激波加載單元體球陣列時的流場和非穩(wěn)態(tài)阻力研究.pdf

1、激波與固體顆粒群的相互作用問題是超音速氣固兩相流研究領域的一個重要課題，其研究成果在航空航天、醫(yī)療衛(wèi)生、安全防控等領域都有著重要的應用。所以對于激波與顆粒群相互作用機理的進一步研究有助于超音速氣固兩相流理論的發(fā)展和完善以及工業(yè)生產(chǎn)相關技術的改進。
　　本文基于ICEM、Fluent等軟件組成的CFD計算平臺，以及Origin、Tecplot等后處理軟件，數(shù)值模擬了激波加載下三種周期性邊界單元體模型球陣的周圍流場和非穩(wěn)態(tài)阻力。通過對

2、壓力云圖和非穩(wěn)態(tài)阻力系數(shù)變化曲線的同步對比，揭示了單元體模型球陣非穩(wěn)態(tài)阻力的產(chǎn)生機理和變化規(guī)律。
　　本文研究的主要內(nèi)容和結論如下:
　　1、對單元體內(nèi)不同球的阻力系數(shù)曲線進行對比分析，發(fā)現(xiàn)單元體內(nèi)阻力系數(shù)變化規(guī)律具有穩(wěn)定性、相似性，證明了將阻力系數(shù)模型擴展到顆粒群中的可行性。
　　2、對于目標單元體中的單個球，其阻力系數(shù)變化規(guī)律受到入射激波、前排球衍射激波、同排球和后排球反射激波以及激波-激波相互作用后形成的各種波形

3、結構的影響。所以要比單球、雙球、四球等模型受力復雜得多。阻力系數(shù)變化規(guī)律為先急劇增到到峰值，在單調(diào)下降到一個谷值，隨后繼續(xù)增到到第二個峰值，再波動下降出現(xiàn)一個最小值波谷，最后在0附近震蕩并逐漸趨于穩(wěn)定。
　　3、在入射激波與單元體相互作用階段（大概對應無量綱時間t'=1～3），入射激波陣面與單元體內(nèi)球的相對位置決定了阻力系數(shù)的變化趨勢，即當激波陣面處于球前駐點到赤道位置時阻力系數(shù)上升，當激波陣面處于赤道到后主點位置時阻力系數(shù)下降。

4、
　　4、對于單元體A，阻力系數(shù)峰值隨著空隙比（無量綱間距）的增大而減小，并且空隙比越大，在入射激波與單元體相互作用結束之后阻力系數(shù)越容易趨于穩(wěn)定。
　　5、對于A、B、C三種單元體來說，阻力系數(shù)都隨著馬赫數(shù)的增大而減小，且曳馬赫數(shù)越大，入射激波與單元體相互作用結束后阻力系數(shù)越容易趨于穩(wěn)定。
　　6、在模型球陣中的前后排球（垂直與激波來流方向）對周圍流場和激波結構的影響要比同排相鄰球大。
　　7、在所有工況條件下