《高速瞬態複雜流場詳細發展機理數值研究》是依託南京理工大學，由姜孝海擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：高速瞬態複雜流場詳細發展機理數值研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：姜孝海
- 依託單位：南京理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
關於帶化學反應，包含運動邊界、複雜幾何形狀的高速瞬態流場（如膛口流場）的數值研究，涉及到計算流體力學、化學動力學、燃燒及爆炸力學等學科。由於運動體、激波、火焰及湍流之間的強烈相互作用，伴隨出現多個複雜物理現象，開展這方面的數值研究，不僅在工程套用方面具有現實的意義，在學術上，也同樣具有重要的研究價值。.本項目針對流場的複雜性，根據沉浸邊界法（IBM）和傳統邊界法、多種計算格式（高精度Roe、HLL及AUSM系列等計算格式）的優缺點，構建適合該流場的混合計算模型（包括多組分基元反應模型及相應的湍流模型），並與驗證實驗結果進行對照，以檢驗和完善計算模型。最終基於並行計算思想和面向對象概念，編寫靈活性擴展性強的程式框架，對接近真實條件下的複雜流場進行數值模擬。揭示流場發展的精細結構和動力學機理，為相關行業的精確化設計提供理論指導。
結題摘要
因膛口流場的複雜性及其工程套用特點，開展數值研究具有重要的學術價值和現實意義。本項目從計算方法及其驗證試驗、膛口相關現象的動力學機理等方面開展研究。 在課題組原有計算程式基礎上，進行了模組化改造，增加多種計算格式(AUSM系列格式、ROE格式以及Roe/HLL混合格式)及其MUSCL高階插值方法，多組分基元反應模型和RANS湍流模型，並實現了基於ALE方程的任意結構化格線和並行化改進等等。為驗證計算方法或程式的可行性，還開展了多種口徑膛口流場可視化實驗和流場測試工作，獲得了清晰的激波動力學發展過程的陰影照片以及膛口流場的時間累積照片。數值結果與典型實驗結果符合得很好，說明了計算方法的可靠性。以此為基礎，開展了多種複雜膛口流場的數值模擬工作，詳細討論了流場的動力學機理，如初始流場和彈丸初速對流場發展的影響、複雜膛口裝置條件下的激波動力學特徵以及膛口氣動噪聲的初步數值模擬等等。這些工作一方面可直接為相關行業提供直接的指導，另一方面也為進一步的研究膛口多相反應流和膛口噪聲等奠定了堅實基礎。
