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研究生:吳秋山
研究生(外文):Chiou-Shan Wu
論文名稱:數值模擬二維震波反射聚焦之過程與流場分析
論文名稱(外文):Numerical simulation of the focusing process of two-dimensional shock wave and analysis of the flow field
指導教授:梁勝明
指導教授(外文):Shen-Min Liang
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:航空太空工程學系
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:1994
畢業學年度:82
語文別:中文
中文關鍵詞:震波聚焦震波繞射氣動力焦點
外文關鍵詞:shock focusingshock diffractiongasdynamic focus
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根據震波動力學(shock dynamics)原理,一個凹面狀震波在前進的同時,
將逐漸聚集,形成一高壓高溫的區域。根據此一原理,震波在均質流場中
運動時,若經一對稱凹面的反射體反射後,其反射波亦將沿著對稱軸向前
傳遞,並漸漸向軸上某區域聚集,形成震波聚焦( shock focusing)的現
象。依據幾何聲學(geometric acoustic),震波聚焦處的壓力可為無窮大
,此即為流場中的奇點(singular point)。然而,文獻[3]的實驗顯示,
聲速震波(acoustic shock)聚焦時,由於非線性效應使得幾何聲學的理論
不能適用於聚焦區,所以震波聚焦的壓力並不如理論所預測的,而是一有
限值。同時,震波經反射體反射時,由於反射體的幾何端點所造成的震波
繞射(shock diffraction)現象,也會影響震波聚焦時的震波型態。針對
上述由於非線性效應所造成的複雜流場,本文的目的即是嘗試以Yee及
Harten[15]的 upwind TVD並配合有限體積 (finite volume )法,採用理
想氣體模式的尤拉方程式(Euler''s equation)來模擬二維平面震波在均質
流體中運動,經對稱拋物線形凹面反射體反射後的整個聚焦過程,並探討
其統御機制。本文亦就四種不同的反射體模型、不同馬赫數(Mach
number)的入射震波、不同的格點數與Courant - Friedrichs - Lewy(
CFL)數,來討論這些參數對震波聚焦過程的影響。同時,因震波聚焦時,
常使氣體的溫度急遽上昇,所以本文亦考慮真實氣體的效應,適度校正氣
體的比熱比(specific heat ratio)值。為了証明本文所採用的方法可適
度模擬此類震波聚焦的問題,我們把數值解與實驗的數據[16]作比較,發
現結果頗為吻合。另外,根據本文所計算的結果,,震波聚焦的位置都在
幾何焦點 (geometrical focus) 與反射體的頂點之間,而且震波愈強,
聚焦的位置,即氣動力焦點(gasdynamic focus),更遠離幾何焦點;其次
,反射體的深度愈深,聚焦壓力也愈高,而氣動力焦點較遠離幾何焦點。
在數值方面,格點疏密的選取對研究震波聚焦的問題有所限制;一般而言
,計算域內的格點數不宜太少。
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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