受擾動的氣體密度界面在受到激波沖擊時,由于界面上密度梯度與壓力梯度方向的不一致,會在界面上產(chǎn)生渦量的沉積,進而導(dǎo)致界面擾動的增長,即形成所謂的Richtmyer-Meshkov(RM)不穩(wěn)定現(xiàn)象,這是一種基本的流體不穩(wěn)定現(xiàn)象。當(dāng)界面能夠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時,如預(yù)混火焰界面,此時界面的RM不穩(wěn)定發(fā)展過程就會促進已燃氣和未燃氣的混合,從而強化燃燒,甚至可能引發(fā)爆轟。該現(xiàn)象涉及一系列復(fù)雜的物理化學(xué)過程,其中不少問題至今沒有得到充分的認識和理解。已有的激波與火焰相互作用的研究報道中,較多的是關(guān)注球形或柱形火焰界面的不穩(wěn)定過程,而帶擾動的預(yù)混火焰界面的RM不穩(wěn)定發(fā)展過程受研究的很少。在實際問題中,尤其是在諸如燃燒室這樣的受限空間內(nèi),激波通過反射可以和火焰界面發(fā)生多次作用,這種激波連續(xù)多次作用的現(xiàn)象更為常見,但是此類研究尚未見到相關(guān)文獻。本文基于帶化學(xué)反應(yīng)的二維Navier-Stokes方程,采用高精度九階WENO格式,對初始帶二維波狀擾動的氣體密度界面(包括非反應(yīng)性界面和預(yù)混火焰界面)在激波多次作用下的不穩(wěn)定過程開展了系統(tǒng)的數(shù)值模擬研究,并利用基于GPU的異構(gòu)并行模式來實現(xiàn)計算程序的大規(guī)模并行計算。本...

【文章頁數(shù)】：117 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．２?Ｊａｃｏｂｓ等研究ＲＭ不穩(wěn)定的初始擾動界面模型及渦量分布１２７１??

＾?ａ〇＼?（?ａｂ?Ｉ?ａｓ?（??圖１．１?ＲＭ不穩(wěn)定示意圖（左側(cè)為初始界面狀態(tài)，右側(cè)為早期發(fā)展階段）??對于這種形式的增長，Ｒｉｃｈｔｍｙｅｒ早在１９６０年就提出了預(yù)測這種擾動增長行為的線??性模型Ｉ１，｜２１，即“沖擊模型”。擾動增長模型表達式如下：??ａ（ｆ）?＝?ａ０....

圖２．１初始密度界面消除網(wǎng)格擾動前后對比圖??

稱為異構(gòu)系統(tǒng)，通常把ＣＰＵ稱為主機（ｈｏｓｔ），把ＧＰＵ稱為設(shè)備（ｄｅｖｉｃｅ）。本??文的數(shù)值計算中，使用的計算平臺為Ｔｅｓｌａ?Ｃ２０７５?ＧＰＵ和８核丨ｎｔｅｌ?Ｘｅｏｉｉ雙路ＣＰＵ。??ＣＰＵ／ＧＰＵ異構(gòu)并行模式如圖２．２所示，在此模式下，由主機完成流場數(shù)據(jù)初始化，然后?....

圖2.2CPU/GPU異構(gòu)系統(tǒng)并行計算模式示意圖

算方法及程序?qū)崿F(xiàn)??ｒａｐｈｉｃ?Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ?Ｕｎｉｔ，即“圖形處理器”）在并行數(shù)據(jù)計算上具有，近年來吸引了越來越多的計算流體力學(xué)研究者的注意，并已經(jīng)實模擬｜７７］、渦輪機流場模擬１７Ｘ１等大規(guī)模計算中的應(yīng)用，獲得了很可（Ｃｏｍｐｕｔｅ?Ｕｎｉｆｉｅｄ?Ｄｅｖｉｃｅ?Ａ....

圖３．１激波作用Ａｉｒ／ＳＦ６界面的波系變化及界面位置軌跡示意圖??３．３網(wǎng)格依賴性測試和實驗驗證??

氟化硫（ＳＦ６）密度界面的實驗。在實驗中，他們通過步進電機帶動曲柄機構(gòu)以一個固??定頻率振蕩激波管，這樣初始氣體界面就獲得了單一方向上的擾動，二維擾動界面形似??波浪。界面初始形態(tài)模型如圖３．２所示，采用高速相機沿圖中箭頭所指方向拍攝擾動界??面，初始獲得的實驗照片如圖３．３所示....

本文編號：3894896