激波透过穿孔板阵列传播行为的数值模拟

论文摘要

激波在多孔介质中的传播是近年来渗透声波、声学、过滤过程、爆炸保护等领域的基础研究课题之一,激波与多孔介质相互作用的现象广泛存在于工业、军事、医学和社会生活中。随着科技、经济的发展,因隧道和廊道式结构内部激波物理行为研究具有巨大研究和实用的价值,使得这方面的研究逐渐得到国内外学者的重视,成为激波在多孔介质中传播研究的主要内容之一。本文结合实际存在的现象,对实际应用中的多孔板进行几何上的抽象简化,得到不同的几何模型,在ICEM软件中对计算域进行网格划分,在Fluent软件中进行激波与穿孔板相互作用的数值模拟。通过对激波透过穿孔板阵列的一般行为进行观察,通过改变穿孔板阵列关键流动和几何的参数,对激波与穿孔板阵列相互作用的影响进行分析,得到以下结论:（1）穿孔板M1与M2均存在抑制压力的作用,穿孔板M1的影响更加明显;无论反射激波还是透射激波,均存在由非稳定的弓形激波向稳定的平面激波发展的趋势,并保持其状态继续传播。（2）孔数相同时,随着孔径的增大,穿孔板阵列前激波和气流的压力、速度逐渐减小,通过穿孔板阵列后的激波速度越快;孔径越大,穿孔板M2后壁面上每组中点的最大压力越大。（3）孔径相同时,随着孔隙率的增大,穿孔板阵列对激波的反射强度减小,透射程度增大,激波通过穿孔板阵列后的速度增大,波后气流的速度减小,波后气流的速度到达稳定状态时所用的时间减短;随着孔隙率的增大,穿孔板M2后壁面上每组中点的最大压力均逐渐增大。（4）穿孔板阵列的板数对激波的反射和透射影响较小,随着板数的增多,穿孔板阵列后的激波速度逐渐减小,最后一块穿孔板后壁面上中点和两侧的压力逐渐减小,每组的中点和两侧最大压力的变化幅度逐渐减小。（5）孔隙率相同时,孔数对激波在穿孔板阵列前的反射与透射影响较小;随孔数的增多,阵列后气流的压力逐渐增大,气流速度逐渐减小,穿孔板M2后壁上每组中点的最大压力逐渐减小。（6）马赫数越大,激波穿过穿孔板阵列后衰减的幅度越大;穿孔板M2后壁面上线z=0mm上两孔之间中点最大压力均比两侧小,而线z=y上两孔之间中点的最大压力比两侧大;随着马赫数的增大,各点的最大压力逐渐增大,每组中点与两侧的最大压力差值逐渐增大。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 课题的背景及意义
•   1.2 国内外研究现状
•   1.3 本文的主要工作
• 第二章 激波相关理论
•   2.1 激波的形成与传播
•   2.2 激波的反射
•   2.3 激波的干涉
•   2.4 激波管理论
•   2.5 本章小结
• 第三章 数学物理建模与计算模型验证
•   3.1 穿孔板的三维建模
•     3.1.1 穿孔板的几何特征
•     3.1.2 穿孔板阵列的几何参数
•     3.1.3 数值模拟控制方程
•     3.1.4 数值模型、计算方法及计算参数
•   3.2 数值计算模型与方法验证
•     3.2.1 验证计算几何模型及计算条件
•     3.2.2 流场参数验证
•     3.2.3 网格无关性验证
•     3.2.4 计算准确性验证
•   3.3 本章小结
• 第四章 数值模拟结果及分析
•   4.1 激波透过穿孔板阵列的一般行为分析
•   4.2 穿孔板阵列关键参数的影响分析
•     4.2.1 相同孔数时孔径的影响
•     4.2.2 相同孔径时孔隙率的影响
•     4.2.3 板数的影响
•     4.2.4 相同孔隙率时孔数的影响
•     4.2.5 马赫数的影响
•   4.3 本章小结
• 第五章 结论与展望
•   5.1 结论
•   5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 隋真真

导师: 章利特,毛汉忠

关键词: 激波,穿孔板阵列,数值模拟,激波反射,激波折射,激波透射,多孔壁障

来源: 浙江理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 力学

单位: 浙江理工大学

分类号: O354.5

总页数: 85

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