×

激波衍射中的涡旋产生。 (英文) Zbl 1120.76034号

作者数值模拟并量化了激波在尖角上绕射时产生的涡度或环流。转角从5(^\circ)到180(^\circ)不等。总涡度由环流表示,通过对绕射激波后扰动区域周围路径上的速度进行积分来评估。如果忽略粘度和导热系数的影响,单位时间内循环量的增加或循环生产率取决于冲击强度和壁角。
这项工作旨在通过数值求解可压缩的欧拉方程,量化涡度产生,或激波绕射在大范围壁角上出现的涡强度。同时也注意到涡度产生的机制。涡度完全归因于斜压效应是很常见的。本文获得的定量数据表明,滑流产生的涡度占总涡度的很大一部分,斜压效应在激波绕射中可以忽略不计。
将数值模拟结果与实验结果进行比较,可以明显看出,数值模拟能够以合理的精度再现衍射激波阵面、折射膨胀波,甚至涡旋的形状。
实验照片显示,角落和主旋涡之间有一些微小的二次旋涡。主旋涡通常比次级旋涡大得多。在数值模拟中,在欧拉解中未检测到二次涡,但在Navier-Stokes方程的解中可以看到二次涡。粘性在这些二次涡的形成和演化中起作用,因此主涡和次涡的旋涡形成机制应该不同。二次涡是由于下游壁面上边界层的分离而形成的。
通过求解欧拉方程,定量计算了激波绕射产生的涡度(以环流表示)。涡量产生的速率总是随壁面角的增加而增加。它在从15到45的范围内急剧增加,当壁角大于90时,它几乎收敛到一个恒定值。
激波强度通常会在给定壁面角度下鼓励产生涡度,除非水流快速膨胀到下游壁面并抑制滑流的出现。已为大转角提供了最佳拟合公式。
提出了一个分析模型来评估大壁角滑流产生的涡度。研究发现,滑流代表了总涡度的很大一部分。这表明,在可压缩流动中,滑流比斜压效应可能是产生涡度的更主要因素。

MSC公司:

76升05 流体力学中的冲击波和爆炸波
76个M12 有限体积法在流体力学问题中的应用
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部