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利用涡流特性对激波绕射形成稀薄涡圈的数值研究( Numerical investigation of rarefied vortex loop formation due to shock wave diffraction with the use of rorticity )
Ziqu Cao Craig White Konstantinos Kontis
当压缩气体从喷嘴喷入低压环境时,激波绕喷嘴唇部绕射,形成涡圈。这一现象在连续流中得到了广泛的研究,但在稀薄流条件下激波绕射和涡旋如何表现却没有得到足够的关注。了解稀薄环境下的瞬态流动对于改进推力矢量控制和避免航天器表面的潜在污染和腐蚀是非常必要的。本文采用直接模拟Monte Carlo方法和可压缩Navier-Stokes方程,在适当的Maxwell速度滑移和von Smoluchowski温度跃变边界条件下,对激波绕90°角绕射产生的涡环进行了数值模拟。讨论了马赫数和稀疏度对涡圈形成和演化的影响。本文用罗度概念研究了涡圈的瞬态结构。发现了涡度与剪切向量之间的相互转化关系,证明了这一概念的应用对理解涡旋流动现象是有用的。
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