基于等离子体气动激励的斜劈诱导激波控制

基于弧光等离子体气动激励,采用不同的放电通道间距、放电通道数、放电直流输入电压、斜劈劈角、有无磁场作用等激励条件,实验研究了在超音速来流条件下(马赫数为2.2)斜激波位置、角度、强度的变化规律。结果表明:施加等离子体气动激励后,激波的起始位置平均前移1～8 mm,激波角平均减小4%～8%,激波强度平均减弱8%～26%。这主要是由于等离子体气动激励产生高温高压的表面等离子体层,使边界层分离点逆气流前移,改变了原有激波系结构,使原有的激波位置前移,激波角减小;同时由于局部的高温导致当地音速增大,使得当地马赫数减小,上述两个原因均可导致激波强度减弱。     

无限展长后掠翼边界层定常横流不稳定转捩分析

采用γ-Re_θt横流转捩拓展模型对NLF （2）-0415无限展长后掠机翼进行数值模拟,重点分析来流雷诺数、机翼表面粗糙度及后掠角对边界层横流不稳定性的影响.研究发现γ-Re_θt横流转捩拓展模型能够准确预测边界层定常横流不稳定转捩,计算结果与试验数据吻合较好.结果表明来流雷诺数越大、机翼表面越粗糙,横流转捩位置越靠前;随着机翼后掠角的增加,转捩位置先前移随后逐渐靠后.     

Orr-Sommerfeld方程的数值解

本文讨论用有限元求解Orr-Sommerfeld方程的方法。由于选取7阶Hermite多项式为元素的基函数和按照流体在各个区域中的不同物理特性选取元素的网格分布,保证了函数在元素节点处C³连续及计算误差的较好控制,所得的结果比以前较为准确。应用这种方法讨论Plane Poi-seuille流的稳定性问题,求得临界雷诺数R_c=5772.2218,在雷诺数从R_c到R=10¹⁰范围内较精确地计算了该流体的中性曲线。     

机翼跨声速非定常绕流IA型反命题变域变分有限元解

以文[1]提出的二维振荡机翼含激波跨声速非定常绕流I_A型反命题变分原理为基础,构建求解I_A型反命题的有限元解法。构造了三维时空可变节点有限元来捕获自由尾涡面和翼面几何形状,跨声速流中的激波用人工密度法捕获。在远场边界上采用简化的无反射边界条件,新型非定常Kutta条件被用于处理尾缘条件。用该方法,根据翼型跨声速非定常绕流翼面压力分布求解I_A型反命题,得到了NACA64A010翼型的几何形状,计算结果令人满意。     

高负荷扩压平面叶栅进口均匀性分析及改进

通过对典型平面叶栅风洞试验段的数值模拟研究了不同来流攻角和不同来流马赫数下某高负荷扩压叶栅进口周向流场的均匀性,分析了影响叶栅进口流场均匀性的主要原因,研究了改变叶栅上壁面形状对于叶栅进口均匀性的改善效果.数值结果表明:向上游倾斜的扩压平面叶栅固有结构决定了栅前周向流场的不均匀分布;随着来流攻角增大,叶栅上侧壁的通道堵塞程度增大,导致栅前速度场和方向场的不均匀性增大,来流攻角和设定值的最大偏差超过5°;通过减小叶栅上侧壁的弯曲程度可以有效提升栅前流场的均匀程度和范围,使来流攻角和设定值的最大偏差减小至2°.     

电子温度各向异性对螺旋波等离子体中电磁模式的传播及功率沉积特性的影响

采用考虑粒子温度各向异性热等离子体介电张量模型,借助磁化、均匀密度分布等离子体中电磁波的一般色散关系,在低磁场、低气压螺旋波等离子体典型参量条件下,理论分析了电子温度各向异性对电磁模式传播特性和角向对称模功率沉积的影响.研究结果表明:对于给定的纵向静磁场B₀(或波频率ω),存在一个临界波频率ω_cr(或纵向静磁场B_0,cr),当ω>ω_cr(或B₀0,cr)时,电子回旋谐波遭受的阻尼开始显著增大;相比粒子温度各向同性情形,粒子温度各向异性彻底改变了波的传播特性,即相位常数和衰减常数均出现峰值现象;在考虑电子有限拉莫尔半径效应和电子温度各向异性情形下,Trivelpiece-Gould (TG)波碰撞阻尼在整个电磁波功率沉积中占据主导地位,电子纵向温度T_e,//存在某一临界值,在此临界值处TG波功率沉积出现峰值P_abs,TG,且随着T_e,⊥/T_e,//的减小,...     

后掠机翼的横流不稳定性分析及转捩预测

后掠机翼边界层的流动稳定性及转捩对翼型的设计及优化有着重要的参考价值,而横流失稳是引起后掠机翼边界层转捩的关键因素之一.以NLF（2）-0415翼型为研究对象,采用三维可压缩Navier-Stokes方程并结合γ-Re_θt转捩模式计算了展向无限长后掠机翼的基本流场.由于原始γ-Re_θt模式只能预测流向边界层转捩,因此在原始转捩模式中添加横流间歇因子项,进而对复杂构型进行横流不稳定性转捩预测.计算结果显示,利用改进后γ-Re_θt转捩模式预测得到的后掠翼型的转捩位置与实验数据吻合较好,证明了修正的转换模式的合理性和实用性.      

锥体后速度场与压力场的测量与分析

利用全流向十七孔压力探针,测量了Re=1.5×105与Re=3.0×105（基于锥体底面直径）,攻角为0°,锥角为60°的圆锥体后流场速度与压力分布,并用烟线法进行了流场显示对比,得到了所述两种来流条件下锥体后流动速度场与压力场的详细实验测量数据.对速度与压力分布特征进行相关分析后,得到了两种来流条件下流场涡量ω与耗散熵产S_f云图.同时发现在两种来流条件下,锥体后流场可明显划分为3个区域.轴向速度V_z沿锥体轴线分布规律非常相似,均存在3个低速极值点,且锥体后流动驻点位置静压力均基本等于环境静压力.      

不同数值模式模拟黑碳气溶胶光学特性的差异分析

大气黑碳气溶胶具有强吸光能力，由于形状和混合结构十分复杂，其光学特性具有较大不确定性。使用三维仿真建模工具EMBS建立不同分形维数(Df为1.8和2.6)和混合结构的黑碳单颗粒模型，采用耦合离散偶极近似(DDA)方法计算光吸收强度(E_abs)、单次散射反照率(SSA)和光吸收截面(C_abs)，并与多球T矩阵(MSTM)和Mie散射方法的计算结果进行对比。研究发现MSTM模型的E_abs结果对包裹程度F比较敏感，而DDA模型的E_abs结果对黑碳包裹层厚度的敏感性更高。DDA和MSTM模拟结果的差异主要来源于：1)DDA和MSTM方法中黑碳聚集体和包裹层形状的差异造成E_abs和C_abs的相对偏差分别为20%和23%;2)黑碳包裹层的相对位置变化导致光学结果具有2%～4%的相对偏差。因此DDA和MSTM方法的模型形状和结构差异导致光学模拟结果可能出现较大差异。     

不同攻角三角柱双自由度风致振动响应特性研究

结构的风致振动现象在自然界和工程应用中极其常见,本文针对等边三角柱风致振动问题,采用二维非稳态数值方法研究了不同来流攻角对振动响应的影响。结果表明,三角柱在低攻角下垂直流向的振幅极低且随折减速度U*的增加变化不大;当攻角α₀?40?时,三角柱垂直流向振幅随U*的增加而上升,可观察到初始分支和上部分支。除α₀=10?外,三角柱振动折减频率f_y*随U*的增加先缓慢上升(3≤U*≤8),后稳定于1.0附近,并可捕捉到频率锁定现象。α₀=40?时,随着U*的增加三角柱尾迹由双列涡街向单列涡街的转变。     

α-Al2O3单晶的热释光和光释光特性

研究了纯α-Al₂O₃单晶的热释光发光曲线和三维发光谱，以及光释光衰变曲线，对它们的发光机理和剂量学特性进行了分析和讨论.实验观察到α-Al₂O₃单晶β射线照射后立即测量的热释光发光曲线，有峰温为76℃和207℃两个发光峰.经γ射线照射数小时后测量的三维发光谱，只有峰温207℃波长为416 nm发光峰，它与α-Al₂O₃:C晶体的发光波长基本相同，是受热激发到导带的电子与F< 关键词： 2O₃')" href="#">α-Al₂O₃ 三维发光谱 TL/OSL剂量响应     

带支撑装置的CRM-WBH模型流固耦合数值模拟

共同研究模型（common research model，CRM）机翼/机身/平尾组合体构型（CRM-WBH）是第4届AIAA阻力预测研讨会（Drag Prediction Workshop IV，DPW IV）选择的基准构型，DPW IV会议的统计分析结果显示计算结果与试验结果之间存在显著差异.采用CFD方法和流固耦合方法数值模拟了带支撑装置的CRM机翼/机身/平尾组合体模型（CRM-WBHS）的气动特性，主要目的是评估支撑装置和静气动弹性变形对CRM-WBH模型气动特性数值模拟结果的影响.通过与CRM-WBH模型CFD数值模拟结果和欧洲ETW风洞（European Transonic Wind Tunnel）测力、测压和模型变形测量结果的对比分析，表明模型支撑装置导致机翼上翼面激波位置前移，升力系数、阻力系数下降，俯仰力矩系数增加；静气动弹性变形主要影响机翼上表面激波位置和外翼处激波位置前负压，导致升力系数、阻力系数进一步下降，俯仰力矩系数进一步增加.CRM-WBHS模型的流固耦合数值模拟结果更加接近试验结果.      

高超声速边界层流动转捩研究

针对高超声速飞行器前体预压缩性所需求的气动构型,开展了具有-级压缩效果的压缩面边界层的流动稳定性分析.采用有限体积法数值求解NS方程组得到基本流场,应用当地局部平行流假设和线性稳定性理论求解了扰动波参数的特征值问题.分析了来流马赫数M_∞=6情况下二维扰动波的演化规律,并进-步关联扰动的空间放大率,结合EN方法进行了转捩预测.     

非均匀来流中斜爆轰波对扰动的动态响应特性

在斜爆轰推进系统中,经过进气道压缩的气流速度仍然很大,导致斜爆轰波前的气流难以达到均匀预混,进而对斜爆轰波系产生影响。以高空飞行条件下非均匀来流中的斜爆轰波系为对象,采用Euler方程结合氢气-空气基元反应模型,通过波角变化和波面位置偏移研究了斜爆轰的受扰动特性。采用当量比作为非均匀的表征变量,在斜爆轰波面上游引入了一个高度可变的扰动区,定义φ_A为扰动幅值,扰动区的当量比分布通过正弦函数进行模化。研究发现,随着φ_A的减小,波角减小,波面向下游移动;随着φ_A的增大,波角增加,波面向上游移动。当φ_A为负值且足够小时,可以观察到波角突变的新现象,分析表明此现象源于来流当量比非均匀作用下的重新起爆。当φ_A为正值且足够大时,被扰动区的波角处于非平衡状态,较大的当量比梯度会导致其高于理论值,而较小的当量比梯度会导致其低于理论值。对波面位置的偏移量进行了量化分析,发现波面位移随φ_A的变化仅在其为正值时是非线性的,在其为负值时是线性的,随扰动区高度的变化也是线性的。     

MnBi磁性多层膜磁光科尔效应的数值模拟

基于各向异性的平面电磁波传输理论和4×4矩阵法，计算了MnBi，Mn_0.53Bi_0.47，Mn_0.52Bi_0.44Sb_0.04磁性多层膜系列的磁光科尔旋转角、椭圆率随波长、入射角、磁性层厚度变化曲线.计算结果表明，模拟的科尔旋转角、椭圆率随波长变化规律与实验结果吻合很好；在一定波长的垂直入射下，模拟的科尔旋转角、椭圆率随磁性层厚度变化曲线出现科尔谱极大；在磁性层厚度一定的情况下，当入射光以某一角度 关键词： 4×4矩阵法 磁性多层膜 磁光科尔谱 介电张量     

铬原子束横向一维激光冷却的蒙特卡罗方法仿真

激光汇聚铬原子沉积实验中,铬原子束准直度的好坏非常重要.利用蒙特卡罗随机思想选取原子轨迹初始条件,将⁵²Cr原子以外的其他同位素、纵向速度分布和横向发散角等因素综合考虑,对铬原子束横向一维激光冷却进行了优化分析.经过与均匀取值法比较,这种方法能够更好地体现原子运动的不确定性,挑选出不参与冷却过程的同位素,使考察界面内原子束的横向位置分布更好的符合实验结果.结果显示,冷却过程中其他同位素的存在使原子束横向位置分布的中心最大值减小9.3%,半高宽增加11%,并且增加轮廓曲线的基底. 关键词： 激光冷却 蒙特卡罗方法 铬原子束     

D→Klv～l衰变过程的研究

用光锥QCD求和规则研究D→Klv～_l衰变过程，首先计算D→K跃迁形状因子，通过构造新的关联函数，消除了twist-3波函数的不确定性给计算结果所带来的影响，从而使计算结果更加精确. 计算得到的分支比与最近的实验数据相一致. 关键词： QCD光锥求和规则 D介子半轻衰变 分支比 形状因子     

CH4/空气简化动力学机理数值验证

选择绕圆柱预混燃烧算例，验证CH₄/空气三种简化动力学机理（16s41r、15s19r和53s325r）.考虑均匀来流，忽略湍流和湍流与燃烧相互作用以及燃料扩散效应，假设层流有限反应速率，采用保自由流5阶WENO格式求解多组分Euler方程组，得到CH₄/空气预混燃烧流场温度等值线、沿驻点线压力和温度及其CH₄、CO和CO₂质量百分数分布.结果表明：三种简化动力学机理给出的流场均出现弓形激波和火焰面，弓形激波和火焰驻点距离及其形状、诱导区宽度和简化动力学机理相关.当圆柱直径增大，弓形激波和火焰向圆柱上游移动，对应的驻点距离均增大，诱导区宽度变短，点火延时变小，但火焰和弓形激波位置次序未变化.53s325r模型要比16s41r模型和15s19r模型精度要高，点火延时覆盖的压力和温度范围也较宽，所有简化机理均未完全反应，在较大圆柱直径下游达到化学平衡.     

一维离子导体α—LiIO3中空间电荷涨落导致的光衍射现象的理论解释(Ⅰ)——各向异性模

实验观察到,在沿α-LiIO₃的c向加不太强的静电场后,当一激光束接近垂直于c轴地通过晶体后,会产生具有许多特异性质的广角幅衍射带。这时c向电流引起晶体内电荷密度涨落δρ(r)和伴随的内场δE(r),通过线性电光效应,导致介电张量δε_ij的涨落。根据实验事实,我们假定δρ(r)=δρ(x,y)与c向坐标z无关,因而在晶体中形成了各向异性的相位光栅。由此,推导出的衍射效应定量地或定性地解释了观测到的现象,包括:衍射光的偏振面转90°,衍射带强度分布的不对称性以及强度极小的存在及其角位置的确定;两种绝对构形的晶体产生的衍射带的不对称性呈现左右相反的关系;带的形状和其相对于透射光斑的位置的确定等。理论中没有引入任何参数,而且首次推定静场的电光张量元γ₄₂γ₄₁之比值为1.6。 关键词：     

二维颗粒流从稀疏态到密集态的临界转变

研究了斜槽中的二维颗粒流由稀疏到密集转变的临界现象.在二维颗粒槽的入口流量Q₀和出口尺寸d固定的条件下，记录并统计了稀疏流转变为密集流所经历的时间.研究发现，在统计时间内转变不发生的概率C(t)随时间指数衰减，其衰减的特征时间尺度α^-1(d)可以很好地由幂律函数a(d_c-d)^-γ来拟合，其中d_c为临界开口尺寸.此临界尺寸的存在确定了稀疏流到密集流转变的临界现象. 关键词： 颗粒物质 颗粒流 非平衡态相变 几何相变