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NPLS流场测量技术在高超声速风洞中纳米粒子跟随性数值仿真

李中华 李志辉 蒋新宇 吴俊林

李中华, 李志辉, 蒋新宇, 等. NPLS流场测量技术在高超声速风洞中纳米粒子跟随性数值仿真[J]. 实验流体力学, 2017, 31(1): 73-79. doi: 10.11729/syltlx20160094
引用本文: 李中华, 李志辉, 蒋新宇, 等. NPLS流场测量技术在高超声速风洞中纳米粒子跟随性数值仿真[J]. 实验流体力学, 2017, 31(1): 73-79. doi: 10.11729/syltlx20160094
Li Zhonghua, Li Zhihui, Jiang Xinyu, et al. Numerical simulation of nano-particle following features for NPLS measurement technology used in hypersonic wind tunnel[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2017, 31(1): 73-79. doi: 10.11729/syltlx20160094
Citation: Li Zhonghua, Li Zhihui, Jiang Xinyu, et al. Numerical simulation of nano-particle following features for NPLS measurement technology used in hypersonic wind tunnel[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2017, 31(1): 73-79. doi: 10.11729/syltlx20160094

NPLS流场测量技术在高超声速风洞中纳米粒子跟随性数值仿真

doi: 10.11729/syltlx20160094
基金项目: 

国家自然科学基金项目 11325212

国家重点基础研究发展计划 2014CB744100

详细信息
    通讯作者:

    李中华(1970-),男,河南上蔡人,高级工程师。研究方向:稀薄气体动力学。通信地址:四川省绵阳市二环路南段6号15信箱506分箱(621000)。E-mail:lzh@cardc.cn

  • 中图分类号: O356

Numerical simulation of nano-particle following features for NPLS measurement technology used in hypersonic wind tunnel

  • 摘要: 从描述粒子运动的微观层次出发,采用双向耦合技术,建立了一种适用于稀薄条件下两相流动的DSMC数值模拟方法。对相间相互作用进行解耦处理,实现了气固两相间动量和能量相互作用的模拟。采用基于DSMC方法的稀薄两相流双向耦合算法,对NPLS测量技术高超声速流场测量中纳米粒子的跟随性进行了数值研究。通过Φ50nmTiO2粒子在不同高超声速流场条件下气相-纳米粒子两相流场的仿真,表明在稀薄度很小的流场中,纳米粒子的跟随性很好。而随着流场稀薄度增加,流场中纳米粒子的跟随性降低,纳米粒子在流场中的分布与气相流场分布差异变大,通过NPLS测量得到的激光散射信号不能反映流场结构。
  • 图  1  钝锥绕流流场比较

    Figure  1.  Comparison of bluntcone flowfield

    图  2  x=165mm截面上密度分布比较

    Figure  2.  Comparison of number density distribution at x=165mm

    图  3  模型及尺寸(mm)

    Figure  3.  Model configuration and scales (mm)

    图  4  流场密度分布(状态1)

    Figure  4.  Number density distributions (case 1)

    图  5  拐角区域流线(状态1)

    Figure  5.  Vortex structures at corner (case 1)

    图  6  x=100mm截面上参数分布比较(状态1)

    Figure  6.  Comparison of parameters distribution at x=100mm (case 1)

    图  7  流场密度分布(状态2)

    Figure  7.  Number density distributions (case 2)

    图  8  拐角区域流线(状态2)

    Figure  8.  Vortex structures at corner (case 2)

    图  9  x=100mm截面上参数分布比较(状态2)

    Figure  9.  Comparison of parameters distribution at x=100mm (case 2)

    图  10  流场密度分布(状态3)

    Figure  10.  Number density distributions (case 3)

    图  11  x=100mm截面上参数分布比较(状态3)

    Figure  11.  Comparison of parameters distribution at x=100mm (case 3)

    表  1  流场计算条件

    Table  1.   Flow conditions to be simulated

    状态123
    Ma3.05.010.0
    数密度n/(1024·m-3)4.41400.28060.0652
    Knd5.8692.26397.05
    τp/μs1.3344.75424.78
    St4.071592215
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-06-08
  • 修回日期:  2016-10-18
  • 刊出日期:  2017-02-25

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    《实验流体力学》编辑部

    2021年8月13日