中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
数值模拟研究了高速气流作用下激光加热金属平板温度场.流体控制方程为三维雷诺平均Navier-Stokes方程,固体控制方程为能量方程,湍流粘性系数求解使用k-ε两方程模型.采用流固耦合计算方法,使用两相流模型模拟气流对烧蚀物的剥蚀,较完整地模拟了激光辐照金属材料的物理变化过程,计算得到了不同气流速度下金属平板的温度分布以及烧蚀形貌.分别使用两相流方法和动网格方法对高速气流作用下激光对金属板的烧蚀效应进行了计算,结果表明,两相流方法与动网格方法都能较好地模拟高速气流作用下激光加热金属平板的温度响应,由于两相流方法能够较全面地模拟对流换热、熔化与凝固过程以及金属液体在气流冲刷下的动力学过程,因此能获得比动网格方法更为合理的物理图像.
流固耦合 冲刷效应 动网格 两相流 rate equation gas laser metastable atom rare gas 强激光与粒子束
2015, 27(6): 061016
1 空军工程大学航空航天工程学院，西安710038
2 中国人民解放军69008部队，新疆 五家渠831300
数值模拟方法是研究机弹分离问题的一种高效且经济的手段，它为研究炸弹与载机的安全分离、气动干扰等问题提供了参考依据。应用计算流体动力学软件FLUENT的二次开发功能和RNG k-ε湍流模型建立了投弹流场数值模拟和弹道仿真相结合的炸弹投放仿真模型;运用动网格技术更新投放物与载机发生相对运动而导致的计算域变化；将整个流场的解与六自由度运动方程的解进行耦合，模拟计算了炸弹与载机分离的过程；得到了在气动干扰下炸弹姿态角和位置随时间变化图。结果表明，在超音速条件下气动干扰对投弹的纵向运动影响非常严重，而横侧向运动受气动干扰影响不大。
外挂物投放 数值模拟 动网格 气动干扰 湍流模型 store separation numerical simulation dynamics mesh aerodynamic interference turbulence model
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
数值模拟研究了气流和激光辐照双重作用下的金属平板温度场。流体控制方程为3维雷诺平均N-S方程, 固体控制方程为能量方程, 湍流粘性系数求解使用k-ε两方程模型。采用流固耦合计算方法, 使用动网格模型模拟气流的“冲刷效应”, 较完整地模拟了激光辐照金属材料的物理变化过程, 计算得到金属平板的温度分布及流场分布。结果表明:在较低气流速度及激光功率下, 气流的冷却效应占主导地位；当气流速度和激光功率上升到一定程度后, 气流的“冲刷效应”和冷却效应共同决定金属平板的温度分布。
温度场 流场 流固耦合 冲刷效应 动网格 thermal field flow field fluid-solid coupling “wash out” effect dynamic mesh
1 中国科学院,材料力学行为和设计重点实验室,合肥,230026
2 中国科学技术大学,力学和机械工程系,激光推进实验室,合肥,230026
研究了大气模式激光推进中多脉冲推进的冲量耦合系数低于单脉冲推进的冲量耦合系数的机理.将飞行器设为可动模型,利用商业软件FLUENT的动网格方法对多脉冲推进进行了数值模拟,解决了已往分段计算中忽略后期流场信息造成的偏差大的问题.结果表明:多脉冲推进的平均冲量耦合系数随脉冲数的增多而降低,但是下降趋势渐缓,计算结果与实验相符;气体开始逃逸之后的后期流场与飞行器的相互作用对推进性能的影响不能忽略.
激光推进 多脉冲模拟 动边界 动网格 用户自定义接口程序
