Role of corner flow separation in unsteady dynamics of hypersonic flow over a double wedge geometry
本文研究了双楔体高超声速绕流中激波结构自诱导振荡的起源和维持。以前，许多研究人员考虑了不同来流和几何参数（如来流马赫数、楔角和楔长）变化的无粘流的双楔流动构型。近年来，对于具有大第二楔角的双楔构型，很少有文献揭示高超声速粘性流场的非定常流动物理。然而，这种自持流量振荡的原因还不完全清楚。本文研究了不同后楔角和楔长比的低焓高超声速流动中这种振荡的起源，考虑了马赫数为7、前楔角为30°的双楔粘性流动。利用OpenFOAM中rhoCentralFoam求解器的改进版本，对分离区和激波-激波干扰区不同网格分辨率下的双楔流场进行了数值模拟。这项研究证实了从以前的文献中观察到的改进的参数范围内的结果在一个自我维持的周期性振荡。本研究还表明，当入射激波位于后楔扩张角附近时，由于不同的楔长比（L1/L2）或后楔角（θ2），非定常是可能的。如果入射激波远超前于后楔形扩张角，则在大后楔形角时，流动仍然是稳定的。
2021-03-10 physics.flu-dyn
Oblique transition in hypersonic double-wedge flow
我们利用预解式和弱非线性分析与直接数值模拟（DNS）相结合，以确定机制的倾斜过渡马赫5高超音速流绝热细长双楔。即使层流分离流是全局稳定的，预解式分析表明，显着放大的非定常外部扰动的线性化流动方程。这些扰动被引入分离区的上游，并导致下游出现斜波。我们证明了斜波的大放大是由于分离剪切层中层流底流的流线曲率引起的波动剪切应力的增长。这与附着的边界层相反，在附着的边界层中不存在这种机制。我们还使用了弱非线性分析表明，预解算子与线性化周围的层流基流支配的稳定再附着条纹的演变所产生的非定常斜波的二次相互作用。这些二次相互作用在再附着剪切层中产生涡激，导致回流区中条纹的形成及其随后的放大、分解和向下游湍流的过渡。我们的能量收支分析表明，减速的基流附近的再附着是主要负责稳定条纹的放大。最后，我们采用DNS检查过渡到湍流的后期阶段，并展示了一个弱非线性输入输出框架的预测能力，揭示了触发机制的倾斜过渡分离的高速边界层流。
2022-05-27 math.AP math.DS math.OC
Modal analysis of oblique shock-induced flow dynamics in a supersonic reacting shear layer
该研究利用DNS和sDMD对比有无斜激波撞击的惰性与氢-空气反应剪切层，揭示激波与热释放对不稳定性、模态能量及混合增强的耦合作用。
2025-05-12 physics.flu-dyn
Simulation and stability analysis of oblique shock wave/boundary layer interactions at Mach 5.92
本文研究了在过渡雷诺数下斜激波撞击马赫数为5.92的层流边界层所产生的流动不稳定性。斜激波的逆压梯度使边界层与壁面分离，从而形成回流泡。对于足够大的斜激波角，再循环气泡是不稳定的三维扰动和流分叉从其原始层流状态。我们利用直接数值模拟（DNS）和全球稳定性分析（GSA）表明，这首先发生在一个临界激波角$θ= 12.9^o$。在分叉处，最不稳定的全局模式是非振荡的，并且它发生在展向波数$β=0.25$处，与DNS结果吻合得很好。检查的关键的全球模式表明，它起源于小展向波纹之间的相互作用，在该基地的入射激波，流向涡内的再循环气泡，和展向调制的气泡强度。全局模式驱动气泡下游长流向条纹的形成。虽然条纹可能会被放大的提升效应或Görtler不稳定性，我们表明，离心不稳定性中起不到任何作用的上游自我维持机制的全球模式。我们采用了伴随求解器来证实我们的物理解释表明，关键的全球模式是最敏感的基流修改，完全包含在再循环气泡。
2017-12-21 physics.flu-dyn
Two-stage growth mode for lift-off mechanism in oblique shock-wave/jet interaction
采用大涡模拟方法研究了超燃冲压发动机斜激波/喷流相互作用（简称OS/JI）中超声速流向涡的升离特性。激波后氦气射流立即变形为一对具有同向旋转伴涡的流向涡，表现出提离特性。基于斜激波结构框架下的目标坐标系，发现激波诱导流向涡三维提离结构的本质是由激波泡相互作用（简称SBI）结构动力学的两阶段增长模式内在而精确地控制的。OS/JI和SBI之间惊人的相似结构支持了这样的命题，即流向涡的升力是潜在的二维涡运动的结果。通过考虑第一阶段的脉冲线性增长率，提出并验证了一种适用于SBI的改进涡传播模型。本文中的数值OS/JI情况和文献中的壁挂式斜坡喷射器情况的提离现象在SBI的两阶段结构动力学模型下得到了很好的解释。该模型进一步预测了在较高的自由流马赫数（M > 5）下，增加斜板压缩对提升流向涡的影响不大，而在较低的自由流马赫数（M < 3.5）下，斜板压缩对提升流向涡有明显的升离作用，为超燃冲压发动机基于流向涡的斜板引射器的初步设计提供了新的思路。
2020-07-21 physics.flu-dyn
Oblique-shock/turbulent-boundary-layer interaction
本数值研究采用高分辨的大涡模拟来研究激波/粘性边界层干扰中观察到的低频非定常运动。关于模拟的数值方面和随后的数据分析的细节可以在作者的三篇论文中找到（Theo. Comput.流体动力学，23：79 - 107（2009）; Shock Waves，19（6）：469 - 478（2009）和J. of Fluid Mech.（2011））。流体动力学视频说明了马赫数2.3的超音速湍流边界层与8度楔角产生的斜激波之间相互作用的复杂性。视频的第一部分突出了由于上游边界层的湍流结构对激波脚的直接扰动而引起的沿反射激波的扰动传播。视频的第二部分描述了观察到的反射冲击的块状来回运动，重点是比视频第一部分中显示的时间长两个数量级的时间尺度。这给出了在低频处壁压谱中的宽带和能量显著峰值的视觉印象。背景蓝白色表示温度场（白色对应热），人们可以清楚地理解为什么这种低频冲击运动会导致疲劳寿命缩短，并对航空应用有害。
2010-10-11 physics.flu-dyn
Computational Investigation on the formation of liquid-fueled oblique detonation waves
本研究基于OpenFOAM两相流求解器，计算探究了30公里高度9马赫下液体燃料斜爆震波的形成机制，发现增加正庚烷蒸气比例和引入楔面条带诱导弓形激波能有效促进ODW形成。
2024-07-25 physics.flu-dyn
Non-uniqueness of solutions in asymptotically self-similar shock reflections
本文研究了非定常激波在斜楔上反射的自相似问题。启动条件进行了研究，通过修改楔角，并允许一个有限的曲率半径曲率半径。据发现，激波反射的类型观察到远离角落，即定期或马赫反射，密切依赖于启动条件，因为流“记得”它是如何开始的。例如，对于入射激波马赫数$M=6.6$和等熵指数$γ=1.2$，当使用直楔形尖端时，在$44^\circ$和$45^\circ$之间，激波反射类型从规则反射变为马赫反射，而对于初始弯曲楔形，过渡发生在$57^\circ$和$58^\circ$之间。
2020-06-06 physics.flu-dyn
Ignition limit and shock-to-detonation transition mode of n-heptane/air mixture in high-speed wedge flows
本文通过求解反应欧拉方程，对正庚烷/空气混合物在高速楔形流场中的斜爆轰进行了二维数值模拟。这是第一次尝试模拟复杂的碳氢燃料ODW与详细的化学（44种和112个反应）。考虑了自由流当量比和速度的影响，预测了从斜激波到爆轰的突然而平稳的转变。着火极限，ODW特性，和过渡模式的可预测性进行了讨论。首先，均质定容点火计算进行了贫燃料和化学计量混合气。结果表明，点火延迟期一般随楔角的增大而增大。然而，由于负温度系数效应，观察到负楔角依赖性。当楔形长度减小时，正庚烷/空气混合物成功点火的楔形角范围减小。从二维稳态ODWs的模拟，初始长度一般随自由电子当量比的减小，但过渡长度表现出弱的非单调依赖性。平稳ODW通常发生在贫条件下（当量比< 0.4）。利用化学爆炸模态分析方法研究了冲击波/压缩波与诱导区内化学反应的相互作用。此外，通过量化点火延迟与化学激发时间的关系，探讨了冲击波转爆轰模式的可预测性。结果表明，点火延迟（激发时间）增加（减少）的自由燃烧当量比的三个研究来流速度。较小的激励时间对应于来自OSW后面点火位置的较强压力波。
2022-02-10 physics.flu-dyn
Autoignition of two-phase n-heptane/air mixtures behind an oblique shock: insights into spray oblique detonation initiation
采用欧拉-拉格朗日方法和骨架化学机理研究了斜激波后正庚烷液滴/蒸汽/空气混合物的自燃。研究了气液当量比（ER）、液滴直径、飞行高度和马赫数对点火瞬态和化学反应时间尺度的影响。结果表明，化学激发时间与点火延迟时间的比值可以用来预测斜爆轰波的转捩模式。当该比率相对高时，燃烧放热缓慢并且更可能发生平滑过渡。在非均相点火过程中，蒸发液滴与感应/点火过程之间存在直接的相互作用，化学爆炸倾向相应地发生变化。蒸发液滴的能量吸收对正庚烷蒸气着火有明显的抑制作用。在两相混合气自燃过程中，点火延迟时间随飞行马赫数呈指数规律减小，随飞行高度先增大后减小。随着液体ER的增加，点火延迟时间和液滴蒸发时间都增加。随着液滴直径的增大，着火延迟时间缩短，蒸发时间增加。当马赫数小于10时，化学激发时间与点火延迟时间之比一般随飞行高度或马赫数的增大而增大。当液体ER减小或液滴直径增大时，它增大。当马赫数足够高时，它随燃料和流入条件的变化有限。这项工作的结果可以提供见解喷雾ODW启动。在高空或马赫数下，ODW更可能以平稳过渡开始。当燃料液滴较细时，容易发生突变模态。
2022-12-14 physics.flu-dyn
Leading edge bluntness effects on the hypersonic flow over the double-wedge at multiple aft-wedge angles
本文通过数值模拟研究了前缘钝度对不同后楔角双楔体高超声速流动的影响，发现微小钝度即可改变激波干扰模式，并利用FFT和POD揭示了非定常流场的产生机制。
2023-05-26 physics.flu-dyn
Kinetic modelling of three-dimensional shock/laminar separation bubble instabilities in hypersonic flows over a double wedge
本文研究了由激波/边界层干扰（SBLI）引起的三维展向均匀层流分离泡（LSB）的线性整体不稳定性。在对应于自由流动单位雷诺数$Re_1=5.2\times 10^{4}$ m $^{-1}$的这些条件下，流动表现出稀疏效应，激波厚度与分离时附面层的大小相当。这反过来又需要使用高保真直接模拟蒙特卡罗（DSMC）方法来准确地解决非定常流特征。我们第一次表明，LSB维持自激，小振幅，3-D扰动，导致展向周期性的流动结构不仅在和下游的分离区域，如在众多的实验和数值模拟，而且在内部结构的分离和分离激波层。发现两个区域中结构的展向周期长度和生长速率相同。结果表明，线性整体不稳定性导致分离激波与分离激波相交形成的三相点的低频不稳定，对应的Strouhal数为$St\sim0.02$。展向均匀基流和主导的三维流动本征模的线性叠加提供了LSB和激波层中线性不稳定性之间强耦合的进一步证据。
2021-01-22 physics.flu-dyn
Oblique Shock Breakout in Supernovae and Gamma-Ray Bursts: I. Dynamics and Observational Implications
在非球形恒星爆炸中，非径向运动在恒星表面附近变得很重要。对于实际偏离球形对称的情况，非径向流极大地改变了表面上相当大一部分激波出现的动力学和发射。爆发的闪光被抑制，喷出物的速度受到限制，物质被抛向一边。非径向喷射允许恒星外部的碰撞，这可能会产生一种新型的瞬变。强烈倾斜的爆发最容易在致密的恒星祖先中产生，例如白矮星和剥离包层的核心坍缩超新星。我们研究的冲击结构和冲击后加速度使用守恒定律，相似性分析，和近似理论的斜激波。激波很可能从恒星表面垂直延伸，然后在加入深渐近解之前扭结。从斜激波穿过的区域流出的气流可能是非定常的，并可能影响主激波之前的表面。我们评论几个显着的爆炸中，本文所描述的非球形动力学可能发挥重要作用的影响。我们也简要地考虑相对论和超光速模式的速度。
2013-10-28 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.flu-dyn
Convective flux analysis on the propagation mechanism of oblique detonation waves
Institute of Mechanics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院力学研究所）；School of Engineering Science, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学工程科学学院）
本研究基于守恒Euler方程和单步化学反应模型，通过数值模拟和矢量通量分析方法，揭示了斜爆轰波阵面由诱导区、过驱爆轰区和横波区组成，并发现横波传播方向受活化能影响，低活化能下向下传播占主导，高活化能下出现向上传播。
2025-11-03 physics.flu-dyn
Low-frequency resolvent analysis of the laminar oblique shock wave / boundary layer interaction
用预解分析方法研究了层流斜激波/边界层干扰的低频特性。结果表明，计算出的最佳增益（可视为系统的传递函数）遵循一阶低通滤波器方程，恢复了Touber和Sandham的结果（JFM，2011）。这种行为被理解为从一个单一的稳定，稳定的全球模式，其阻尼率设置的时间尺度的过滤器的激励。研究了不同的马赫数和雷诺数，包括不同的回流长度$L$。发现该阻尼率与$1/L$成比例，导致如文献中所观察到的恒定斯特劳哈尔数$St_L$。它与再循环气泡的呼吸运动有关。该分析进一步支持了SWBLI的低频动态是受迫动态的想法，其中背景扰动连续地激发流动。然后进行调查的三维扰动，两个政权被确定。在低波数的顺序为$L$，一个模式机制类似的二维扰动被发现，并表现出较大的最佳增益值。在较大的波数的边界层厚度的顺序，条纹的增长，这是从一个非模态机制，检测。没有观察到与再循环区的相互作用。基于这些结果，在低频动态的SWBLI的3D效果的潜在患病率进行了讨论。
2022-04-28 physics.flu-dyn
Hypersonic flow over a wedge in the detached shock range
Hornung（2019）在最近的一份出版物中指出，理想气体无粘高超音速流中圆锥体的激波间隔距离和阻力系数可以表示为法向激波密度比的倒数函数和圆锥角参数的函数的乘积，从而将独立参数的数量从三个（马赫数、比热比和角度）减少到两个。通过大量的欧拉计算，得到了这些函数的解析形式。本文将同样的方法应用于楔体对称绕流。结果表明，同样的简化适用，并得到相应的解析形式的功能。的正常冲击密度比的功能进行了比较与新确定的相应功能的圆柱体上的流。
2019-06-15 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Supersonic Flow onto Solid Wedges, Multidimensional Shock Waves and Free Boundary Problems
当上游定常均匀超声速流撞击对称直边楔形体时，若楔形体角度小于分离角，则有两种可能的定常斜激波构型--有超声速或亚声速下游流的定常弱激波（由小于或大于音速角的楔角决定）和有亚音速下游流的定常强激波，两者都满足熵条件。在过去的80年里，人们一直在激烈地辩论一个基本问题-稳定的弱冲击和强冲击中的一个还是两个都是物理上可采纳解。本文综述了定常激波解在定常和动态两种状态下的稳定性分析的一些最新进展。对于静稳定性问题，我们首先说明了当上游定常超音速流和楔形边界的扰动都是适当规则和小的扰动时，如何将稳定性问题表示为初边值型问题，然后将其转化为自由边界问题，最后给出了关于定常超音速和跨音速激波静稳定性的一些最新结果。对于势流的动力稳定性问题，我们首先将稳定性问题转化为初边值问题，然后利用问题的自相似性将其转化为边值问题，进而转化为自由边界问题，最后，我们综述了最近在解决这个自由边界问题的普朗特-Meyer构型随着时间的推移趋于稳定的弱超音速或跨音速斜激波解。在这个方向上的一些进一步的发展和数学挑战也进行了讨论。
2017-05-08 math.AP physics.flu-dyn
A unified transition mechanism from shock to detonation waves
本文针对斜爆轰问题建立综合化学反应、激波强度和壁面条件的激波—爆轰转变影响方程，经数值模拟验证并可预测临界条件，且适用于正爆轰的爆燃转爆轰问题。
2024-08-06 physics.flu-dyn
Dynamic Evolution of a Transient Supersonic Trailing Jet Induced by a Strong Incident Shock Wave
采用高分辨率时间分辨纹影技术和数值模拟方法研究了脉冲爆震发动机出口高度欠膨胀瞬态超声速射流的动态演化过程。实验证据提供了一个第二个三重激波配置的存在下，随着一个小激波之间的反射激波和滑流，这在一个稳态欠膨胀射流没有类似物。建立了一个准定常模型，该模型可以确定瞬态传播斜激波的激波后流动条件。将该模型应用于数值模拟，揭示了第二三相点形成的机理。因此，三相点的形成是由反射激波的瞬态运动开始的，该瞬态运动是由涡环的对流引起的。当涡环嵌入激波基本上作为平移的强斜激波运动时，反射激波向其稳态位置旋转。这就导致了压力不连续，必须通过形成小激波来解决。
2019-11-15 physics.flu-dyn
Dynamic Transition From Mach to Regular Reflection Over a Moving Wedge
马赫反射（MR）和规则反射（RR）现象之间的过渡影响着超声速和高超声速吸气式飞行器的设计。本研究的目的是数值研究二维楔形体上非定常超声速流动从MR到RR的动态转变。在自由流马赫数为$3$时，楔形体后缘以速度$V(t)$沿$x$ -方向向下游移动。一个非定常可压缩无粘流求解器被用来模拟的现象。此外，任意拉格朗日-欧拉（ALE）技术被应用到变形的网格在楔运动。从MR到RR的动态转变由两个标准定义，音速和冯-诺依曼。此外，在[0.1-2]的范围内，使用各种约化频率$κ$来研究从稳态条件的动态转变中的滞后。在约化频率、$κ=1.5$和$2.0$的高值处，冲击系统中的滞后效应是显著的。此外，由于激波在楔形体快速运动时向上游弯曲，因此从MR到RR的转变发生在双解域（DSD）之下。
2023-02-28 physics.flu-dyn
LES Study on the Mechanism of Vortex Rings behind Supersonic MVG with Turbulent Inflow
在这项研究中，我们研究了在MVG控制的斜坡流在M=2.5和Req=5760后的涡环和斜激波之间的相互作用。采用隐式大涡模拟（ILES）方法，采用5阶带宽优化WENO格式求解无滤波形式的纳维-斯托克斯方程。充分发展的入流由之前DNS模拟获得的一系列湍流廓线给出。结果表明，环形结构在穿透强激波后不会预锻破裂并保持原有的拓扑结构，斜激波受环形诱导流场的影响较大。发现了三维激波表面的凸起现象，并对其机理进行了解释。
2014-02-24 physics.flu-dyn
Linear Instability of Shock-Dominated Laminar Hypersonic Separated Flows
采用动力学直接模拟蒙特卡罗（DSMC）方法研究了双楔高超声速氮分子绕流中激波/边界层相互作用（SWBLI）系统的展向自激均匀扰动。流动的过渡努森数和单位雷诺数分别为3.4 x 10 $^{-3}$和5.2 x 10 $^4$ m $^{-1}$。由于上楔面产生的马赫数为7的分离（弓形）激波下游存在着强烈的热不平衡。线性不稳定性机制预计使预先计算的二维基流在展向扰动下可能不稳定。具体的目的是评估不稳定模式的增长率，波长，位置，和起源的展向周期性流动结构，以及在这种相互作用中存在的特征频率。
2021-01-11 physics.flu-dyn
Numerical Investigation of a Rotating Double Compression Ramp Intake
吸气式高速飞行器的进气道产生了很大份额的推力推进。此外，这些发动机的推进性能增加时，单坡道进气道被替换为多坡道进气道。许多学者通过数值模拟和实验研究了高速发动机在静态单压缩和多压缩斜坡下的性能。然而，在双压缩斜坡从一个单一的斜坡旋转过程中的流动的瞬态行为没有得到充分的研究。本文旨在数值研究旋转双楔上的瞬态激波反射现象。这个问题将从一个3-马赫数的单楔体上的无粘流开始。然后，楔形体的一部分将在相当低的后缘马赫数下向上游旋转，以避免激波系统中的明显滞后效应。这一思想可以应用于超声速进气道，也可以推广到机理复杂的超燃冲压发动机高超声速进气道。此外，将改变楔的旋转部分的长度三次，以研究其对激波系统的影响。结果表明，由于楔的旋转，压力的高增益。此外，在相同的第二楔旋转角$θ_2$下，在$w_2/w_i= 0.25$的低弦比值处的波角大于在$w_2/w_i$的高弦比值处的波角，导致更高的压力分布。
2023-02-28 physics.flu-dyn
Liquid-fueled oblique detonation waves induced by reactive and non-reactive transverse liquid jets
本研究通过计算模拟揭示液体横向射流（反应性或非反应性）可诱导液体燃料斜爆震波，动量比决定机制：低比时靠雾化燃料促进低温反应，高比时靠物理阻塞产生强激波直接引爆。
2025-06-18 physics.flu-dyn
Oblique Shock Breakout in Supernovae and Gamma-Ray Bursts: II. Numerical Solutions For Non-Relativistic Pattern Speeds
非球形爆炸发展非径向流动的冲击出现的模式在恒星表面的进展。在超新星中，这些流动可以限制喷出物的速度，抑制激波爆发，并导致恒星外部的碰撞。类似的现象发生在恒星和行星碰撞，潮汐破裂事件，吸积引起的崩溃，和传播爆炸。我们提出了二维的，嵌套网格雅典娜模拟的非径向冲击出现在一个框架与突破模式，重点放在绝热，非相对论限制在一个平面分层信封。我们设置边界条件，使用一个已知的自相似的解决方案，并探讨框的大小和分辨率对结果的作用。冲击波阵面向恒星表面弯曲，并表现出弱不连续性起源的扭结。激波出现点周围的流动既不是完全稳定的，也不是自相似的。波和涡，这不是主要由于网格效应，从这个区域发出。激波后气流沿恒星表面偏转，其压力扰动了激波上游的恒星大气。我们使用数值结果和它们的分析极限来预测辐射传输和重力的影响，这些影响不包括在我们的模拟中。
2014-05-27 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.flu-dyn
Liquid-fueled Oblique Detonation Stabilized by a Transverse Jet
Institute of Mechanics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院力学研究所）；City University of Hong Kong（香港城市大学）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）
通过数值模拟研究横向液体正庚烷射流在受限模型燃烧室中引发和稳定斜爆震波的作用，发现射流与来流动量比J是关键控制参数，并揭示了动态稳定工作窗口。
2026-05-27 physics.flu-dyn
Numerical studies on steady interaction of low enthalpy hypersonic double wedge flows using different gas models
本文针对低焓高超声速双楔流动，采用完全、平衡和非平衡三种气体模型，数值研究了稳态相互作用特征及其随雷诺数、马赫数和焓值的变化，揭示了完全气体与真实气体模型间的显著差异。
2024-10-11 physics.flu-dyn
Fluid Dynamic Simulations of Mach and Regular Reflections in Oblique Shock-Wave Configurations using Adaptive Mesh Refinement
本研究使用基于 AMReX 的高保真 CFD 工具 PeleC 求解含时 Euler 方程，结合自适应网格细化（AMR）技术，对二维斜激波撞击楔形体产生的四种激波反射构型进行了数值模拟，验证了该工具在预测不同马赫数下波特性时的准确性。
2023-09-12 cs.DC physics.flu-dyn
Optimal non-linear mechanisms for laminar-turbulent transition of a shock-induced separated shear layer
Imperial College London（帝国理工学院）；ONERA, Université Paris-Saclay（法国航空研究院，巴黎萨克雷大学）
本文研究了激波边界层相互作用中层流-湍流转变的最优非线性机制，通过非线性输入输出优化框架揭示了分离流动中湍流发展的四阶段路径。
2026-05-10 physics.flu-dyn
A Numerical Study of Relativistic Oblique Shock Reflection
本文通过二维相对论性流体力学数值模拟研究平面斜激波在壁面的反射问题，验证了规则反射与马赫反射转变线与解析声速线一致，并分析了流动性质从牛顿极限到相对论极限的变化。
2023-09-22 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.flu-dyn
Uniqueness and Stability for the Shock Reflection-Diffraction Problem for Potential Flow
当平面激波迎面撞击二维楔形体时，它经历了一个反射-衍射过程，然后随着原激波在时间上向前移动，一个自相似的反射激波向外移动。实验，计算和渐近分析表明，各种模式发生，包括规则反射和马赫反射。关于从规则反射到马赫反射过渡的冯·诺依曼理论涉及到可压缩流中凹角楔产生的规则激波反射-衍射构形的存在性、唯一性和稳定性。本文讨论了冯·诺依曼结构研究的一些最新进展。更具体地说，我们提出了我们最近的结果的唯一性和稳定性的定期冲击反射衍射配置的势流方程在适当的一类解决方案。我们首先证明了在Chen-Feldman [19]中得到的整体解中的跨音速激波是凸的。然后，我们建立了具有凸跨音速激波的整体激波反射-衍射构形的唯一性，对于任意大于分离角或临界角的楔角。此外，还显示了关于楔角的解的稳定性。我们的方法还提供了另一种方法来证明在[19]中首先建立的可采纳解的存在性。
2019-10-05 math-ph math.AP math.MP
Supersonic turbulent flows over sinusoidal rough walls
对等温粗糙壁面上充分发展的超声速湍流槽道流动进行了直接数值模拟。粗糙度的影响被纳入使用水平集/体积的流体浸没边界法。比较了五种槽道流的湍流统计，包括一种两壁光滑的参考情况和四种具有光滑顶壁和底壁的二维（2D）和三维（3D）正弦粗糙度的情况。结果表明，湍流的粗糙地形和相关的冲击模式的强烈依赖。具体而言，2D几何形状产生强的斜激波，其传播穿过通道并被反射回粗糙壁侧。这些强冲击是不存在的光滑壁通道，并显着较弱的情况下，与三维粗糙的几何形状，取代弱激波。在二维粗糙度情况下，在冲击位置上的顶壁上，湍流剪切产生的局部增强进行了观察。这种增强生产的区域也存在于3D的情况下，在一个弱得多的水平。斜激波被认为是负责一个更显着的熵产生的情况下，2D表面比那些与3D的，导致更高的不可逆热生成，因此在2D粗糙度的情况下更高的温度值。在目前的超声速通道中，由于激波的存在，粗糙度的影响超出了近壁层。这表明外层相似性可能不完全适用于粗糙壁超音速湍流。
2022-11-07 physics.flu-dyn
Evolution and sudden change of steady interactions of low enthalpy hypersonic double wedge flows with fore angle
本文数值模拟低焓高超声速双楔流动，揭示定常激波相互作用随前楔角的序列演化、临界突变边界及非平衡气体中的 Type III_r 新模式。
2025-02-20 physics.flu-dyn
Exact explicit wave-angle solutions for equilibrium oblique detonations
Institute of Mechanics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院力学研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）
针对经典斜爆震模型，通过将逆问题简化为三次方程，推导出波角、分离点及下游总声速点的显式解析公式，并揭示高马赫数极限下的标度律，促进理论理解。
2026-10-01 physics.flu-dyn
Task-preserving neural segmentation of overlapping shocks and vortex cores in compressible flows
University of Massachusetts Amherst（马萨诸塞大学阿默斯特分校）
提出任务保持神经分割方法，同时分割可压缩流中重叠激波与涡核，通过分支适配避免相互干扰，实验验证涡核Dice达0.83，显著优于共享解码器U-Net。
2026-09-12 physics.data-an physics.flu-dyn
Deep Learning Surrogates for Gas Dynamics: A Physics-Informed Pedagogical Approach
University of Massachusetts Amherst（马萨诸塞大学阿默斯特分校）
本文提出利用深度学习生成高精度代理模型，用于解决气体动力学中的五个经典问题，通过物理指导的特征工程提升教学效果。
2025-12-09 physics.ed-ph physics.flu-dyn
Hypersonic limit of two-dimensional steady compressible Euler flows passing a straight wedge
本文提出了一个二维定常非等熵可压缩欧拉绕流高超声速极限问题。结果表明，当多方气体的绝热指数$γ$减小到$1$时，即将到来的均匀超声速流动的马赫数增大到无穷大。我们提出了一种形式的欧拉方程，这是有效的，如果未知量是措施，并构造了一个测量解决方案包含Dirac措施支持的表面上的楔形。证明了在楔体前方含有激波的可压缩Euler方程的解序列作为$γ\to1$，作为测度模糊地收敛到我们构造的测度解。这就证明了在二维直楔形物情况下高超音速气流通过障碍物的牛顿理论是正确的。这一结果也说明了在研究双曲型守恒律组的边值问题时考虑一般测度解的必要性。
2019-04-06 math-ph math.AP math.MP
