一、超音速流体放大器数值模拟（论文文献综述）
郭璐彬[1]（2021）在《超音速燃烧系统燃气温度多尺度建模与控制策略研究》文中进行了进一步梳理近年来随着科技的不断发展,我国在航空航天领域取得了极大的进步,但在航空发动机领域却与世界先进水平存在着不小的差距。作为模拟航空发动机的超音速燃烧系统,它的性能的好坏直接关系到动态温度校准的准确度和高速飞行器试件安全测试的可信度,从而不仅对航空领域的型号研制、科研、试验和生产产生重要的影响,而且也直接影响着高速飞行器的安全性。因此,对超音速燃烧系统的燃气温度进行控制研究具有重要的意义。首先,针对系统核心的供油子系统、供气子系统及系统燃烧室,分别对其进行建模。对供油子系统进行建模时,分为变频泵控工作模式与旁路比例阀控工作模式;接着对供气子系统进行建模;最后建立了系统燃烧室的集总参数模型。其次,使用经验模态分解对系统燃气温度的多尺度特性进行了分解,为了进一步研究燃气温度中噪声的多少,在燃气温度中加入幅值信噪比分别为5、10、20的高斯噪声信号,对其分解后进行对比分析,结果表明燃气温度中的噪声信号非常少。在此基础上,基于Elman神经网络,结合样本熵与思维进化算法对燃气温度建立了预测模型,模型的平均绝对误差为0.1472,能够很好地预测燃气温度。最后,对超音速燃烧系统的燃烧温度进行控制策略研究。针对燃气温度容易受到外界环境温度变化、空气流量变化及工况变化等因素影响的特点,提出了以燃油流量为内环、以燃烧室燃气温度为外环的串级控制方案,分别采用模糊PID预测控制与滑模预测控制算法对系统进行控制,实现了不同控制策略时的多种串级控制策略,并对控制策略进行了仿真分析,仿真结果表明:滑模预测控制算法的串级控制的响应时间与超调量均优于模糊PID控制算法串级控制。本研究成果可以显着提高超音速燃烧系统的控温速率和控温精度,提升超音速燃烧系统的总体性能,保证高温高热领域和航空航天领域高端装备的性能水平。
张鹤[2]（2021）在《独立粗糙元条件下高超音速钝锥边界层感受性机理研究》文中研究指明高超音速边界层层流-湍流转捩会导致高超音速边界层状态的改变,这直接影响到高超声速飞行器的飞行控制、推进、热防护等方面性能,因此对高超音速边界层转捩的机理研究对高超音速飞行器研制十分必要。感受性作为高超音速边界层转捩的初始阶段,是指外部的扰动导致边界层内扰动波激发和演化的过程,它直接决定了边界层转捩的初始条件,因此感受性研究是揭示层流-湍流转捩机理的关键环节。边界层感受性受多种外源扰动因素的影响,这些扰动源主要分为自由来流扰动和壁源扰动,两者都会诱发边界层转捩。在高超音速飞行器实际飞行过程中受到多种扰动因素的影响,而多种扰动形式共同耦合作用下高超音速边界层转捩机理仍是一个有待深入系统研究的课题,因此,本文研究了独立粗糙元对自由来流连续慢声波扰动作用下边界层内扰动波激发及演化过程以及边界层感受性中壁温效应,主要包括以下几方面。（1）本文利用高阶精度有限差分法直接对二维守恒形式NAVIER-STOKES（N-S）方程进行求解,主要采用了Steger-Warming流通量矢量分裂法对对流项分裂为正、负通量项,利用五阶WENO格式对正、负通量项进行离散,并采用三步三阶TVD Runge-Kutta格式进行时间推进,同时利用六阶精度中心差分格式对粘性项进行离散,最后验证了该数值方法的有效性性并确定计算模型以及边界条件。（2）基于上述高阶精度有限差分方法对高超音速钝锥绕流流场进行数值模拟,通过压强、密度、速度和温度等流动特征来研究流场的特性,并分析壁面摩擦系数和热流密度等参数进行高超音速流场气动热力学特性的研究,讨论独立粗糙元对高超音速流场及边界层感受性影响。（3）进一步在高超音速流场中引入自由来流连续慢声波扰动,分析自由来流连续慢声波扰动下高超音速独立粗糙元流场的响应以及边界层扰动波的演化,采用傅里叶频谱分析方法讨论了边界层内扰动波模态演变,对比分析独立粗糙元条件下和光滑壁面条件下对高超音速流场的响应特征以及边界层感受性,得出自由来流连续慢声波扰动下独立粗糙元对高超音速边界层感受性的影响规律。（4）基于独立粗糙元条件下自由来流连续慢声波扰动对高超音速流场的作用特征,选取壁温Tw=200K、Tw=450K、Tw=650K及Tw=850K作为研究条件,研究不同壁温条件下自由流脉冲慢声波扰动流场的响应,分析了独立粗糙元条件下边界层内扰动波的生成及演化过程,重点分析自由流脉冲慢声波扰动作用下高超音速独立粗糙元边界层感受性中壁温效应。
任建颖[3]（2020）在《喷嘴挡板式压电气动微阀流量特性的研究》文中进行了进一步梳理随着工业强基工程的实施,我国在信息技术、高端装备、新材料和生物医药等领域有了新的突破和发展。其中气动技术和产品在产业结构转型调整和创新能力提升进程中发挥了重要作用,同时也对其自身提出了更高的要求。新型气动元件的研发,低碳气动技术的应用迫在眉睫,气与电的融合创新也是气动技术的发展方向所在。在智能制造的大背景下,基于气-电融合,气动元件智能化、微型化的趋势与需求,本论文利用压电晶体响应快、功耗低、出力大等优势,设计加工了一种喷嘴挡板式压电气动微阀样机。采用数值模拟和试验研究方法对该压电气动微阀在不同工况和不同结构参数下的流量特性进行了研究分析,为喷嘴挡板式压电气动微阀的研发制造提供了重要理论依据。本论文的主要研究内容如下:第一章,介绍了压电气动微阀的研究背景和意义;简述了压电驱动技术的研究概况和应用;阐述了压电微阀的国内外研究现状和喷嘴挡板阀口流动特性的研究概况。第二章,简述了空气动力学方面的知识;对压电原理做了简要概述;介绍了计算流体力学的基本概念和有关知识。第三章,对压电气动微阀进行了设计、制作和封装,并搭建了试验平台;初步探究了压电气动微阀的常闭功能特性;实际测试了压电气动微阀在不同入口压力、不同驱动电压和不同入口直径条件下的流量特性。第四章,对样机模型在特定工况下的阀口流场特性进行了仿真分析;基于阀口喷嘴结构参数、入口直径、驱动电压以及入口压力的变化,开展了压电气动微阀流量特性的研究和有关流场分析工作。
黄庆平[4]（2020）在《Ma0-2几何可调进气道特性分析及数学建模》文中提出进气道性能的优劣对推进系统的综合性能发挥着至关重要的作用,对于宽马赫数运行的战斗机,要求进气道在飞行包线内不同工作点都能够稳定高效的运行。在来流条件变化时,需要进气道实时调节以满足不同来流条件的性能需求。同时要实现战斗机在不同来流马赫数下稳定运行,需要有效的推进系统一体化控制,推进系统一体化控制要求控制系统能时刻感知进气道的出口性能参数,这就要求建立准确而具有实时性的进气道数学模型。为了解决进气道性能不足的问题,本文设计了一种综合斜板角度调节,辅助进气门调节以及辅助放气门调节的二元变几何进气道,通过上述调节手段,使得进气道性能得到明显提升。针对现有进气道数学模型大多通过物理规律建模,或者通过计算流体力学方程简化建模,亦或是基于CFD数值计算但范围较窄的建模,本文建立了一种运行在Ma0-2范围内的进气道模型,并基于不同任务点性能需求给出了进气道模型调节规律。本文首先给出了二元变几何进气道设计的一般方法,采用基本气动关系和CFD数值计算相结合的方法,设计了Ma2设计点的基准型面,通过斜板角度调节获得了非设计工况点的几何型面,并设计进气门和放气门使得进气道满足不同工况的流量需求。保证了进气道亚声速范围总压恢复系数不小于0.94,在超声速范围高马赫数下不小于0.85的要求,同时在不同来流条件下满足流量需求。在此基础上分别研究了进气道在亚声速范围内,跨声速范围内,以及超声速范围内不同影响因素对进气道性能参数的影响规律。其次针对进气道模型引入优化的拉丁超立方方法设计合理的数值计算工况点,分别采用响应面分析法和径向基神经网络建立了亚跨声速范围的进气道数学模型,模型输入参数有来流马赫数,来流高度,进气门开度,进气道反压,输出参数为进气道流量系数,总压恢复系数以及阻力系数。通过比较验证发现对于流量系数和总压恢复系数的建模两种方法误差都较小,在5.5%以内,而对阻力系数建立的模型相对误差在高马赫数下较大,但绝对误差仍较小,在超声速范围内通过流场分析和数值计算拟合相结合的方法,建立了进气道流量系数和总压恢复系数的模型,模型误差较小在2%以内。最后分析了进气道在不同飞行任务下控制规律的获取方法,根据建立的数学模型以及已有的执行机构控制框图,建立了基于马赫数控制的进气道控制系统模型,并对不同任务点下进行了仿真验证。研究发现建立的进气道控制模型能较好地描述进气道的动态调节过程,具有良好的实时性,对推进系统一体化控制建模具有一定的参考价值。
雷凡[5]（2020）在《磁化感应耦合放电等离子体产生数值模拟研究》文中指出针对高超音声速飞行器在参与临近空间中的飞行活动时会与外部大气层发生摩擦并在其外部表层产生一种包覆的特殊物质——“等离子鞘套”,此物质可能会直接使飞行器信息通信和飞行探测过程中的信号产生严重程度的畸变,导致信息系统特性发生很大程度的改变,以及物理特性也会发生很大程度改变,甚至可能会直接导致信息通信“黑障”等问题相继产生,飞行器与临近地面间的信息通信以及探测信号线的接收等都会严重受到此物质的影响,因此对于研究等离子鞘套与电磁波相互作用以及等离子体中与鞘套物理性质相关联的物理科学问题就显得十分重要,从而需在地面再现此等离子体环境并展开相关实验研究工作,但目前由于地面装置产生的等离子体很难具有真实等离子体鞘套特性以及高电子密度等相关特点,故提出采用一种给感性耦合等离子体放电装置外部加入恒定静磁场的方法,即磁化感应耦合等离子体（Magnetic Inductively Coupled Plasma,MICP）放电方式来探索实现高密度特点的等离子体环境,使在地面再现真实临近空间等离子环境成为可能。本文主要研究内容和贡献如下:1、设计了一台射频动态可控的等离子体发生装置,实现等离子体电子密度的动态可控方法。在结构设计方面,辐射屏蔽处理以及冷却处理等方面进行了全新改进设计,并且利用微波干涉法以及朗缪尔双探针诊断法,对在不同外部条件下所产生的平均动态等离子体电子密度进行了诊断对比;另外,利用不同频率波形信号发生器实现等离子体电子密度的动态性,并验证所得到的动态等离子电子密度变化频率与施加在等离子体负载上的波形信号变化频率是否一致。最后表明,所设计的射频动态可控等离子体发生装置实现了等离子体动态可控性,并利用微波干涉法以及朗缪尔双探针,对在不同条件下所产生的平均动态等离子体进行了诊断与对比,发现两种方法诊断的等离子体电子密度误差在一个数量级内,并且所产生的动态等离子电子密度变化频率与施加在等离子体负载上的波形信号的自身变化频率相一致,吻合结果较好。2、建立ICP放电装置的二维轴对称流体力学模型,并利用相关理论方程来描述其放电过程,比如电子质量守恒方程、电子间的能量守恒方程等,然后对ICP放电进行建模仿真计算,对不同放电功率等条件下ICP放电物理特性进行研究,并与ICP实际放电实验结果对比。结果发现,随着放电功率和气体压强的不断增加等离子体电子密度也随着增加,实验与仿真对比后,两者数值误差保持在一个数量级内,仿真模拟的正确性以及可靠性得到验证。此外,在前面的基础上进一步优化改进ICP放电模型外观设计和相关参数,同样根据质量守恒方程等理论对ICP放电进行建模仿真计算,从电感线圈设计入手对ICP放电物理特性进行相关分析研究。研究结果表明,不同电感线圈的设计等条件下都存在最佳放电状态,此时得到的等离子体电子密度最高。3、建立MICP放电的二维轴对称流体模型。根据相关粒子方程对MICP放电产生的原理及方法进行叙述,与ICP放电区别是MICP受外加恒定静磁场的相关影响,等离子体性质由各向同性变为各向异性,对MICP放电进行建模与数值仿真,在不同输入条件以及不同外部静磁场条件下MICP放电物理特性进行研究。研究结果表明,随着放电功率和气体压强不断增加,等离子体电子密度也随着增加,另外与ICP放电进行对比,得到等离子体电子密度得到了明显提升,且等离子体电子密度在腔体内部分布的形状也发生了很大变化。综上所述,在ICP放电装置外加恒定静磁场方法为进一步提高等离子体电子密度提供可能,并且在地面再现真实临近空间等离子体环境提供了一种新的产生实现途径。
王亮[6]（2020）在《突出煤粉-瓦斯固气两相流动力学演化规律研究》文中认为煤与瓦斯突出是一种极其复杂的矿井动力灾害,突出发生时,大量破碎煤粉和瓦斯快速向采掘空间抛出,抛出的煤粉和突出冲击波会对人员、设施等造成伤害。突出发生后,井巷内聚集的大量高浓度瓦斯还可能导致瓦斯爆炸等二次灾害。由于突出机理的复杂性,人们目前还无法对其进行完全预防和控制。本文在现有研究成果的基础之上,重点研究了突出煤粉-瓦斯固气两相流动力学演化规律,阐明了突出动力现象在短时间内的破坏效应,以期进一步完善煤与瓦斯突出灾变演化规律,为突出矿井的防灾、抗灾和救灾提供基础理论依据。本文理论分析了煤与瓦斯突出冲击波的形成过程和传播规律以及突出煤粉-瓦斯固气两相流的运移规律;设计构建了突出煤粉-瓦斯固气两相流物理模拟试验系统,并试验研究了不同条件下突出煤粉-瓦斯两相流的传播演化规律;通过EDEMFLUENT耦合实现了突出煤粉-瓦斯两相流数值模拟。在本文的研究中,理论分析、试验研究和数值模拟结果互为验证,主要研究成果如下:（1）建立了煤与瓦斯突出冲击波理论模型,依据激波管理论推导了突出冲击波强度表达式,可以直接用于计算分析冲击波强度、冲击波发展速度、冲击气流速度等动力学参数。理论研究表明,突出冲击波波阵面相对于波前气体的运动速度是超音速的,并且冲击波强度越大,其传播速度越大;根据初始瓦斯压力和突出冲击波强度,可以计算出煤粉-瓦斯固气两相流等效音速;井下巷道系统的布置形式对突出冲击波致灾结果的影响很大。（2）通过分析突出煤粉-瓦斯固气两相流在不同流动阶段的流型,表明固相在整个突出过程既存在极稠密状态也存在极稀疏状态,分层流是突出煤粉-瓦斯两相流的主要形式。对突出煤粉在不同阶段的受力情况进行分析后得出,不同粒径煤粉的受力状态是不同的。当煤粉粒径较小（如0.1mm）时,曳力对煤粉运动的影响为主;而当粒径较大（如10mm）时,重力也是一项重要的作用力。由于固相颗粒中的压力形成原理和气相有明显的区别,固相无法完全进行流态化分析,突出煤粉-瓦斯两相流运移除了遵守气体三大守恒定律,还遵守组分守恒定律。（3）基于相似理论,设计构建了突出煤粉-瓦斯固气两相流模拟试验系统。研究提出突出煤粉-瓦斯两相流的运动可分为两个进程,进程一为突出煤粉-瓦斯自突出腔体内突然抛出的过程,进程二为突出两相流在巷道内的高速运移过程。在进程一中,高压瓦斯的弹性能为动力源,选用马赫准则;在进程二中,气体的粘性力为主要影响因素,选用雷诺准则。针对传统的纹影仪无法观测圆形试验管道内流场的问题,对纹影仪光路系统进行了改进,实现了对圆形模拟巷道内突出冲击波传播过程的观测。利用所研制的试验系统,可以进行高瓦斯压力、高密相煤粉的突出两相流动力学演化规律试验研究。（4）制备试验煤粉并对其进行了基础参数测定和分析。工业分析表明随着煤粉粒径的减小,灰分逐渐增大,这表明煤粉在粉碎过程中有某些特定成分更容易成为细小的颗粒,这些成分中无机物占比更大。电镜扫描结果表明煤粉颗粒表面存在着大量更微小的碎颗粒和凹陷区域,他们天然地作为小支撑结构阻止颗粒的进一步接触。吸附常数测定表明随着煤粉粒度的增大,Langmuir体积常数变化不大,说明在本文试验尺度下粒径的大小变化对瓦斯吸附能力影响不显着。但是Langmuir压力常数在粒径增大的情况下有较为显着的增长,表明大粒径下甲烷分子从表面移动到颗粒内部的路径增长,阻力增大。（5）利用自主研制的试验系统,进行突出煤粉-瓦斯两相流模拟试验。试验结果表明,突出冲击波波阵面首先存在加速阶段,冲击波超压最大时波阵面达到最大速度,然后衰减,衰减趋势先慢后快。煤粉的运动规律与波阵面类似,也存在加速阶段。突出冲击波的传播速度远大于煤粉的运移速度,但煤粉冲击压力远大于冲击波压力。（6）改变试验条件,进行了不同初始瓦斯压力、不同煤粉粒径、不同突出口径和不同煤粉装载比条件下的物理模拟试验。试验结果表明,初始瓦斯压力越大,突出冲击波波阵面和煤粉的速度、压力以及形成的冲击力越大,并且增加比例与瓦斯压力增加的比例基本一致。煤粉粒径越小,突出冲击波波阵面和煤粉的各项动力参数越也大。突出口径越大则冲击波压力越大,但是突出煤粉总量却在60mm突出口径时最大。试验中突出腔体内煤粉装载比为0.5时,突出动力现象比煤粉满载时有明显增强。（7）现场突出煤粉在巷道内沉积的分选性在实验室模拟中很难出现,甚至可能出现规律相反的现象,本文对此进行了理论建模分析。在突出现场,突出煤粉和突出瓦斯量极大,持续时间长,煤粉会经历加速、匀速、减速三个过程。在实验室突出模拟中,煤粉可能只有加速和减速两个过程。通过设置合理参数代入理论公式,很好地解释了实验室模拟与现场实际关于煤粉分选性的矛盾。（8）构建了EDEM-FLUENT耦合模型,实现了突出煤粉-瓦斯两相流的数值模拟。模拟结果表明,煤粉在短时间内（几十毫秒）得到快速加速并趋近于最高速度,速度可以达到60m/s。煤粉速度与粒径呈现很好的反比例关系。与理论计算相比,数值模拟中颗粒初期加速度较慢,随后其加速度增长较快,但两者总体运动趋势一致。突出腔体内的煤粉堆积角约为21°,远小于煤粉自然堆积角,符合煤与瓦斯突出一般现象。在数值模拟条件下,突出煤粉的分布无分选性,与物理模拟试验结果一致。数值模拟的突出冲击波超压与物理模拟试验结果相差不大,误差在10%以内,且巷道内的压力变化是在瞬间完成的。在空间关系上,距离突出口最近的位置压力并非最大,压力最大位置出现在距离突出口一定位置处。
尹俊辉[7]（2020）在《基于高效有限元方法的复杂动力学问题研究》文中认为先进电子技术对电子设备的性能要求日益增长,传统的电子设备设计方法已不能够满足当前电子设备中的高密度、高性能、高可靠性的要求。为了从整体性能上设计最优电子设备,除了保证主要电参数性能之外,还需要对散热、振动等可靠性进行分析,即充分考虑电子设备的结构位移场、温度场、电磁场、流场等。结构位移场在电子设备的性能分析中起着至关重要的作用,一方面结构的可靠性和稳定性在电子设备的设计中很重要,为了设计高可靠性和稳定性的电子设备,有必要了解它们在当前设计中的不稳定性;另一方面,在外部载荷作用下,电子设备关键结构会产生变形,导致电磁场的边界条件改变,进而影响电性能的实现。采用仿真技术对电子设备结构可靠性和位移场进行预先分析,是一种经济而有效的手段。因此,需要开发用于电子设备的CAD/CAE集成的动力学分析快速设计系统。本文开发了一款用于电子设备动力学分析的软件-MCS,为电子设备结构可靠性和位移场的预先分析提供了有效的仿真工具。论文以CAD/CAE集成设计环境技术、准确快速的振动分析求解技术、精确高效的流场求解技术、流固耦合技术为重点研究内容,主要工作包括以下几个方面:1、开发了基于有限元方法的三维动力学分析仿真软件。该软件采用C++编程实现,包含实体建模、网格划分、动力学模拟器、后处理四大模块。其中实体建模支持快速建模和参数化建模。网格划分支持四面体网格、曲网格、边界层网格、混合网格等,且具有局部加密功能。动力学模拟器包括自由振动分析,随机振动分析,流场分析以及用于辅助流场分析的静力分析模块。后处理模块具有三维场、二维表面场以及曲线显示功能。利用该软件可实现电子设备结构可靠性和位移场的预先分析。2、开发了具有统一数据架构的CAD/CAE集成振动分析快速重设计系统。该系统可以缩短设计-分析-重设计过程的周期。在此设计系统中,设计人员可以同时、快速、自由地完成组件设计和性能分析,而无需使用两个不同的软件或两个界面环境。数值实验结果表明,在保证计算精度的同时,MCS软件的分析设计效率要高于商业软件。3、提出了一种改进的隐式重启Lanczos迭代方法用于自由振动分析,并结合虚拟激励法实现了随机振动分析。改进的隐式重启Lanczos迭代方法通过引入频谱变换把低频段的固有频率求解问题转换到高频段的迭代求解。而且该方法只需在Lanczos迭代之前构造一次预处理子。虚拟激励法被应用于基于振型叠加法的随机振动分析,提高了振动分析的效率。数值实验结果表明本文提出的方法在计算性能上全面超越了传统Lanczos迭代方法,而且在性能上也要优于商业软件ANSYS。4、建立了基于三层预处理子的大型线性系统的快速求解技术。根据多层预处理子的概念,提出了用于PCG方法的三层预处理子。该预处理子包括基于高阶叠层基函数的p型多重网格预处理子,基于处理病态稀疏线性系统的MFBIC预处理子以及基于位移三个方向分量的块雅克比预处理子。数值实验结果表明本文提出的快速求解技术具有与基本方法以及商业软件相当的精度,并且在求解性能上有着明显的优势,包括计算时间和内存需求。5、建立了基于曲网格的流场分析DG方法和流固耦合分析方法。首先对流场基本方程和DG方法进行了简单的阐述。然后研究了从真实的曲单元到标准参考单元的几何变换。基于逆变速度提出了固壁边界条件和HLLC通量格式在曲单元中的通用实现方法,该技术不需要复杂的几何边界信息,并且易于实现。数值实验结果表明曲网格DG方法可以在适当粗的非结构化网格上获得合理的精度。最后结合静力学分析初步实现了流固耦合分析。6、提出了高效率曲网格DG方法。首先基于凸出和凹陷曲单元与直单元之间的几何关系,利用数值解的光滑性提出了一种无需曲单元体积分的曲网格DG方法。然后基于物面法向量以及表面法向量的Jacobian关系,提出了改进的曲网格DG方法。在该方法中,不仅避免了任何曲单元上的体积分,而且不需要沿曲面边界的面积分。数值实验结果表明改进的曲网格DG方法具有和普通曲网格DG方法相当的高阶精度。
李海侠[8]（2020）在《粗糙元诱导下的高超音速流场响应及边界层感受性》文中认为高超音速边界层状态（层流-湍流）的改变会直接影响到高超声速飞行器的飞行控制、推进、热防护等方面。因此,对高超音速边界层转捩的研究十分必要。高超音速边界层转捩的第一个阶段和必然经过的阶段称为感受性。感受性是指边界层对外部扰动的响应阶段,此过程外部扰动激发边界层内扰动波沿流场向下游移动。感受性的研究是揭示边界层转捩机理的基础。感受性受多种因素影响,主要分为自由来流扰动和壁源扰动。自由来流扰动对边界层感受性的影响在之前已经通过理论、实验和数值模拟方法进行了大量的研究。壁源扰动对边界层内的流动结构的破坏更加直接,对边界层感受性的存在显着的影响,会诱发边界层转捩。已有研究表明,壁面粗糙元可以对高超音速飞行器的减阻降热起到良好作用,并且另边界层变得更加稳定。然而,多种扰动形式作用下高超音速边界层转捩机理尚未弄清楚,需要对此进行深入研究。因此,本文以壁面粗糙元为研究对象,主要研究壁面粗糙元对自由来流扰动作用下边界层内扰动波激发及演化过程。本文利用高阶精度有限差分格式对时间项、粘性项以及对流项进行离散。具体采用三步三阶TVD Runge-Kutta格式进行时间推进,采用S-W流通量矢量分裂方法将对流项分裂为正、负通量项,之后采用五阶WENO格式对分裂后的正、负通量项进行离散。利用六阶中心差分格式对粘性项进行离散。基于上述高阶精度有限差分方法对高超音速钝锥绕流流场进行数值模拟,分析了壁面粗糙元（分布式粗糙元）对高超音速定常流场内流动结构的影响,并对比了光滑壁面与粗糙元壁面对高超音速流场及边界层影响。向高超音速定常流场内引入自由流脉冲慢声波,揭示了自由流脉冲慢声波扰动扰动在边界层内的传播过程。利用快速傅里叶变换方法,研究边界层内不同模态扰动波的演化的作用机理。基于壁面粗糙元对高超音速定常流场的作用机理和自由流扰动对壁面粗糙元作用下非定常流场的作用机理,考虑不同壁温条件下（Tw=200K、450K、650K、850K）壁面粗糙元对高超音速定常流场的作用机理,以及壁面粗糙元对自由流慢声波作用下边界层内扰动波的激发及演化过程。
马龙泽[9]（2020）在《底排点火具非稳态燃烧特性研究》文中进行了进一步梳理底部排气弹出炮口瞬间,底排装置经历强瞬态降压扰动,底排药剂振荡燃烧甚至熄火,点火具继续对底排药剂进行点火,但点火延迟时间不一致导致底排弹落点散布大,严重影响了大口径火炮的远程精确打击能力。为提高底排药剂点火一致性,必须清楚地了解底排装置快速降压过程中点火具燃烧火焰对底排药剂点火过程的内在物理机制,以及点火延迟时间不一致的影响因素。本文以快速降压条件下,底排药剂瞬间熄火,点火具对底排药剂进行点火这一过程为重心,多角度多层次地开展了底排点火具非稳态燃烧特性的实验和理论研究。主要研究内容和成果如下:（1）不同工作环境中底排点火具燃烧特性的实验研究采用高速录像仪对不同孔径和装载不同烟火药的7种三类点火具在大气环境中的稳态燃烧特性进行了实验研究,然后搭建了快速降压实验平台,观测了不同烟火型点火具的非稳态燃烧特性,获得了多角度观测结果。结果表明:常压下,镁/聚四氟乙烯（MT）点火具和硝酸钡（Ba（NO3）2）点火具燃烧射流主体为高温燃气,主要以热对流方式对底排药剂点火,底排药剂燃烧符合“平行层”燃烧规律,而氢化锆/氧化铅（Zr H2/Pb O2）点火具燃烧射流主要为凝聚相粒子流,主要以热传导方式实现点火,会严重破坏底排药剂的“平行层”燃烧规律。快速降压条件下,MT点火具和Ba（NO3）2点火具火焰脉动小,抗扰动能力强,但MT点火具的工作持续能力强于Ba（NO3）2点火具,而Zr H2/Pb O2点火具燃烧射流首先出现的是凝聚相粒子流,降压结束后才出现气态火焰,且工作持续能力较弱。（2）底排点火具稳态燃烧特性的数值研究在实验基础上,开展了二维MT烟火药柱和三维MT烟火型六孔点火具稳态燃烧特性的数值研究,揭示了MT烟火药燃烧射流场特征参数的分布规律。结果表明:MT烟火药柱燃烧时,随着压力增大,反应速率增大,CF2分布核心和Mg+CF2=Mg F2+C的反应核心往下游移动,C分布核心和C-C结合反应核心由一个中心反应核心分裂后,在反应区两侧形成一对小的反应核心。MT烟火型六孔点火具燃烧时,其三维燃烧流场沿轴向由射流会聚区和射流联合区构成,且射流会聚区中每股射流在喷孔上方都存在一个势流核心区。六股燃烧射流的势流核上方温度最高,势流核周侧速度最大。在射流会聚区,动量、能量和组分从每股射流向中心传递扩散。在射流联合区,中心轴线上速度、温度和组分质量分数最大,不同横向剖面参数分布表现出相似性,射流呈单股自由射流特征。（3）快速降压条件下底排点火具非稳态燃烧特性的数值研究针对快速降压过程中底排药剂二次点火的模拟实验装置,数值计算获得了喷焰羽流形态演变过程,并与实验观测结果吻合较好,验证了数值模型的可行性。揭示了降压瞬间不同初始喷压比下点火具瞬态燃烧特性。结果表明:快速降压条件下,初始阶段,点火具火焰被压制在其端面,发射药燃气出喷口后形成超音速欠膨胀喷焰羽流。中期阶段,点火具火焰渐成竖立的“ω”形态,发射药燃气超音速欠膨胀羽流变为混合点火具燃气的超音速欠膨胀羽流,随着点火具火焰往下游扩展,点火具火焰逐渐转变为锥形,射流下游径向温度梯度变小,热对流和热扩散比上游更强烈,喷焰羽流形成周期性菱形火焰串。临终阶段,混合燃气超音速欠膨胀羽流逐渐转变为点火具燃气亚音速羽流。降压瞬间初始喷压比越大,燃气膨胀热损失越大,点火具燃气射流径向热对流和热扩散越弱。（4）底排装置快速降压过程中点火具非稳态燃烧特性的数值研究针对静止的实际底排装置,数值研究了快速降压过程中点火具燃气和发射药燃气的耦合流动特性,并提出以等效恒定对流热流密度估算二次点火延迟时间,揭示了降压瞬间初始喷压比、MT粒度和质量比等参数变化对点火具燃烧特性的影响规律。结果表明:底排装置降压开始时,降压扰动从喷口向燃烧室上游传递,扰动强度沿程衰减。随着时间推移,燃烧室各处压力逐渐以大小相近的降压速率平稳下降。点火具燃气与其周侧的发射药燃气存在速度差,引起Kelvin–Helmholtz不稳定性。随着降压瞬间初始喷压比减小、PTFE粒度增大、Mg粒度减小以及Mg含量增大,底排药剂表面燃气温度变高,底排药剂二次点火延迟时间缩短。（5）底排弹出膛口后效期点火具非稳态燃烧特性的数值研究针对某155mm底排弹发射工况,数值研究了低温、常温和高温三种发射药初始温度条件下,底排装置出膛口后的点火具瞬态燃烧特性。结果表明:底排装置出膛口降压过程中,点火具射流火焰反复伸展收缩三次,射流出现Kelvin–Helmholtz不稳定性。降压开始短时间内,随着点火具射流火焰收缩,燃烧室上下游的点火具燃气出现轴向速度差,形成接触间断,但随着点火具射流火焰伸展而消失。1.5ms后,接触间断一直存在,且其随点火具射流火焰伸展向下游移动直到喷口为止。点火具高温燃气对底排药剂对流加热过程中,最大热流密度及其位置均会振荡波动,降压快结束时,最大热流密度稳定在1200W/cm2左右,位置稳定在燃烧室上游。
李一鸣[10]（2019）在《音速喷嘴凝结流场与热效应管壁温度场研究》文中提出音速喷嘴是最常用的气体流量传感器之一,目前已应用到微小流量测量领域。由于其质量流量易受结构尺度、加工精度、雷诺数、壁面传热和介质湿度等多种因素影响,现在仍有很多问题值得探索。本文针对音速喷嘴内气体膨胀降温引起的水蒸汽“凝结”和流固耦合“热效应”现象,研究了凝结流场和热效应管壁温度场特性,主要工作和成果如下:针对凝结流场,建立了湿空气非平衡凝结k-ε粘性数值模型,并通过凝结定常流场时均压力分布的实验结果验证了数值模型的准确性。针对凝结定常流动特性,发现随着入口湿度、温度和载气压力的增加,凝结位置向上游移动;湿度和温度的增加以及载气压力的减小都会造成凝结相对强度的增大。凝结相变熵产在凝结起始位置处具有最大值,粘性损失和传热熵产则主要分布于边界层处。然后研究了凝结非定常自激振荡特性。为了满足高频压力脉动信号的测量需求,利用B-T（Bergh-Tijdeman）模型对微型压力探头-传感系统结构进行优化,改善其频响特性。在不同入口条件下,结合实验和仿真结果,分析了凝结非定常自激振荡的压力脉动频率和幅值的变化规律,并得到了无量纲脉动频率的半经验公式,其平均误差降低到5.51%。最后基于连续小波变换对压力脉动信号的非平稳特性做了进一步探究。针对热效应管壁温度场,首先提出了一种基于克里金插值和导热微分方程的管壁温度场重建算法。验证结果表明,该方法在保证精度的同时可以有效解决克里金二维插值中的“牛眼”以及等温线不平滑的问题。然后搭建了基于DSP（digital signal processor）的音速喷嘴瞬态温度场重建及可视化系统,通过实验采集并重建了三种喉径的音速喷嘴在不同压力条件下的管壁温度场云图。实验发现,入口压力的降低和喷嘴喉径的减小均会使管壁最低温度点向喷嘴上游移动。此外,对于同一只喷嘴,其瞬态管壁温度随时间逐渐降低,并且最低温度点降速最快,但其位置几乎不变。上述分布特征与流场的激波位置密切相关。
二、超音速流体放大器数值模拟（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、超音速流体放大器数值模拟（论文提纲范文）
（1）超音速燃烧系统燃气温度多尺度建模与控制策略研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究意义 |
| 1.2 超音速燃烧系统组成及工作原理 |
| 1.3 超音速燃烧系统相关技术的研究进展 |
| 1.3.1 系统建模 |
| 1.3.2 系统多尺度分析 |
| 1.3.3 燃气温度控制策略 |
| 1.4 论文的主要研究内容 |
| 第2章 超音速燃烧系统的数学模型 |
| 2.1 超音速燃烧系统工作原理 |
| 2.2 供油子系统模型 |
| 2.3 供气子系统模型 |
| 2.4 燃气温度模型 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 超音速燃烧系统燃气温度的多尺度分析 |
| 3.1 多尺度分析的概念 |
| 3.2 经验模态分解 |
| 3.3 燃气温度的经验模态分解 |
| 3.4 燃气温度的多尺度分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于Elman神经网络的燃气温度的多尺度建模 |
| 4.1 相关理论概述 |
| 4.1.1 样本熵 |
| 4.1.2 思维进化算法 |
| 4.1.3 Elman神经网络 |
| 4.2 基于Elman神经网络的主燃温度预测模型 |
| 4.2.1 预测模型概述 |
| 4.2.2 预测模型参数设置 |
| 4.2.3 模型的建立 |
| 4.3 预测模型结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 超音速燃烧系统燃气温度的控制策略研究 |
| 5.1 控制策略理论概述 |
| 5.1.1 PID控制器 |
| 5.1.2 模糊PID预测控制 |
| 5.1.3 滑模预测控制 |
| 5.1.4 Levinson预测器 |
| 5.2 系统控制方案 |
| 5.3 空气流量控制 |
| 5.3.1 控制器结构与原理 |
| 5.3.2 Simth控制器设计 |
| 5.3.3 模糊滑模控制器设计 |
| 5.3.4 仿真参数 |
| 5.3.5 仿真结果 |
| 5.3.6 仿真结果讨论 |
| 5.4 燃气温度控制 |
| 5.4.1 Fuzzy PID-Levfuzzy PID串级控制 |
| 5.4.2 SDMC-Levfuzzy PID串级控制 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
| 攻读硕士学位期间取得的科研成果 |
（2）独立粗糙元条件下高超音速钝锥边界层感受性机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 高超音速边界层感受性 |
| 1.2.2 自由来流扰动 |
| 1.2.3 壁面粗糙元扰动 |
| 1.2.4 壁温效应 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 高精度数值方法构建 |
| 2.1 NAVIER-STOKES方程 |
| 2.1.1 基本形式 |
| 2.1.2 方程的无量纲化 |
| 2.1.3 坐标变换 |
| 2.2 数值方法 |
| 2.3.1 对流项的离散 |
| 2.3.2 时间项的离散 |
| 2.3.3 粘性项的离散 |
| 2.3 数值方法验证 |
| 2.4 模型确定 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 独立粗糙元条件下高超音速流场响应特征 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 高超音速流场响应特征分析 |
| 3.3 壁面响应特征分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 独立粗糙元条件下高超音速边界层感受性分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 光滑壁面条件下边界层感受性特征分析 |
| 4.3 独立粗糙元条件下边界层感受性特征分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 高超音速边界层感受性中壁温效应分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 高超音速流场响应特征分析 |
| 5.3 高超音速边界层扰动波演化分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间所取得的相关科研成果 |
| 致谢 |
（3）喷嘴挡板式压电气动微阀流量特性的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景和意义 |
| 1.2 压电气动微阀研究现状综述 |
| 1.2.1 压电驱动技术研究概况与应用 |
| 1.2.2 压电微阀国外研究现状 |
| 1.2.3 压电微阀国内研究现状 |
| 1.3 喷嘴挡板阀口流动特性研究概况 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 第2章 压电气动微阀的理论基础与数值研究方法 |
| 2.1 空气动力学的一些基本知识 |
| 2.1.1 理想气体的高速可压缩流动 |
| 2.1.2 边界层和粘性流动 |
| 2.1.3 定常等熵流动 |
| 2.2 压电原理概述 |
| 2.2.1 压电晶体特性 |
| 2.2.2 压电介质本构方程 |
| 2.2.3 压电陶瓷简介 |
| 2.3 数值研究方法概述 |
| 2.3.1 CFD背景知识 |
| 2.3.2 基本控制方程 |
| 2.3.3 湍流模型的选择 |
| 2.3.4 SIMPLE算法 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 压电气动微阀流量特性的试验研究 |
| 3.1 压电气动微阀的结构设计及工作原理 |
| 3.1.1 压电驱动器的选型 |
| 3.1.2 阀体结构参数的确定 |
| 3.2 压电气动微阀样机的加工及封装 |
| 3.3 压电驱动器位移测试 |
| 3.3.1 试验方法和步骤 |
| 3.3.2 试验结果 |
| 3.4 流量特性试验 |
| 3.4.1 试验系统的设计 |
| 3.4.2 试验方法和步骤 |
| 3.4.3 试验结果 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 压电气动微阀的数值计算与流量特性分析 |
| 4.1 样机模型的数值计算 |
| 4.1.1 连续介质假设的验证 |
| 4.1.2 阀口气体流动参数的估算 |
| 4.1.3 仿真模型及网格划分 |
| 4.1.4 网格无关性验证 |
| 4.1.5 湍流模型及边界条件 |
| 4.2 数值计算的合理性验证 |
| 4.2.1 仿真模型简化的合理性 |
| 4.2.2 湍流模型选择的合理性 |
| 4.3 样机模型的数值计算结果分析 |
| 4.4 阀口喷嘴结构参数对压电气动微阀流量特性的影响 |
| 4.4.1 喷嘴端面直径 |
| 4.4.2 喷嘴内孔上端面倒角结构 |
| 4.5 入口直径对压电气动微阀流量特性的影响 |
| 4.6 驱动电压对压电气动微阀流量特性的影响 |
| 4.7 入口压力对压电气动微阀流量特性的影响 |
| 4.8 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 1 总结 |
| 2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（4）Ma0-2几何可调进气道特性分析及数学建模（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 注释表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.1.1 课题的来源 |
| 1.1.2 课题研究目的及意义 |
| 1.2 国内外研究现状及分析 |
| 1.2.1 变几何进气道研究现状 |
| 1.2.2 变几何进气道控制建模研究现状 |
| 1.3 研究现状分析 |
| 1.4 本文的主要研究内容及章节安排 |
| 1.4.1 本文主要研究内容 |
| 1.4.2 本文章节安排 |
| 第2章 Ma0-2几何可调进气道的设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 二元进气道巡航点型面设计 |
| 2.2.1 二元进气道外压缩段的设计 |
| 2.2.2 二元进气道唇口内收缩段的设计 |
| 2.2.3 二元进气道扩压段设计以及CFD验证 |
| 2.3 二元进气道变几何设计 |
| 2.3.1 进气道飞行包线内需求分析 |
| 2.3.2 进气道几何可调实现方案 |
| 2.4 典型工况下变几何进气道性能验证 |
| 2.4.1 物理模型和计算方法 |
| 2.4.2 数值验证 |
| 2.4.3 变几何进气道流场仿真 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 马赫数0-2可调进气道特性分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 不同速域内进气道的性能需求分析 |
| 3.3 亚声速范围内进气道性能影响因素分析 |
| 3.3.1 外压缩斜角变化对进气道性能影响分析 |
| 3.3.2 来流马赫数变化对进气道性能的影响分析 |
| 3.3.3 辅助进气门对进气道性能的影响分析 |
| 3.3.4 攻角对进气道的性能影响分析 |
| 3.4 跨声速范围内进气道性能影响因素分析 |
| 3.4.1 外压缩斜角变化对进气道的性能影响分析 |
| 3.4.2 来流马赫数跨声速变化对进气道性能的影响分析 |
| 3.5 超声速范围内进气道性能影响因素分析 |
| 3.5.1 外压缩面斜角变化对进气道性能影响分析 |
| 3.5.2 辅助放气门对进气道性能影响规律研究 |
| 3.5.3 不同放气门开度反压比变化对进气道作用规律研究 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 Ma0-2进气道性能参数建模 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 面向控制的建模需求和面向设计的建模需求区别 |
| 4.3 亚跨声速进气道建模方法研究 |
| 4.3.1 模型建立采样点设计方法 |
| 4.3.2 基于响应面分析法的模型建立 |
| 4.3.3 基于径向基神经网络进气道模型建立 |
| 4.3.4 模型方法预测比较 |
| 4.4 进气道超声速段性能估算模型建立 |
| 4.4.1 外压缩激波形态确定 |
| 4.4.2 扩压段损失确定 |
| 4.4.3 CFD方法验证 |
| 4.4.4 模型完善 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 Ma0-2进气道控制/调节规律分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 进气道控制规律内涵及分析 |
| 5.3 Ma0-2进气道控制规律获取方法分析 |
| 5.3.1 不同飞行任务下的进气道性能需求分析 |
| 5.3.2 基于模型优化的进气道控制规律获取方法 |
| 5.4 不同飞行任务下的控制规律仿真评估 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（5）磁化感应耦合放电等离子体产生数值模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国内外射频等离子体产生装置研究现状 |
| 1.2.2 感性耦合等离子体放电特性的研究现状 |
| 1.2.3 磁化感性耦合等离子体放电特性的研究现状 |
| 第二章 等离子体物理基础及产生原理 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 等离子体物理基础 |
| 2.3 等离子体性质及物理参数 |
| 2.3.1 等离子体电中性及德拜屏蔽 |
| 2.3.2 等离子体的振荡与振荡频率 |
| 2.3.3 等离子体鞘层 |
| 2.3.4 等离子体扩散 |
| 2.4 等离子体产生原理 |
| 2.4.1 气体放电过程 |
| 2.4.2 电晕放电和火花放电 |
| 2.4.3 低气压下辉光放电 |
| 2.4.4 容性耦合等离子体放电 |
| 2.4.5 感性耦合等离子体放电 |
| 2.4.6 介质阻挡放电(DBD) |
| 2.5 等离子体相关化学反应 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 基于射频调制动态可控等离子体动态可控性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于调制射频的动态等离子体产生方法 |
| 3.2.1 调制射频动态等离子体放电发生装置的动态可控原理 |
| 3.2.2 调制射频动态等离子体放电发生装置设计 |
| 3.3 基于调制射频的动态等离子体参数诊断 |
| 3.3.1 动态等离子体电子密度诊断与验证 |
| 3.3.2 平均动态等离子体电子密度诊断 |
| 3.4 实验过程相关误差 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 感性耦合等离子体放电数值模拟研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 感性耦合等离子体放电产生原理及方法 |
| 4.3 感性耦合等离子体放电建模理论及模型 |
| 4.3.1 感性耦合等离子体放电建模理论 |
| 4.3.1.1 质量守恒方程 |
| 4.3.1.2 电子准中性方程和电子能量方程 |
| 4.3.1.3 电磁场方程和N-S方程 |
| 4.3.1.4 传热方程 |
| 4.3.2 感性耦合等离子体放电模型 |
| 4.4 不同功率及气压下感性耦合等离子体放电仿真结果分析 |
| 4.4.1 不同输入功率 |
| 4.4.2 不同腔体气压 |
| 4.4.3 仿真与实验结果对比 |
| 4.5 优化结构后感性耦合等离子体放电建模及数值仿真 |
| 4.5.1 建模理论 |
| 4.5.2 仿真模型 |
| 4.6 优化结构后感性耦合等离子体放电物理特性研究 |
| 4.6.1 不同电感线圈间隙 |
| 4.6.2 不同电感线圈位置 |
| 4.6.3 不同放电气体 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 磁化感性耦合等离子体放电数值模拟研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 磁化感性耦合等离子体放电建模及数值仿真 |
| 5.2.1 磁化感性耦合等离子体放电建模理论 |
| 5.2.2 磁化感性耦合等离子体放电模型 |
| 5.3 不同物理参数下磁化感性耦合等离子体放电物理特性研究 |
| 5.3.1 不同外加恒定静磁场强度 |
| 5.3.2 不同外加恒定静磁场位形 |
| 5.3.3 不同放电功率 |
| 5.3.4 不同腔体气压 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 研究结论 |
| 6.2 存在的问题与研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（6）突出煤粉-瓦斯固气两相流动力学演化规律研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 煤与瓦斯突出机理研究 |
| 1.2.2 突出煤粉-瓦斯两相流研究 |
| 1.2.3 煤与瓦斯突出物理模拟试验发展 |
| 1.3 存在的问题和不足 |
| 1.4 研究内容和技术路线 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 2 煤与瓦斯突出煤粉-瓦斯两相流理论分析 |
| 2.1 煤与瓦斯突出冲击波的形成 |
| 2.1.1 煤与瓦斯突出特征 |
| 2.1.2 一般冲击波的形成 |
| 2.1.3 突出冲击波理论计算 |
| 2.1.4 冲击波波后能量的分配 |
| 2.1.5 瓦斯压力与突出冲击波强度关系 |
| 2.1.6 煤粉-瓦斯固气两相冲击波衰减理论 |
| 2.2 煤粉受力分析及煤粉-瓦斯两相流的流型 |
| 2.2.1 煤粉颗粒在气流中的受力与运动 |
| 2.2.2 突出中煤粉颗粒所受各力的数量级 |
| 2.2.3 煤粉-瓦斯两相流流型 |
| 2.3 两相流中连续相控制方程 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 突出煤粉-瓦斯两相流模拟试验系统 |
| 3.1 试验系统的相似性分析 |
| 3.1.1 相似原理 |
| 3.1.2 相似准则的分析 |
| 3.1.3 相似准则的选择与判断 |
| 3.2 煤与瓦斯突出试验装置设计 |
| 3.2.1 突出腔体与快速启动机构 |
| 3.2.2 模拟巷道 |
| 3.2.3 高速摄像系统 |
| 3.2.4 数据采集系统 |
| 3.2.5 其他附属设备 |
| 3.3 改进纹影系统 |
| 3.3.1 传统纹影系统的局限性 |
| 3.3.2 可观察圆形巷道内流场的纹影系统 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 突出煤粉-瓦斯两相流动力学演化规律试验研究 |
| 4.1 煤粉制备和基本参数测定 |
| 4.1.1 煤粉制备 |
| 4.1.2 煤的基本参数测定 |
| 4.2 突出煤粉-瓦斯两相流试验方案 |
| 4.2.1 压力传感器布置方案 |
| 4.2.2 试验方案设计 |
| 4.2.3 试验准备和试验步骤 |
| 4.2.4 对采集数据的处理 |
| 4.3 不同初始瓦斯压力下突出两相流运移规律 |
| 4.3.1 突出动力冲击传播变化规律 |
| 4.3.2 突出波阵面传播规律 |
| 4.3.3 煤粉堆积分布规律 |
| 4.4 不同煤粉粒径条件下突出两相流运移规律 |
| 4.4.1 突出动力冲击变化规律 |
| 4.4.2 波阵面和煤粉的速度 |
| 4.4.3 煤粉运动形态 |
| 4.5 其他变量条件下突出两相流的运移规律 |
| 4.5.1 不同突出口径下两相流运移规律 |
| 4.5.2 装载比为0.5 条件下的突出两相流运移规律 |
| 4.6 突出煤粉-瓦斯两相流等效音速 |
| 4.7 突出煤粉分选性分析 |
| 4.7.1 问题的提出 |
| 4.7.2 分选性理论模型建立 |
| 4.7.3 实验室与突出现场的差异 |
| 4.8 本章小结 |
| 5 EDEM-FLUENT耦合的突出煤粉-瓦斯两相流数值模拟 |
| 5.1 模拟软件简介 |
| 5.2 EDEM-FLUENT耦合原理 |
| 5.2.1 EDEM-FLUENT耦合模拟流程 |
| 5.2.2 颗粒接触模型 |
| 5.2.3 突出煤粉-瓦斯两相流数值模型的建立 |
| 5.3 模拟结果分析 |
| 5.3.1 煤粉颗粒的运动 |
| 5.3.2 突出煤粉在巷道内的分布规律 |
| 5.3.3 突出冲击波压力 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 不足与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（7）基于高效有限元方法的复杂动力学问题研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究工作的背景与意义 |
| 1.2 集成设计环境国内外研究历史与现状 |
| 1.3 结构振动分析模拟国内外研究历史与现状 |
| 1.4 流体动力学分析模拟国内外研究历史与现状 |
| 1.5 本文的主要贡献与创新 |
| 1.6 本论文的结构安排 |
| 第二章 振动分析快速重设计系统的设计与实现 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 电子设备动力学分析软件简介 |
| 2.3 力学设计环境中统一的数据架构体系 |
| 2.3.1 实体建模 |
| 2.3.2 网格划分 |
| 2.3.3 可视化和后处理显示 |
| 2.4 快速重设计 |
| 2.5 模拟结果和讨论 |
| 2.5.1 仿真模型 |
| 2.5.2 结果讨论与分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 有限元快速振动分析中若干关键技术研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 有限元分析列式 |
| 3.2.1 弹性力学方程矩阵形式 |
| 3.2.2 叠层多项式插值基函数 |
| 3.2.3 有限元静力学方程 |
| 3.2.4 单自由度运动方程 |
| 3.2.5 多自由度运动方程 |
| 3.3 大规模广义本征值问题的求解技术 |
| 3.3.1 频谱变换 |
| 3.3.2 改进的隐式重启Lanczos迭代方法 |
| 3.3.3 求解大规模线性系统的预处理共轭梯度迭代方法 |
| 3.4 大规模线性系统的三层预处理子快速求解技术 |
| 3.4.1 多波前块不完全Cholesky分解预处理子 |
| 3.4.2 p型多重网格多层预处理子 |
| 3.4.3 基于块雅克比预处理的三层预处理子 |
| 3.5 随机振动分析的虚拟激励法 |
| 3.5.1 单稳态随机激励引起的结构响应 |
| 3.5.2 后处理位移响应计算 |
| 3.6 模拟结果和讨论 |
| 3.6.1 简单可重复的学术算例分析 |
| 3.6.1.1 具有解析解的杆问题分析 |
| 3.6.1.2 环问题分析 |
| 3.6.2 大型结构振动分析 |
| 3.6.2.1 战隼自由振动分析 |
| 3.6.2.2 驱逐舰自由振动分析 |
| 3.6.3 电子设备振动分析 |
| 3.6.3.1 微波管高频结构自由振动分析 |
| 3.6.3.2 行波管整管自由振动分析 |
| 3.6.3.3 微波管电子枪随机振动分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 高速流场作用下的结构形变的精确有限元分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 欧拉方程 |
| 4.3 间断Galerkin有限元方法离散 |
| 4.3.1 空间离散 |
| 4.3.2 时间离散 |
| 4.3.3 数值通量 |
| 4.3.4 边界条件 |
| 4.3.4.1 无粘固壁边界 |
| 4.3.4.2 对称面边界 |
| 4.3.4.3 远场边界 |
| 4.4 激波捕捉技术 |
| 4.4.1 KXRCF激波探测技术 |
| 4.4.2 HWENO限制器 |
| 4.5 基于曲网格间断Galerkin有限元方法的欧拉方程求解 |
| 4.5.1 曲单元的几何映射 |
| 4.5.2 参考坐标系中基函数的梯度运算 |
| 4.5.3 计算体积分和面积分 |
| 4.5.4 曲单元中的HLLC通量 |
| 4.5.5 曲单元中的固壁边界 |
| 4.6 模拟结果和讨论 |
| 4.6.1 简单可重复的学术算例分析 |
| 4.6.2 飞行器工程算例分析 |
| 4.6.2.1 ONERA M6 机翼跨声速分析 |
| 4.6.2.2 钝锥超声速分析 |
| 4.6.2.3 弹道模型超声速分析 |
| 4.6.3 天线罩的跨声速流固耦合分析 |
| 4.6.3.1 结构静力分析 |
| 4.6.3.2 基于联合网格的流固耦合分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 高效率曲网格间断Galerkin有限元方法及其关键技术研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 曲网格间断Galerkin有限元方法空间离散 |
| 5.3 改进的曲网格间断Galerkin有限元方法 |
| 5.3.1 凸面计算域方法 |
| 5.3.2 凹面计算域方法 |
| 5.4 高效率曲网格间断Galerkin有限元方法 |
| 5.4.1 改进的曲网格间断Galerkin有限元方法的简单实现 |
| 5.4.2 曲线和曲面积分的高效率方法 |
| 5.4.3 物面法向量 |
| 5.5 模拟结果和讨论 |
| 5.5.1 二维算例分析 |
| 5.5.1.1 具有精确解的等熵流分析 |
| 5.5.1.2 Couette流分析 |
| 5.5.2 三维算例分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 全文总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
（8）粗糙元诱导下的高超音速流场响应及边界层感受性（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及意义 |
| 1.2 高超音速边界层感受性 |
| 1.3 壁面粗糙元对高超音速边界层感受性影响研究进展 |
| 1.3.1 独立粗糙元对高超音速边界层感受性影响研究进展 |
| 1.3.2 分布式粗糙元对高超音速边界层感受性影响研究进展 |
| 1.4 自由流扰动对高超音速边界层感受性影响研究进展 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第2章 控制方程与数值方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 控制方程 |
| 2.2.1 笛卡尔坐标系下的N-S方程 |
| 2.2.2 控制方程的无量纲化 |
| 2.2.3 坐标转换后的N-S方程 |
| 2.3 N-S方程离散 |
| 2.3.1 时间项的离散 |
| 2.3.2 对流项的离散 |
| 2.3.3 粘性项的离散 |
| 2.4 来流参数及模型确定 |
| 2.4.1 边界条件确定 |
| 2.4.2 计算模型条件 |
| 2.5 数值方法验证 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 壁面粗糙元对定常高超音速流场及边界层感受性影响分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 高超音速定常流场对壁面粗糙元的响应特征 |
| 3.3 壁面粗糙元对高超音速边界层的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 壁面粗糙元对自由流扰动作用下高超音速流场响应特征 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 自由流扰动作用下高超音速流场对壁面粗糙元的响应 |
| 4.2.1 光滑壁面条件下高超音速流场对自由流扰动的响应 |
| 4.2.2 分布式粗糙元条件高超音速流场对自由流扰动的响应 |
| 4.3 壁面粗糙元条件自由流扰动对高超音速边界层感受性影响 |
| 4.3.1 光滑壁面条件自由流扰动对高超音速边界层的影响 |
| 4.3.2 自由流扰动作用下壁面粗糙元对高超音速边界层的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 壁面温度条件对高超音速流场的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 高超音速粗糙元定常流场壁温效应分析 |
| 5.3 自由流扰动作用下粗糙元诱导的高超音速流场壁温效应 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间所取得的相关科研成果 |
| 致谢 |
（9）底排点火具非稳态燃烧特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题背景 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 底排减阻增程技术研究 |
| 1.2.2 底排点火具燃烧特性研究 |
| 1.2.3 Mg/PTFE烟火药燃烧机理研究 |
| 1.3 本文主要工作 |
| 2 不同工作环境中底排点火具燃烧特性的实验研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 大气环境中底排点火具燃烧特性研究 |
| 2.2.1 实验样品 |
| 2.2.2 实验观测系统 |
| 2.2.3 实验结果与分析 |
| 2.3 快速降压条件下底排点火具燃烧特性研究 |
| 2.3.1 实验样品 |
| 2.3.2 实验观测系统 |
| 2.3.3 实验结果与分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 底排点火具稳态燃烧特性的数值研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 MT烟火药柱二维稳态燃烧特性研究 |
| 3.2.1 物理模型 |
| 3.2.2 数学模型 |
| 3.2.3 反应动力学机理 |
| 3.2.4 网格划分与初边界条件 |
| 3.2.5 计算结果与分析 |
| 3.3 底排点火具三维稳态燃烧特性研究 |
| 3.3.1 物理模型 |
| 3.3.2 数学模型 |
| 3.3.3 计算模型及网格无关性验证 |
| 3.3.4 数值结果的实验验证 |
| 3.3.5 计算结果与分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 快速降压条件下底排点火具非稳态燃烧特性的数值研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 数理模型 |
| 4.2.1 物理模型 |
| 4.2.2 数学模型 |
| 4.3 控制方程离散 |
| 4.3.1 空间离散 |
| 4.3.2 AUSM~+格式 |
| 4.3.3 隐式时间推进 |
| 4.4 计算模型 |
| 4.4.1 计算域与初边界条件 |
| 4.4.2 网格无关性验证 |
| 4.5 数值方法的实验验证 |
| 4.5.1 实验系统 |
| 4.5.2 实验结果与数值验证 |
| 4.6 点火具燃气和发射药燃气耦合流动特性研究 |
| 4.6.1 喷焰羽流特性 |
| 4.6.2 点火具瞬态燃烧特性 |
| 4.6.3 降压瞬间初始喷压比对点火具瞬态燃烧特性的影响 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 底排装置快速降压过程中点火具非稳态燃烧特性的数值研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 物理模型 |
| 5.3 计算模型 |
| 5.3.1 计算域与初始条件 |
| 5.3.2 边界条件 |
| 5.3.3 网格无关性验证 |
| 5.4 实验工况下底排点火具非稳态燃烧特性的数值分析 |
| 5.4.1 底排装置降压特性 |
| 5.4.2 点火具瞬态燃烧特性 |
| 5.4.3 底排药柱二次点火延迟时间 |
| 5.5 降压瞬间初始喷压比对点火具非稳态燃烧特性的影响 |
| 5.5.1 底排装置降压特性 |
| 5.5.2 点火具瞬态燃烧特性 |
| 5.5.3 底排药柱二次点火延迟时间 |
| 5.6 Mg/PTFE粒度和质量比对点火具非稳态燃烧特性的影响 |
| 5.6.1 底排装置降压特性 |
| 5.6.2 点火具瞬态燃烧特性 |
| 5.6.3 底排药柱二次点火延迟时间 |
| 5.7 本章小结 |
| 6 底排弹出膛口后效期点火具非稳态燃烧特性的数值研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 物理模型 |
| 6.3 动网格模型 |
| 6.3.1 动网格方法 |
| 6.3.2 动网格流场计算守恒方程 |
| 6.4 计算模型 |
| 6.4.1 计算域 |
| 6.4.2 网格划分 |
| 6.4.3 动网格设置 |
| 6.4.4 初边界条件 |
| 6.5 发射药初始温度为常温条件下底排点火具非稳态燃烧特性的数值分析 |
| 6.5.1 膛口流场特性 |
| 6.5.2 弹丸运动特性 |
| 6.5.3 底排装置降压特性 |
| 6.5.4 点火具瞬态燃烧特性 |
| 6.5.5 底排药柱表面对流传热特性 |
| 6.6 发射药初始温度对底排点火具非稳态燃烧特性的影响 |
| 6.6.1 膛口流场特性 |
| 6.6.2 弹丸运动特性 |
| 6.6.3 底排装置降压特性 |
| 6.6.4 点火具瞬态燃烧特性 |
| 6.6.5 底排药柱表面对流传热特性 |
| 6.7 底排装置静止与运动条件下点火具射流火焰传热特性的比较 |
| 6.8 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 工作总结 |
| 7.2 本文创新点 |
| 7.3 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| 攻读博士学位期间参与的科研项目 |
（10）音速喷嘴凝结流场与热效应管壁温度场研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 音速喷嘴研究背景及意义 |
| 1.2 音速喷嘴中流动传热研究现状 |
| 1.2.1 水蒸汽跨音速凝结现象 |
| 1.2.2 流固热耦合“热效应” |
| 1.3 本文的研究内容和框架 |
| 1.4 本文创新点 |
| 1.5 本文组织结构 |
| 第2章 音速喷嘴基本理论 |
| 2.1 音速喷嘴计量原理 |
| 2.2 凝结基本原理 |
| 2.3 热效应基本原理 |
| 第3章 凝结定常流动与熵产特性研究 |
| 3.1 凝结实验装置 |
| 3.2 CFD数值模型 |
| 3.3 时均压力分布 |
| 3.4 凝结定常流动中的熵产分布 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 凝结非定常自激振荡特性研究 |
| 4.1 高频响微型压力探头-传感系统设计 |
| 4.1.1 探头-传感系统频响特性 |
| 4.1.2 探头-传感系统典型结构和经典数学模型 |
| 4.1.3 不同结构下数学模型适应性分析 |
| 4.1.4 探头-传感系统结构设计 |
| 4.2 压力信号特征提取 |
| 4.2.1 信号处理方法 |
| 4.2.2 压力脉动信号特征提取与频率半经验公式 |
| 4.2.3 压力信号的非平稳性分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 基于克里金插值的管壁温度场重建算法 |
| 5.1 温度场重建算法原理 |
| 5.2 流固耦合数值模型和算法验证 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 音速喷嘴瞬态温度场重建及可视化 |
| 6.1 音速喷嘴瞬态温度场重建及可视化系统 |
| 6.1.1 系统功能需求分析和整体设计方案 |
| 6.1.2 系统硬件电路设计 |
| 6.1.3 系统控制程序设计 |
| 6.2 音速喷嘴管壁温度场特性分析 |
| 6.2.1 管壁稳态温度分布 |
| 6.2.2 管壁温度瞬态分布 |
| 6.3 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 存在的问题与展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
四、超音速流体放大器数值模拟（论文参考文献）
- [1]超音速燃烧系统燃气温度多尺度建模与控制策略研究[D]. 郭璐彬. 河北工程大学, 2021(08)
- [2]独立粗糙元条件下高超音速钝锥边界层感受性机理研究[D]. 张鹤. 北华航天工业学院, 2021(06)
- [3]喷嘴挡板式压电气动微阀流量特性的研究[D]. 任建颖. 兰州理工大学, 2020(12)
- [4]Ma0-2几何可调进气道特性分析及数学建模[D]. 黄庆平. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [5]磁化感应耦合放电等离子体产生数值模拟研究[D]. 雷凡. 西安电子科技大学, 2020
- [6]突出煤粉-瓦斯固气两相流动力学演化规律研究[D]. 王亮. 中国矿业大学(北京), 2020(01)
- [7]基于高效有限元方法的复杂动力学问题研究[D]. 尹俊辉. 电子科技大学, 2020(07)
- [8]粗糙元诱导下的高超音速流场响应及边界层感受性[D]. 李海侠. 北华航天工业学院, 2020(08)
- [9]底排点火具非稳态燃烧特性研究[D]. 马龙泽. 南京理工大学, 2020(01)
- [10]音速喷嘴凝结流场与热效应管壁温度场研究[D]. 李一鸣. 天津大学, 2019