號】：V439
【目錄】：

• 目錄2-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-13
• 1.1 DUNS的簡單介紹10-11
• 1.2 脈沖爆震發(fā)動機進氣道和爆震燃燒的研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 本文研究工作的主要內(nèi)容12
• 1.4 畢業(yè)論文更名說明12-13
• 第二章 數(shù)值計算方法13-34
• 2.1 笛卡爾坐標系下的二維N-S方程組13-16
• 2.2 廣義坐標系下的二維N-S方程組16-20
• 2.3 預處理法和雙時間步法20-21
• 2.4 算子分裂法21-23
• 2.4.1 相容分裂法(consistent splitting)21-22
• 2.4.2 Strang-splitting方法22-23
• 2.5 控制方程組的空間離散23-26
• 2.6 控制方程組的時間離散、近似因子分解、對角化和求解步驟26-31
• 2.6.1 Crank-Nicholson半隱離散26-27
• 2.6.2 近似因子分解27-28
• 2.6.3 對角化28-29
• 2.6.4 求解步驟29-30
• 2.6.5 對粘性的考慮30-31
• 2.6.6 對非化學反應源項的考慮31
• 2.7 邊界條件的處理31
• 2.8 并行計算31-34
• 第三章 脈沖爆震發(fā)動機超音速進氣道內(nèi)流場的數(shù)值研究34-43
• 3.1 引言34
• 3.2 計算方法34-35
• 3.2.1 網(wǎng)格的生成34-35
• 3.2.2 控制方程和湍流模型35
• 3.2.3 邊界條件的處理35
• 3.2.4 流場的初始化35
• 3.3 計算結(jié)果與分析35-41
• 3.3.1 算例驗證35-37
• 3.3.2 不同頻率和振幅的正弦擾動壓力對進氣道內(nèi)結(jié)尾正激波運動的影響37-40
• 3.3.3 某實測爆震波壓力擾動對進氣道內(nèi)結(jié)尾正激波運動的影響40
• 3.3.4 進氣道出口進行堵塞時進氣道內(nèi)結(jié)尾正激波的運動情況40-41
• 3.4 結(jié)論41-43
• 第四章 爆震燃燒數(shù)值模擬43-85
• 4.1 引言43-44
• 4.2 零維計算與分析44-48
• 4.3 一維計算48-55
• 4.3.1 計算區(qū)域和網(wǎng)格48
• 4.3.2 初始條件和邊界條件48
• 4.3.3 計算結(jié)果與分析48-55
• 4.3.3.1 網(wǎng)格步長對計算結(jié)果的影響48-51
• 4.3.3.2 爆震燃燒波的縱向結(jié)構(gòu)(ZND結(jié)構(gòu))51-52
• 4.3.3.3 一維爆震燃燒波在爆震管內(nèi)的傳播情況52-55
• 4.4 二維計算55-83
• 4.4.1 計算網(wǎng)格55-56
• 4.4.2 控制方程56
• 4.4.3 邊界條件56-57
• 4.4.4 流場的初始化57
• 4.4.5 計算結(jié)果與分析57-83
• 4.4.5.1 網(wǎng)格步長對計算結(jié)果的影響57-60
• 4.4.5.2 爆震燃燒波速度的確定60-61
• 4.4.5.3 三波點的結(jié)構(gòu)61-64
• 4.4.5.4 三波點的碰撞過程和渦量的產(chǎn)生64-72
• 4.4.5.5 爆震燃燒胞格72-74
• 4.4.5.6 計算域?qū)挾葘Π癯叽绲挠绊?/span>74-75
• 4.4.5.7 穩(wěn)定自持爆震燃燒波的形成過程75-83
• 4.4.5.8 三波點的合并83
• 4.5 小結(jié)83-85
• 第五章 全文總結(jié)85-87
• 6.1 主要研究結(jié)論85
• 6.2 本文的創(chuàng)新與特色85-86
• 6.3 研究工作的展望86-87
• 參考文獻87-90
• 附錄Ⅰ 相關(guān)公式/表達式推導90-94
• 附錄Ⅱ DUNS存在的一些問題和處理方法94-101
• 附錄Ⅲ DUNS源代碼相關(guān)101-113
• A3.1 DUNS的主要子函數(shù)清單101-103
• A3.2 DUNS的主要全局變量清單103-104
• A3.3 parameters文件內(nèi)各項常量的物理意義及其設置104-107
• A3.4 solution block的物理意義和組裝107-109
• A3.5 網(wǎng)格拓撲文件的書寫規(guī)則和范例109-113
• 附錄Ⅳ H2/02/AR混合物詳細化學反應機理113-115
• 在學期間發(fā)表的論文115-116
• 致謝116-117

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