本文關(guān)鍵詞：切割網(wǎng)格方法及激波與氣泡相互作用研究

  更多相關(guān)文章： 可壓縮流動(dòng) 兩相流 網(wǎng)格切割方法 激波 氣泡塌陷

【摘要】：本文針對(duì)可壓縮流動(dòng)中具有界面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化的流動(dòng)問題,發(fā)展了一種具有高分辨率、數(shù)值健壯性好、能夠處理大密度比的可壓縮兩相流動(dòng)的切割網(wǎng)格方法,并將其用于強(qiáng)激波誘導(dǎo)的氣泡塌陷問題。主要工作如下：(1)發(fā)展了一種新型網(wǎng)格切割方法,可有效地處理含界面拓?fù)渥兓亩S可壓縮兩相流問題。文中提出了一種新的界面非結(jié)構(gòu)單元生成策略,避免了由于界面切割笛卡爾單元而形成小單元,且易于處理大的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化。同時(shí)還提出了一種Level-Set的再初始化方法,避免了在網(wǎng)格解析度不高時(shí)傳統(tǒng)的再初始化方法與守恒型界面處理方法耦合后所造成的壓力和密度嚴(yán)重失真。大量的驗(yàn)證算例(包括激波同He氣泡、SF6氣泡作用問題,氣泡塌陷問題,水下爆炸問題等)證實(shí)了該算法的可靠性。(2)針對(duì)典型可壓縮兩相流動(dòng),對(duì)比了切割網(wǎng)格方法、修正的虛擬流體方法以及擴(kuò)散界面方法等數(shù)值方法的性能,如界面位置收斂精度、質(zhì)量守恒性、界面分辨率和計(jì)算效率。數(shù)值測(cè)試算例包括單模界面的Richtmyer-Meshkov不穩(wěn)定性,激波同SF6氣柱作用,水中氣泡的Rayleigh塌陷和激波誘導(dǎo)的塌陷。(3)研究了附著剛性壁面二維氣泡在初始平面激波誘導(dǎo)下產(chǎn)生塌陷的動(dòng)力學(xué)過程。通過研究發(fā)現(xiàn)了三種典型的流動(dòng)模態(tài),并給出了三種模態(tài)隨初始激波強(qiáng)度和初始?xì)馀菪螒B(tài)的變化相圖。進(jìn)而分析了各模態(tài)典型的波系結(jié)構(gòu)和氣泡演化過程,探討了初始激波和初始?xì)馀菪螒B(tài)對(duì)模態(tài)的影響特性。揭示了初始參數(shù)對(duì)射流最大速度、水錘激波強(qiáng)度、壁面壓力和塌陷時(shí)間的影響規(guī)律,還分析比較了軸對(duì)稱塌陷中壁面壓力和塌陷時(shí)間同二維問題的不同。(4)研究了二維橢圓氣泡在初始平面強(qiáng)激波作用下的射流發(fā)展和氣泡塌陷過程。通過研究發(fā)現(xiàn)了兩種典型的氣泡演化模態(tài),給出了初始激波強(qiáng)度和橢圓半長(zhǎng)軸比對(duì)模態(tài)的影響,分析了相應(yīng)的典型波系結(jié)構(gòu)。研究發(fā)現(xiàn)在橢圓氣泡塌陷過程中,出現(xiàn)了不同于球形／柱形氣泡的波系結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)了側(cè)向水錘激波、氣泡側(cè)面與射流入口附近形成的小激波和射流出口附近形成的小激波,進(jìn)而解釋了小激波出現(xiàn)的原因。文中還揭示了射流頭部不穩(wěn)定性的發(fā)展規(guī)律,分析了渦量和環(huán)量的演化機(jī)理。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O359

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 M.A.ULLAH;高文斌;茅德康;;Numerical simulations of Richtmyer-Meshkov instabilities using conservative front-tracking method[J];Applied Mathematics and Mechanics(English Edition);2011年01期

，

本文編號(hào)：1271374