本文關(guān)鍵詞：基于分段多項(xiàng)式映射的WENN格式及關(guān)于爆震燃燒的數(shù)值模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：為了更好地研究具有較寬尺度范圍的流動(dòng)結(jié)構(gòu),高階差分格式被越來(lái)越廣泛應(yīng)用到直接數(shù)值模擬、大渦模擬中.近年來(lái),為了提高飛行器燃燒性能,具有燃燒反應(yīng)快、距離短和熱力循環(huán)效率高等特點(diǎn)的爆震燃燒受到越來(lái)越多的關(guān)注,顯示出良好的發(fā)展前景.爆震燃燒的流場(chǎng)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,要想捕捉流場(chǎng)細(xì)節(jié),有必要使用高階格式進(jìn)行數(shù)值模擬.本文針對(duì)WENO格式的非線性權(quán)優(yōu)化,提出了一種新的映射函數(shù),并構(gòu)造了相應(yīng)的高階有限差分格式；.利用新發(fā)展的數(shù)值格式,開(kāi)展了脈沖爆震中爆燃向爆震轉(zhuǎn)變和旋轉(zhuǎn)爆震的數(shù)值模擬.基于計(jì)算結(jié)果,分析了二維旋轉(zhuǎn)爆震流動(dòng)中的不穩(wěn)定性.全文共六章,各章內(nèi)容概括如下：第一章為引言,介紹了本文相關(guān)研究工作的國(guó)內(nèi)外進(jìn)展情況.其中高階差分格式方面,著重介紹了高階有限差分格式的發(fā)展,關(guān)注了近期WENO類格式線性權(quán)與非線性權(quán)的改進(jìn)、優(yōu)化技術(shù)；爆震燃燒方面,介紹了脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)和旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬研究情況，最后簡(jiǎn)要敘述了本文的主要工作.第二章是關(guān)于高階差分格式研究.‘針對(duì)WENO格式的非線性權(quán)修正,在保證數(shù)值計(jì)算穩(wěn)定性的前提下,提出了一種分段多項(xiàng)式映射函數(shù)(Piecewise polynomial mapping function, PPM)來(lái)提高格式的分辨率,’并構(gòu)造了相應(yīng)的高階格式WENN-PPMn采用新格式,開(kāi)展了典型算例驗(yàn)證計(jì)算,并與文獻(xiàn)、實(shí)驗(yàn)或者理論解進(jìn)行了對(duì)比.進(jìn)一步文中討論了不建議使用單一函數(shù)作為映射函數(shù)的原因,以及將PPM5運(yùn)用于對(duì)稱型五階格式SWENO的可能性.最后,將五階分段多項(xiàng)式映射函數(shù)PPM5推廣到對(duì)稱型三階格式SYMNND格式上,并與Henrick等人提出的映射函數(shù)作比較,構(gòu)造了SYMNND-PPM5和SYMNND-M格式,通過(guò)典型算例進(jìn)行對(duì)比分析.第三章采用新型高階格式WENN-PPM,模擬了脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)中緩燃向爆震轉(zhuǎn)變過(guò)程.文中首先采用球頭激波誘導(dǎo)燃燒算例,對(duì)程序化學(xué)非平衡功能的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了確認(rèn)；然后通過(guò)一維爆震波數(shù)值模擬,進(jìn)行了網(wǎng)格收斂性研究；最后,選取三種不同點(diǎn)火位置,即左側(cè)壁面、0.5倍管徑和1.0倍管徑處,詳細(xì)地分析了爆震管中緩燃向爆震轉(zhuǎn)變過(guò)程,探討了不同點(diǎn)火位置對(duì)緩燃轉(zhuǎn)爆震距離和時(shí)間的影響.第四章采用新型高階格式WENN-PPM對(duì)二維和三維旋轉(zhuǎn)爆震進(jìn)行了數(shù)值模擬.二維數(shù)值模擬方面,‘計(jì)算得到了旋轉(zhuǎn)爆震波流場(chǎng)中的典型結(jié)構(gòu),分析了爆震波自持傳播機(jī)制、進(jìn)出口平面處的參數(shù)分布、熱力學(xué)循環(huán)過(guò)程和推力性能等,得到了計(jì)算工況下的爆震波傳播頻率和傳播速度；三維數(shù)值模擬方面,著重分析了曲率對(duì)旋轉(zhuǎn)爆震波流場(chǎng)的影響.第五章對(duì)二維旋轉(zhuǎn)爆震流動(dòng)中的不穩(wěn)定性開(kāi)展研究.主要包括兩個(gè)部分：第一部分分析了爆震波和斜激波后滑移線處的旋渦結(jié)構(gòu)及Kelvin-Helmholtz不穩(wěn)定性；第二部分分析了可燃混氣層和上輪燃燒產(chǎn)物接觸間斷面處的旋渦結(jié)構(gòu)及多種不穩(wěn)定性因素.第六章為總結(jié)與展望,總結(jié)了本文的主要工作和結(jié)論，并給出了下一步的研究工作.
【關(guān)鍵詞】：高階差分格式 分段多項(xiàng)式映射函數(shù) 爆震
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O643.21
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 引言12-22
• §1.1 高階差分格式研究進(jìn)展12-14
• §1.1.1 高階差分格式概述12
• §1.1.2 高階差分格式的發(fā)展12-14
• §1.2 爆震燃燒研究進(jìn)展14-20
• §1.2.1 爆震燃燒簡(jiǎn)述14-16
• §1.2.2 脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展16-18
• §1.2.3 旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展18-20
• §1.3 本文工作20-22
• 第二章 高階差分格式研究22-60
• §2.1 基本控制方程組22-25
• §2.1.1 直角坐標(biāo)系下的控制方程22-23
• §2.1.2 控制方程的無(wú)量綱化23-24
• §2.1.3 一般曲線坐標(biāo)系下的控制方程24-25
• §2.2 新型高階格式WENN-PPM25-38
• §2.2.1 WENO類格式的回顧25-27
• §2.2.2 分段多項(xiàng)式映射函數(shù)及WENN-PPM格式的構(gòu)造27-32
• §2.2.3 其他相關(guān)技術(shù)及方法32-34
• §2.2.4 時(shí)間離散方法及邊界條件34
• §2.2.5 WENN-PPM格式收斂階數(shù)分析34-38
• §2.3 新型高階格式關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)算例的計(jì)算驗(yàn)證38-47
• §2.3.1 Shu-Osher問(wèn)題38-39
• §2.3.2 M∞=4無(wú)粘圓柱繞流39
• §2.3.3 斜激波平板反射39-40
• §2.3.4 平板激波/層流邊界層干擾40-41
• §2.3.5 二維黎曼問(wèn)題41-43
• §2.3.6 激波漩渦干擾43-45
• §2.3.7 強(qiáng)激波雙馬赫反射45-46
• §2.3.8 繞25°/55°尖雙錐流動(dòng)46-47
• §2.4 關(guān)于新型高階格式的相關(guān)討論47-50
• §2.5 多項(xiàng)式映射函數(shù)向?qū)ΨQ型三階格式的推廣50-52
• §2.5.1 對(duì)稱型三階格式的基本形式50-52
• §2.5.2 新型對(duì)稱型三階格式的構(gòu)造52
• §2.6 新型對(duì)稱型三階格式關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)算例的計(jì)算驗(yàn)證52-58
• §2.6.1 一維Euler方程算例52-53
• §2.6.2 激波/層流邊界層干擾53-55
• §2.6.3 繞25°/55°尖雙錐流動(dòng)55-56
• §2.6.4 強(qiáng)激波雙馬赫反射56-58
• §2.7 本章小結(jié)58-60
• 第三章 脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)DDT過(guò)程數(shù)值模擬60-82
• §3.1 脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)述60-61
• §3.2 軸對(duì)稱化學(xué)非平衡流控制方程61-65
• §3.2.1 流動(dòng)控制方程及無(wú)量綱化61-62
• §3.2.2 熱力學(xué)模型62
• §3.2.3 輸運(yùn)系數(shù)62-63
• §3.2.4 化學(xué)反應(yīng)源項(xiàng)63-64
• §3.2.5 化學(xué)非平衡流程序確認(rèn)64-65
• §3.3 C-J爆震波理論65-68
• §3.4 脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)中DDT過(guò)程的數(shù)值模擬68-72
• §3.4.1 一維爆震波網(wǎng)格收斂性計(jì)算68-69
• §3.4.2 計(jì)算模型及計(jì)算條件設(shè)置69-70
• §3.4.3 不同點(diǎn)火位置的DDT過(guò)程模擬70-72
• §3.5 本章小結(jié)72-82
• 第四章 旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)值模擬82-106
• §4.1 旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)述82
• §4.2 二維旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)值模擬82-93
• §4.2.1 計(jì)算模型及計(jì)算條件設(shè)置82-83
• §4.2.2 二維旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動(dòng)機(jī)特性分析83-93
• §4.3 三維旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)值模擬93-104
• §4.3.1 計(jì)算模型及計(jì)算條件設(shè)置93
• §4.3.2 三維旋轉(zhuǎn)爆震發(fā)動(dòng)機(jī)特性分析93-104
• §4.4 本章小結(jié)104-106
• 第五章 二維旋轉(zhuǎn)爆震流動(dòng)不穩(wěn)定性分析106-124
• §5.1 概述106
• §5.2 滑移線處旋渦結(jié)構(gòu)與Kelvin-Helmholtz不穩(wěn)定性106-113
• §5.2.1 計(jì)算結(jié)果分析106
• §5.2.2 速度變換與速度場(chǎng)分析106-109
• §5.2.3 旋渦結(jié)構(gòu)分析109-113
• §5.3 緩燃鋒面處旋渦結(jié)構(gòu)與不穩(wěn)定性113-122
• §5.3.1 計(jì)算結(jié)果分析113-115
• §5.3.2 Kelvin-Helmholtz不穩(wěn)定性分析115-118
• §5.3.3 斜壓不穩(wěn)定性分析分析118-120
• §5.3.4 Rayleigh-Taylor不穩(wěn)定性分析120-122
• §5.3.5 小結(jié)122
• §5.4 本章小結(jié)122-124
• 第六章 總結(jié)與展望124-126
• 參考文獻(xiàn)126-134
• 附錄A134-136
• §A.1 特征矩陣134-135
• §A.2 化學(xué)反應(yīng)模型及相關(guān)系數(shù)135-136
• 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的研究成果136-138
• 致謝138

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  本文關(guān)鍵詞：基于分段多項(xiàng)式映射的WENN格式及關(guān)于爆震燃燒的數(shù)值模擬，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：264693