激波与不同物质界面的作用机理及其诱导的波系结构
发布时间：2021-10-19 03:14
兵器发射与爆炸过程中均会产生激波,会对周围人员和设备造成损伤,因而对激波与不同物质界面相互作用机理及其诱导的波系结构进行研究具有非常重要的工程应用背景。此外,激波与不同物质界面作用过程中还蕴含诸多复杂的流体物理现象,如激波诱导涡、激波与涡相互作用等,因此对其进行研究还具有重要的学术意义。本文分别基于欧拉方程和大涡模拟方法,结合高精度数值计算格式、沉浸边界法以及结构化网格自适应加密技术,数值研究了激波与固体以及气体物质界面相互作用及其耦合过程,主要工作和研究成果如下：对激波绕过三角楔（Schardin问题）和激波与矩形凹槽作用的两种典型激波与固体界面作用问题进行了探讨,揭示了激波在固体界面绕射过程中所产生的各种复杂物理现象。对Schardin问题中的激波马赫反射的形成、激波绕射、激波诱导涡、激波与主涡的相互作用、激波与涡串作用以及产生声波等过程进行了详细讨论,揭示了相互作用的后期,三角楔尾的主涡滑移层在K-H不稳定性作用下失稳形成次级涡串的过程以及反射激波与涡串相互作用产生声波的机理。对激波与凹槽的相互作用问题中激波绕射以及诱导主涡过程进行了讨论,着重研究了绕射激波在凹槽内部左右壁面来回...
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：130 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
1 绪论
1.1 选题背景和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 激波与固体界面相互作用问题
1.2.2 管道内激波传播的衰减
1.2.3 激波与气体界面作用问题
1.3 本文主要研究内容
2 控制方程和数值方法
2.1 控制方程
2.1.1 N-S方程
2.1.2 欧拉方程
2.1.3 大涡模拟方程
2.2 计算方法
2.2.1 对流项的离散格式
2.2.2 粘性项的离散格式
2.2.3 时间推进格式
2.2.4 沉浸边界法
2.2.5 网格自适应加密技术
3 激波理论
3.1 激波的形成和传播
3.1.1 激波在直管内的形成
3.1.2 激波的传播
3.2 激波间断面的动力学条件
3.3 激波的反射和相交
4 激波绕固体界面时的相互作用
4.1 引言
4.2 Schardin问题的数值研究
4.2.1 计算模型
4.2.2 计算结果和讨论
4.2.3 小结
4.3 激波与矩形凹槽作用数值模拟
4.3.1 计算模型
4.3.2 计算结果和讨论
4.3.3 小结
5 激波与管内壁面固体障碍物相互作用
5.1 引言
5.2 激波在矩形凹槽管道中衰减的数值研究
5.2.1 计算模型
5.2.2 计算结果与讨论
5.3 障碍物形状对激波衰减效果的影响
5.3.1 障碍物顶面宽度对激波衰减效果的影响
5.3.2 障碍物迎风面斜率对激波衰减效果的影响
5.3.3 障碍物背风面斜率对激波衰减效果的影响
5.3.4 多障碍物算例验证
5.4 本章小结
6 激波与气体界面相互作用
6.1 引言
6.2 激波与气体界面相互作用过程中的典型物理现象
6.3 激波与重气柱作用过程的数值研究
6.3.1 计算模型
6.3.2 结果与讨论
6.3.3 小结
6.4 激波与两种梯形重气柱作用的数值研究
6.4.1 计算模型
6.4.2 结果与讨论
6.4.3 小结
6.5 激波与重气泡作用的三维数值模拟
6.5.1 计算模型
6.5.2 结果与讨论
6.5.3 小结
7 工作总结和展望
7.1 工作总结
7.2 主要创新点
7.3 研究展望
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]矩形凹槽管道中激波传播的数值研究[J]. 沙莎,陈志华,韩珺礼. 爆炸与冲击. 2013(01)
[2]Schardin问题的数值研究[J]. 沙莎,陈志华,张焕好,姜孝海. 物理学报. 2012(06)
[3]反射激波冲击重气柱的RM不稳定性数值研究[J]. 王显圣,司廷,罗喜胜,杨基明. 力学学报. 2012(04)
[4]障碍物影响下管道内气体爆炸对动物杀伤研究[J]. 王海宾,尉存娟. 中北大学学报(自然科学版). 2011(06)
[5]地下防护层中空穴形状对爆炸波衰减作用的影响[J]. 穆朝民,齐娟. 岩土力学. 2011(12)
[6]煤矿巷道爆炸冲击过程障碍物影响研究[J]. 王晓晖,梅瑞斌,苑雪丽,郑志明,王庆,李扬. 科技创新导报. 2011(33)
[7]激波与不同形状界面作用的数值模拟[J]. 范美如,翟志刚,司廷,罗喜胜,杨基明. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2011(07)
[8]激波绕射双方块加速诱导爆轰的数值研究[J]. 孙晓晖,陈志华,张焕好,薛大文. 推进技术. 2011(02)
[9]内置障碍物连通容器内气体爆炸的火焰传播[J]. 尤明伟,喻源,蒋军成. 南京工业大学学报(自然科学版). 2011(01)
[10]地铁车站内爆炸波的传播规律与超压荷载[J]. 曲树盛,李忠献. 工程力学. 2010(09)
本文编号：3444043
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：130 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
1 绪论
1.1 选题背景和意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 激波与固体界面相互作用问题
1.2.2 管道内激波传播的衰减
1.2.3 激波与气体界面作用问题
1.3 本文主要研究内容
2 控制方程和数值方法
2.1 控制方程
2.1.1 N-S方程
2.1.2 欧拉方程
2.1.3 大涡模拟方程
2.2 计算方法
2.2.1 对流项的离散格式
2.2.2 粘性项的离散格式
2.2.3 时间推进格式
2.2.4 沉浸边界法
2.2.5 网格自适应加密技术
3 激波理论
3.1 激波的形成和传播
3.1.1 激波在直管内的形成
3.1.2 激波的传播
3.2 激波间断面的动力学条件
3.3 激波的反射和相交
4 激波绕固体界面时的相互作用
4.1 引言
4.2 Schardin问题的数值研究
4.2.1 计算模型
4.2.2 计算结果和讨论
4.2.3 小结
4.3 激波与矩形凹槽作用数值模拟
4.3.1 计算模型
4.3.2 计算结果和讨论
4.3.3 小结
5 激波与管内壁面固体障碍物相互作用
5.1 引言
5.2 激波在矩形凹槽管道中衰减的数值研究
5.2.1 计算模型
5.2.2 计算结果与讨论
5.3 障碍物形状对激波衰减效果的影响
5.3.1 障碍物顶面宽度对激波衰减效果的影响
5.3.2 障碍物迎风面斜率对激波衰减效果的影响
5.3.3 障碍物背风面斜率对激波衰减效果的影响
5.3.4 多障碍物算例验证
5.4 本章小结
6 激波与气体界面相互作用
6.1 引言
6.2 激波与气体界面相互作用过程中的典型物理现象
6.3 激波与重气柱作用过程的数值研究
6.3.1 计算模型
6.3.2 结果与讨论
6.3.3 小结
6.4 激波与两种梯形重气柱作用的数值研究
6.4.1 计算模型
6.4.2 结果与讨论
6.4.3 小结
6.5 激波与重气泡作用的三维数值模拟
6.5.1 计算模型
6.5.2 结果与讨论
6.5.3 小结
7 工作总结和展望
7.1 工作总结
7.2 主要创新点
7.3 研究展望
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]矩形凹槽管道中激波传播的数值研究[J]. 沙莎,陈志华,韩珺礼. 爆炸与冲击. 2013(01)
[2]Schardin问题的数值研究[J]. 沙莎,陈志华,张焕好,姜孝海. 物理学报. 2012(06)
[3]反射激波冲击重气柱的RM不稳定性数值研究[J]. 王显圣,司廷,罗喜胜,杨基明. 力学学报. 2012(04)
[4]障碍物影响下管道内气体爆炸对动物杀伤研究[J]. 王海宾,尉存娟. 中北大学学报(自然科学版). 2011(06)
[5]地下防护层中空穴形状对爆炸波衰减作用的影响[J]. 穆朝民,齐娟. 岩土力学. 2011(12)
[6]煤矿巷道爆炸冲击过程障碍物影响研究[J]. 王晓晖,梅瑞斌,苑雪丽,郑志明,王庆,李扬. 科技创新导报. 2011(33)
[7]激波与不同形状界面作用的数值模拟[J]. 范美如,翟志刚,司廷,罗喜胜,杨基明. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2011(07)
[8]激波绕射双方块加速诱导爆轰的数值研究[J]. 孙晓晖,陈志华,张焕好,薛大文. 推进技术. 2011(02)
[9]内置障碍物连通容器内气体爆炸的火焰传播[J]. 尤明伟,喻源,蒋军成. 南京工业大学学报(自然科学版). 2011(01)
[10]地铁车站内爆炸波的传播规律与超压荷载[J]. 曲树盛,李忠献. 工程力学. 2010(09)
本文编号：3444043
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jingguansheji/3444043.html
