激波汇聚效应对球形气泡演化影响的数值研究

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梁煜, 关奔, 翟志刚, 罗喜胜. 2017: 激波汇聚效应对球形气泡演化影响的数值研究, 物理学报, 66(6): 155-166. doi: 10.7498/aps.66.064701
引用本文: 梁煜, 关奔, 翟志刚, 罗喜胜. 2017: 激波汇聚效应对球形气泡演化影响的数值研究, 物理学报, 66(6): 155-166. doi: 10.7498/aps.66.064701
Liang Yu, Guan Ben, Zhai Zhi-Gang, Luo Xi-Sheng. 2017: Numerical simulation of convergence effect on shock-bubble interactions, Acta Physica Sinica, 66(6): 155-166. doi: 10.7498/aps.66.064701
Citation: Liang Yu, Guan Ben, Zhai Zhi-Gang, Luo Xi-Sheng. 2017: Numerical simulation of convergence effect on shock-bubble interactions, Acta Physica Sinica, 66(6): 155-166. doi: 10.7498/aps.66.064701

激波汇聚效应对球形气泡演化影响的数值研究

Numerical simulation of convergence effect on shock-bubble interactions

  • 摘要: 利用三维程序,对比研究了汇聚激波及平面激波冲击下SF6球形气泡演化规律的异同,以期发现激波的汇聚效应对界面演化的影响.三维程序采用多组分可压缩欧拉方程,基于有限体积法,利用MUSCL-Hancock格式进行数值求解,可以达到时间和空间的二阶精度.相比平面激波,汇聚激波由于存在曲率,且激波强度以及壁面效应在汇聚激波运行的过程中逐渐增强,使得激波冲击后的流场演化有较大的不同.计算结果表明:汇聚激波作用下,气泡界面的涡结构更加尖锐;气泡内部的透射激波聚焦程度更强,在界面下游附近形成的最高压力大于平面激波算例,由此产生的射流运动速度更快;由于汇聚激波曲率及激波强度的变化,导致界面上涡量的分布规律以及涡量幅值产生较大变化.通过界面上产生的环量以及界面内外气体混合速度的对比表明,汇聚激波更有助于涡量的产生以及气体的混合.因此激波的汇聚效应对气泡界面演化具有重要影响.
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出版历程

激波汇聚效应对球形气泡演化影响的数值研究

  • 中国科学技术大学近代力学系,合肥,230027

摘要: 利用三维程序,对比研究了汇聚激波及平面激波冲击下SF6球形气泡演化规律的异同,以期发现激波的汇聚效应对界面演化的影响.三维程序采用多组分可压缩欧拉方程,基于有限体积法,利用MUSCL-Hancock格式进行数值求解,可以达到时间和空间的二阶精度.相比平面激波,汇聚激波由于存在曲率,且激波强度以及壁面效应在汇聚激波运行的过程中逐渐增强,使得激波冲击后的流场演化有较大的不同.计算结果表明:汇聚激波作用下,气泡界面的涡结构更加尖锐;气泡内部的透射激波聚焦程度更强,在界面下游附近形成的最高压力大于平面激波算例,由此产生的射流运动速度更快;由于汇聚激波曲率及激波强度的变化,导致界面上涡量的分布规律以及涡量幅值产生较大变化.通过界面上产生的环量以及界面内外气体混合速度的对比表明,汇聚激波更有助于涡量的产生以及气体的混合.因此激波的汇聚效应对气泡界面演化具有重要影响.

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