气动谐振管内压力振荡的数值模拟与分析

"气动谐振管内压力振荡数值计算 (2003年) - 自然科学论文" 本文主要探讨了气动谐振管中的压力振荡现象，特别是与加热现象的关系。研究人员采用了二维轴对称的Euler方程组和显式MacCormack格式进行数值模拟，以深入理解非定常振荡流场的行为。这种数值方法对于分析谐振管内的复杂流动过程具有较高的适用性。 在不同驱动气体压力条件下，研究发现谐振管底端的压力振荡是由激波和膨胀波交替进出谐振管所引起的。这个过程与驱动气体的压力紧密相关，压力的变化直接影响着振荡的强度和频率。通过计算得到的压力振荡时间历程与实验数据吻合，验证了数值模拟方法的有效性。 气动谐振管热现象的核心是当半开口的谐振管开口端面对欠膨胀的声速气流时，封闭端会出现显著的温度上升。这种现象主要由喷嘴射流与谐振管内流的相互作用产生，其中包括激波和膨胀波的周期性运动。由于激波的不可逆耗散，管内气体在反复加热过程中导致温度升高。 为了进一步理解这一现象，研究者基于实际实验工况，模拟了不同喷嘴入口压力下的喷嘴-谐振管耦合流场。通过对这些计算结果与实验数据的比较，可以更好地解析谐振管热现象的产生条件和物理机制，从而为谐振管的实际应用提供理论支持和设计指导。 在数值方法部分，文章指出由于系统具有轴对称性且激波加热是关键，选择二维轴对称Euler方程组是合适的。Euler方程组是一个描述流体动力学的基本方程组，包含了流体密度、速度、压力和能量等基本物理量的时间变化。显式MacCormack格式是一种常用的有限差分方法，用于求解这些方程，它能够有效地处理非定常流动问题。 该研究通过数值模拟揭示了气动谐振管内部压力振荡的动态特性，特别是与气体压力和加热现象的关联，为理解和优化谐振管的设计提供了有价值的理论依据。