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高超声速有攻角锥裙直接数值模拟: 2024年; 采用直接数值模拟方法对有攻角的高超声速7°~34°锥裙开展了数值研究,通过对比0°、90°、180°周向子午面,评估了三维横流效应对激波/边界层干扰的影响规律和作用机制,包括壁面压力、摩阻、热流分布,分离泡非定常运动,再附边界层演化等。研究发现,不同周向站位均出现流动分离,横流区、迎风区内复杂激波结构与边界层相互作用导致壁面压力、摩阻、热流显著升高。热流与压力的比值在干扰区上升后由于再附降低,而热流与摩阻的雷诺比拟关系在分离区则完全失效。分离泡面积脉动的功率谱结果表明,分离泡非定常膨胀/收缩运动呈低频特征,且分离泡呼吸与激波低频振荡在横流区密切相关,在迎风区存在迟滞,而在背风区不相关。速度脉动场的本征正交分解结果表明,分离区的低频特征与低阶模态相应的剪切层附近大尺度结构相关。对下游再附边界层演化分析指出,攻角的存在导致雷诺应力在再附点附近大幅增强,其流向分量的恢复最为迅速,雷诺应力分量的峰值位置在背风区沿流向持续外移,而在迎风区、横流区已迅速向内层恢复。此外,雷诺应力各向异性不变量分布进一步表明干扰下游的近壁区湍流各向异性峰值在背风区弱于迎风区。; 赖江范召林王乾董思卫童福林袁先旭; 关键词：高超声速直接数值模拟

湍流分层燃烧直接数值模拟及机器学习建模: 湍流燃烧是航空发动机、燃气轮机等动力设备的研究和设计中关键的问题。为了减少污染物排放,先进的燃烧装置逐渐采用预混燃烧技术。然而,在实际应用中,由于混合时间有限,燃烧不稳定等原因,燃料与空气混合不均匀,导致预混火焰在不均匀...; 任嘉豪; 关键词：湍流燃烧直接数值模拟燃烧模型

压缩拐角强激波边界层干扰直接数值模拟研究: 2024年; 激波/湍流边界层干扰是高超声速飞行中常见的流动现象,平板-压缩拐角存在于飞行器进气道、翼舵等,是研究激波/湍流边界层干扰的标准构型。采用直接数值模拟方法研究了马赫数6.0、40°压缩拐角的高超声速强激波/湍流边界层干扰问题。在上游湍流边界层内,近壁流动以高低速条带结构为主;当流动进入干扰区后,流向条带消失,同时形成具有三维特征的流动结构。在强激波作用下,分离长度超过10个边界层厚度。流动再附后,壁面摩阻、压力及其脉动峰值分别达到上游湍流边界层的8.9、36和124倍。干扰区内湍动能强度显著增加,其峰值是边界层峰值的6.4倍。研究发现激波运动、分离剪切层是湍动能强度增加的主要原因。; 郭同彪张吉李新亮; 关键词：直接数值模拟

NH3/Air混合层自点火直接数值模拟研究: 2024年; 采用直接数值模拟方法研究非预混状态的NH_(3)/Air混合层在层流和湍流条件下的自点火、火焰传播和生成NO过程.添加氢气、压力增加和湍流混合都会加快氨气的自点火过程.NH_(2)、HNO和OH 3个自由基可以分别表征点火的诱导和热释放阶段.层流和湍流条件下,释热率都会在火焰传播末期产生两个峰值,即分层现象:小峰值区主要与OH的基元反应有关,大峰值区主要与NH_(2)和HNO的基元反应有关.添加氢气和湍流都会提高NO的生成量.最大NO数值曲线随时间会先增大后减小,两个阶段由NO的反应项和扩散项分别主导.; 杨文豪罗开红; 关键词：一氧化氮生成直接数值模拟

基于直接数值模拟的涡环碰撞过程涡结构分析: 2024年; 涡环间的碰撞涉及复杂的多层级涡结构拓扑关系和涡量转移机理.深入研究该模型,有助于揭示涡结构之间相互作用过程所包含的机理.区别于现有研究一般专注于涡环小尺度次级结构的瞬态演化,本研究使用基于一种改进的SIMPLE算法的直接数值模拟,结合整体动态演变与其涡结构细节对涡环碰撞模型进行分析.基于高分辨率网格,分析了在不同雷诺数下涡环碰撞后由涡重联分裂出的次级涡结构.研究表明,涡环碰撞过程伴随着复杂的涡结构拓扑变化,如高涡量区域的偏转及涡丝间的此消彼长.在碰撞时,环本身的不稳定性导致了局部接触后分裂出沿方位角规律分布的次级涡环.而次级结构本身随流场雷诺数的增加呈现出从无到有、从近似圆环状到湍流态的转变.最后,对多雷诺数下的涡拟能曲线进行横向比较以反映碰撞对流场的整体涡流强度影响.结果表明,雷诺数的提高对涡拟能的调控整体表现为初始时刻耗散速率降低;因碰撞而抬升的峰值提高;峰值对应的时间点先延后再前移.本研究基于直接数值模拟展示了涡结构演化的偏转、重联、湍流化等特征,揭示了雷诺数对涡环碰撞的部分调控机制,对复杂流动的涡系演化机理研究有启示作用.; 黄泊桦蒋子超王卓霖罗炫张仪姚清河杨耿超; 关键词：直接数值模拟

基于直接数值模拟的压力容器入口射流湍流模型评价: 2024年; 采用基于谱元法的开源软件Nek5000对压力容器入口射流进行直接数值模拟(DNS)。压力容器模拟在环向简化为1/3的尺度,主管段雷诺数为63700,下降段雷诺数为14014,工质为碘化钠溶液。通过对常见物理量进行统计,构建高精度湍流数据库。并采用FLUENT对常见的壁面函数和湍流模型进行适应性评价,评价标准包括速度、湍动能和湍流黏度。结果表明:在上升段Stress-ω模型适用性最好;在下降段,Standard k-ω模型适用性最优。; 孙宇蒙李捷魏宗岚艾哲伦苗恒邓坚; 关键词：压力容器射流直接数值模拟湍流模型

二甲醚/空气湍流分层燃烧的直接数值模拟与机理研究: 2024年; 针对内燃机条件下分层燃烧的情况,采用直接数值模拟方法,研究了温度分层对二甲醚(dimethyl ether,DME)/空气预混气湍流分层燃烧过程的影响机制.结果表明:与零维反应器内的均质自着火过程相比,湍流分层燃烧延长了整体燃烧过程的持续时间,平均释热率峰值明显降低;输运预算分析揭示了着火锋面的传播存在自燃波与爆燃波两种着火模式,随着温度分层程度的增大,爆燃模式逐渐增强,进而导致高温着火提前;化学爆炸模式分析明晰了燃料着火的演变过程,并且利用相关准则数准确揭示了控制低温与高温着火过程的关键变量与基元反应.研究结果对于DME均质压燃式内燃机的设计以及燃烧过程调控具有借鉴意义.; 谭莉亢银虎亢银虎; 关键词：二甲醚直接数值模拟

壁面边界层附近高温圆柱绕流的直接数值模拟: 2024年; 本文使用直接数值模拟对等温和非等温条件下壁面附近的二维圆柱绕流进了研究。在层流条件下,讨论了间隙比G/D(G为圆柱下表面和壁面的距离,D为圆柱直径)以及传热对圆柱周围流场和圆柱受力的影响。当G/D=0.5时,圆柱下表面的涡脱落会受到壁面边界层抑制,在壁上形成一个较大的回流区。当G/D=1.0时,壁面回流区减小,圆柱下表面出现了涡脱落。当G/D=3.0时,流动与无壁面约束条件下的圆柱绕流相似。当圆柱温度高于流体温度时,平均升力系数减小,而曳力的振荡幅度有所增加。; 王凯越王海鸥罗坤樊建人; 关键词：圆柱绕流边界层涡脱落曳力传热

基于谱元法的湍流燃烧直接数值模拟方法及存储介质: 本发明涉及一种基于谱元法的湍流燃烧直接数值模拟方法及存储介质，该方法在谱空间内将连续方程、动量方程、能量方程与组分方程进行离散，在每一个求解步中，将化学反应流求解分为流体动力学求解和热力学求解，并计算热散度以反映湍流流场...; 徐辉王俊杰王锐梁耕杨德武

高弹性数下弹性湍流的直接数值模拟研究: 钟杰

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