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摘要
针对膨胀波透过大孔隙率结构化球阵时的气体流动问题,采用三维雷诺时均Navier-Stokes方程和可实现k-epsilon湍流模型,对不同球阵(或固相)体积分数、破膜压比和球阵排列条件下的气流场进行了数值模拟,分析了上述因素对膨胀波的传播特性和球体阻力系数的影响规律。结果表明:入射膨胀波在传播透过球阵时,会被球面不断地反射,这导致大量反射膨胀波的出现。当破膜压比较小时,反射膨胀波具有较强的聚集叠加效应,容易长时间稳定存在,并汇集形成规则的阵面,此时球体阻力系数增大。在确定工况条件下,对于一个给定的球阵排列,存在一个临界体积分数,当实际体积分数大于它时,能够形成反射膨胀波阵面,反之则不能形成。在大孔隙率限制条件下,体积分数的增大,有利于增强反射膨胀波的干涉,从而增大球体阻力系数。对比晶体立方(Crystal cubic,CC)、双面心立方(Bis-face-centered cubic,BFCC)和交错立方(Staggered cubic,SC)三种排列方式,阻力系数的排序为SC排列、BFCC排列、CC排列,这主要由邻近球间距的差异导致。
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