激波管内黏性流场流动数值模拟

汪东旭 张尊华 梁俊杰 衡怡君 李格升

(武汉理工大学能源与动力工程学院 武汉 430063)

0 引 言

激波管是一种利用激波实现对工质进行加热获得目标范围内温度和压力的实验装置[1-2]，其包括两端封闭的圆管和膜片分隔开的驱动段和被驱动段.激波管有结构简单，可在较宽范围调节试验区的温度和压力的优点，广泛应用于研究可压缩流体现象、高温气体、气相燃烧反应和超音速燃烧等领域.

随着国内外流体数值模拟软件的发展，计算流体力学(CFD)数值计算技术在激波与介质相互作用机理研究中占据较为重要的地位，可应用计算流体动力学流场可视化方式研究和解释激波管内的流场结构[3].激波管在设计优化前，需预先了解激波管中的流动和激波运行过程，由于数值模拟可以在较广的参数范围内较快给出定量效果，所以可在设计初期利用数值模拟来优化激波管性能参数，选择最佳结构和驱动方案；使用CFD数值模拟方法可设置多测点监测激波的传播及参数变化曲线，能够直观预测激波运行过程中内部气流之间、流体与管壁之间和流动随时间变化过程中气体间的相互作用而产生的热力学特性，获得空气动力参数，如温度、压力、密度等参数分布；利用数值方法对激波管内流场流动进行计算对实际设备的传感器测量过程也有参考意义.

近年来，国内外学者针对激波管内激波和流体运动特性进行了一系列试验与模……