A note on viscous flow induced by half-line sources bounded by conical surfaces
本文研究锥形壁界定的流体域中半线源诱导的轴对称粘性流动，识别出两类边界条件并分析其解的存在性对 Reynolds 数的依赖及转变。
2024-06-27 physics.flu-dyn
Self similar flow under the action of monochromatic radiation behind a cylindrical shock wave in a self-gravitating, rotating axisymmetric dusty gas
本文研究了自引力旋转轴对称含尘气体中圆柱激波在单色辐射作用下的传播，辐射强度为等单位面积，速度的方位角分量和轴向分量为可变的。气体被假定为灰色和不透明的，而激波被假定为透明的。含尘气体被认为是非理想气体和小固体颗粒的混合物，其中固体颗粒连续分布。为了得到激波传播的一些基本特征，将固体小颗粒视为拟流体，并假设整个流场保持平衡流动条件。得到了相似解，并详细计算了辐射参数、引力参数、气体的非理想性参数、混合物中固体颗粒的质量浓度、固体颗粒的密度与气体初始密度之比等参数的变化对混合物的影响。在初始角速度不变的情况下，存在相似解，激波强度与辐射参数和引力参数无关。结果表明，辐射参数对含尘气体辐射热流的影响起主导作用。激波后流场的总能量不是常数，而是随激波半径的四次方变化。
2018-07-18 physics.flu-dyn
Shock related unsteadiness of axisymmetric spiked bodies in the supersonic flow
在自由飞行马赫数为2.0、$^\circ$迎角为0的条件下，对轴对称尖锥体的激波非定常特性进行了实验研究。本文考虑了三种不同的前体构型，前体安装有从钝头到流线型（平面、半球形和椭圆形）的尖锥尖。稳态和非稳态压力测量，短曝光高速阴影，冲击足迹分析从$x-t$图，并通过模态分析识别占主导地位的时空模式进行解释非定常流物理。目前的调查工具进行验证，对众所周知的事件的“脉动”与平面的情况下。半球形的情况下，其特征在于形成一个分离的自由剪切层和相关的局部冲击振荡。循环的充电和喷射的流体质量从回流区，分离的剪切层和尖刺机构之间的限制，被确定为驱动流动不稳定。这样的事件触发分离和再附着冲击之间的异相运动。在椭圆形情况下，除了阻尼不稳定外，整个流场与半球形情况相似。与回流区相关联的锥角（$λ$）的值被发现是负责从充电和喷射的流体质量的波动。因此，它控制了非冲击阶段运动的程度。在椭圆形情况下，观察到$λ$较小，并且表现出激波不稳定性的减小。\hlt {根据收集的结果和理解，通过几乎完全消除异相激波运动来解释与安装在半球形前体上的气动盘有关的不稳定性的减少。
2020-08-03 physics.flu-dyn
Stability of Conical Shocks in the Three-Dimensional Steady Supersonic Isothermal Flows past Lipschitz Perturbed Cones
我们关心的是流过顶角小于临界角的Lipschitz扰动锥体的三维定常超声速流中锥形激波的结构稳定性。所考虑的流动由轴对称势流的定常等温欧拉方程控制，使得方程包含奇异的几何源项。首先将激波稳定性问题转化为一个以锥形激波前缘为自由边界的初边值问题，然后建立了该问题有界变分（BV）整体熵解的存在性和渐近性态.为了实现这一点，我们首先开发了一个修改的Glimm计划，以构造近似解，通过自相似的解决方案作为积木，以纳入与几何源项。然后我们引入Glimm型泛函，基于弱波、强锥形激波和自相似解之间的局部相互作用估计，以及自相似解中心变化的估计.当来流马赫数足够大时，为了保证Glimm型泛函的减小，我们通过对相互作用估计中反射系数的渐近分析来选择合适的权值。最后，在来流马赫数足够大和Lipschitz扰动锥的母曲线斜率的加权全变差足够小的条件下，我们建立了除弱波外，还包含强锥形激波阵面的整体熵解的存在性。此外，熵的解决方案被证明是渐近的自相似的解决方案，这是由来流和渐近切线的圆锥边界在无穷远。
2021-05-22 math-ph math.AP math.MP
Infinite-thin shock layer solutions for stationary compressible conical flows and numerical results via Fourier spectral method
本文研究带攻角锥体的定常超声速流，构造含加权Dirac测度的无限薄激波层Radon测度解，推导奇异非线性ODE，并用傅里叶谱方法结合Newton法进行高精度数值求解。
2023-07-04 math-ph math.AP math.MP
Centreline shock reflection phenomena for Supersonic Internal Flows in the non-Rankine-Hugoniot zone: Overexpanded Supersonic Microjets
本文数值研究了过度膨胀轴对称微射流中的中心线激波反射现象，发现显著粘性可导致无粘理论不允许的三激波到两激波结构转变，并从数学角度预测了入射激波的纵向曲率。
2022-12-09 physics.flu-dyn
Aerodynamic Design Considerations for Biconic Supersonic Air Intakes Revisited
Yanxiki Tech（彦奇科技）；Agency for Defense Development（国防开发局）
本文重新审视双锥形超音速进气口设计，发现调整斜面或锥角、偏移唇口及使用强斜激波可提高总压力恢复，且设计修改简单且成本低廉。
2025-12-26 physics.flu-dyn
The flow gradients in the vicinity of a shock wave for a thermodynamically imperfect gas
本文研究了定常激波附近具有任意热力学性质的非粘性非导热气体的超声速涡平面和轴对称流动。采用描述间断面外气体流动的微分方程和间断处的动力相容条件。激波附近的气流不均匀性由激波表面上一点处的气体动力学参数的空间导数来描述。这些参数是气体压力、密度、速度矢量。考虑了关于流线方向和法线方向以及激波面方向和法线方向的导数。所有气体动力学参数的空间导数通过沿流线的流动非等压因子、流线曲率、流动涡度和非等焓因子来表示。本文提出了一种计算激波下游气流的这些因素的算法.文中给出了不完全氧和理想气体的计算实例。计算了上游流量因子对下游流量因子的影响系数。作为上游马赫数为5的流动的示例，表明流动涡度因子受燃烧气体性质的影响最大。激波附近的气体流动由气体动力学参数等值线描述。均匀的平面和轴对称流的不同距离的对称轴线进行检查;等压线，等密度线，等压线和等倾线被用来描述下游流动背后的弯曲激波在不完美的气体。
2014-05-28 physics.flu-dyn
Morphology of Shocked Lateral Outflows in Colliding Hydrodynamic Flows
发生在原恒星喷流等现象中的超音速相互作用流会引起强烈的激波，并已在几个实验室实验中得到证实。为了研究这种碰撞流，我们使用AstroBEAR AMR代码进行三维流体动力学模拟。为了研究由两个不一定对称的高超音速流之间的碰撞形成的弓形激波的传播和锥形形状，我们引入了碰撞流的密度、速度和横截面半径等流动参数的变化。我们发现，相互作用区域的运动是由两个流之间的冲压压力的不平衡驱动的，而弓形激波的圆锥形结构是当流具有不同的横截面时，从水平方向偏转的受冲击的横向流出（SLO）的结果。
2022-12-11 astro-ph.HE physics.flu-dyn physics.plasm-ph
The effect of flow confinement on laminar shockwave/boundary-layer interactions
University of Southampton（南安普顿大学）
本研究针对矩形管道内马赫2层流激波/边界层相互作用，探究流动约束的影响，发现侧壁使相互作用增强31%，激波发生器长度可调控分离，明确了三维分离拓扑特征及下游流场的关键决定因素。
2019-09-03 physics.flu-dyn
The Launch Dynamics of Supersonic Projectiles
弹丸从各种装置的身管中发射时，由于与周围非定常流场的相互作用，其气动特性十分复杂，本文采用动网格法对弹丸与激波相互作用的影响进行了计算研究。圆柱形和圆锥形射弹已被用来研究这种相互作用和这种流场的流体动力学。结果表明，弹丸对爆炸波的超驰作用对弹丸非定常气动特性的总体影响不受弹丸外形的影响。然而，它是注意到，弹丸的配置不影响非定常流结构，因此，阻力系数的圆锥形弹丸显示出相当大的变化，从圆柱形弹丸。详细分析了弹丸与二次激波相互作用时的气动特性。还观察到，在相互作用过程中的二次冲击波的特性的变化是不同的弹丸配置。采用粘性和无粘两种方法对弹丸的空气动力学特性进行了数值模拟。结果表明，粘性对弹丸气动特性的影响可以忽略不计，但粘性对弹丸周围的非定常流场结构有一定的影响。
2012-11-08 physics.flu-dyn
Closure mechanism of the A1 and A2 modes in jet screech
本文探讨了含激波射流中不同轴对称模态的尖叫闭合机理。虽然许多不连续的音调频率所表现出的尖叫射流可以与方位角模式的变化，迄今为止还没有解释的存在多个轴对称模式在不同的频率。本文正是提供了这样一种解释。如在以前的工作中所示，特定的波数产生于流中的波与激波的相互作用。这为驱动上游行波提供了新的路径，可以潜在地关闭谐振回路。使用局部平行和空间周期性的线性稳定性分析和波数谱的冲击细胞结构的预测表明，A1模式的共振是关闭的Kelvin-Helmholtz模式时产生的波相互作用的冲击细胞结构的领先波数。A2模式被由于开尔文-亥姆霍兹波和次级波数峰之间的相互作用而产生的波关闭，次级波数峰由激波单元波长的空间变化而产生。的预测结果显示，密切配合实验数据，并提供了可能的理由，每个模式的绝对不稳定的增长率的基础上的优势。
2021-07-13 physics.flu-dyn
Compressible flow in front of an axisymmetric blunt object: analytic approximation and astrophysical implications
钝头物体周围的可压缩流有不同的应用，但目前的分析处理是不准确的，仅限于狭窄的参数范围。我们表明，在轴对称钝头体前面的气体动力学流准确地推导出使用低阶展开的垂直梯度的平行速度。这再现了亚音速和超音速流的测量和模拟的一个球，包括跨音速制度和弓形激波的属性。一些天体物理学的影响，特别是行星在太阳风和星系际介质中的团块和气泡概述。在强激波极限下，由障碍物曲率归一化的弓形激波间隔距离为$\sim 2/(3g)$，其中$g$为压缩比。当亚音速马赫数$M$接近1时，初始弱磁层的厚度$δ$比不可压缩极限的厚度大几倍，并放大$\sim ({1+1.3M^{2.6}})/({3δ})$。
2016-11-18 astro-ph.EP physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Vortex cluster arising from an axisymmetric inertial wave attractor
本文对轴对称几何条件下惯性波吸引子的饱和非线性动力学进行了实验研究。实验是在一个旋转的环形流体域中进行的，该流体域由两个垂直的同轴圆柱体、一个圆锥形底部和一个作为波发生器的水平可变形上盖限定：流体体积的椭圆形横截面是一个椭圆形，而水平横截面是一个环。首先，将流体设置为刚体旋转。此后，迫使引入系统通过轴对称低振幅体积守恒振荡运动的上盖。经过大约10个强迫周期的短暂瞬变后，建立了一个具有轴对称惯性波吸引子的准线性区域。吸引子是容易不稳定的：在长时间尺度（100强迫周期的顺序）的饱和完全非线性制度的发展作为一个能量级联排水能量向一个缓慢的二维歧管表示的正多边形系统的轴向取向的气旋涡是缓慢的进动周围的内缸的结果。我们发现，这个缓慢的二维流形表现出持续的缓慢的反气旋运动和强的气旋-反气旋的不对称性量化的概率密度函数的垂直涡度的时间演化。
2020-09-15 physics.flu-dyn physics.geo-ph
Shock Wave Interaction with a Naturally Generated Vortex Ring
针对传统不可压缩涡环模型仅适用于低马赫数的局限，本研究用脉冲射流生成可压缩涡环，通过数值模拟研究其与不同马赫数激波的强相互作用及声波生成，拓展了激波-涡相互作用的研究范围。
2024-08-27 physics.flu-dyn
Onset of separation unsteadiness in hypersonic shock boundary layer interaction on a cone-step
Purdue University（普渡大学）；University of Minnesota（明尼苏达大学）；Iowa State University（爱荷华州立大学）
研究高超音速锥突流动中激波-边界层相互作用的不稳定性起始现象，通过实验和模拟揭示参数空间中的临界转变及不稳定性特征。
2025-12-08 physics.flu-dyn
Transition scenario in hypersonic axisymmetrical compression ramp flow
在自由飞行马赫数为5、过渡雷诺数为1的条件下，对15 °轴对称压缩斜面引起的激波/过渡边界层干扰进行了高保真模拟。为了激发对流不稳定性，用白噪声扰动计算域的入口。相干结构提取使用频谱本征正交分解（SPOD），它给出了一个数学上的最佳分解的时空相关的结构内的流。平均流被用来进行预解式分析，以研究非正态线性放大机制。预解式分析和SPOD结果之间的比较提供了对流动中起作用的线性和非线性机制的见解。为了进行分析，将流动分成三个主要的感兴趣区域：附着边界层、混合层和再附着区域。所观察到的过渡过程是依赖于在边界层在很宽的频率范围内的斜模式的线性放大。这些模式非线性地相互作用以产生细长的流向结构，然后在域的其余部分中通过线性机制放大，直到它们在再附着区域中预锻。早期的非线性相互作用被发现是必不可少的过渡过程。
2020-09-17 physics.flu-dyn
Stable and unstable supersonic stagnation of an axisymmetric rotating magnetized plasma
海军研究实验室的“Mag Noh问题”是一个自相似的磁化内爆流，其中包含一个快速的MHD向外传播的恒定速度的激波。我们将经典的Noh（1983）问题推广到包括方位和轴向磁场以及旋转。我们的家庭的理想MHD解决方案是五个参数，每个解决方案有自己的自相似指数，气体伽马，磁化，轴向的方位场的比率，和旋转。虽然经典的Noh问题必须有一个超音速的内爆速度来产生激波，我们的解决方案有一个有趣的三参数零初速度的特殊情况下，磁张力，而不是内爆流，在$t=0+$产生的冲击。当我们用有限体积MHD程序Athena求解MHD初值问题时，我们的自相似解确实得到了实现。我们数值研究了这些解决方案的稳定性，并发现在参数空间中的稳定和不稳定区域。稳定解可以用来检验数值代码的准确性。不稳定解也被广泛用于测试代码如何再现线性增长，过渡到湍流，以及混合的实际重要影响。现在，我们提供了一个家庭的不稳定的解决方案，具有所有三个要素有关的磁驱动内爆：收敛流，磁场，和冲击波。
2021-12-20 astro-ph.GA astro-ph.SR physics.comp-ph
Assessment of Pressure Based Solver in Resolving Complex Shock Wave Phenomenon
本研究评估了基于压力的求解器在解析轴对称超音速射流啸叫模态分级等复杂激波现象中的表现，发现其在极弱马赫数下存在局限性，需进一步研究。
2023-11-18 physics.flu-dyn
Stability of Inverse Problems for Steady Supersonic Flows Past Lipschitz Perturbed Cones
本文研究 Lipschitz 扰动锥体定常超声速势流反问题，通过改进的 Glimm 型格式和自相似解构造近似解，在大马赫数和小压力变差条件下证明了含强前导锥形激波的全局熵解存在性及其渐近自相似行为。
2023-10-26 math-ph math.AP math.MP
Numerical Bow Shock Instabilities in Inert Polyatomic Gases
Iowa State University（爱荷华州立大学）；University of Minnesota（明尼苏达大学）
研究低比热比气体中轴对称流过超音速球体时出现的无粘性数值不稳定性，发现高密度比和粗网格会导致carbuncle型波动不稳定性，强调需区分真实物理不稳定性与数值伪影。
2026-04-01 physics.comp-ph physics.flu-dyn
Tradeoffs in Biconic Intake Aerodynamic Design Optimization with Sub-optimal Oswatitsch Solutions
本文引入次优Oswatitsch解，通过增加锥形喇叭口形成Lambda激波结构，结合公理化设计理论与RANS仿真，在固定质量流量率下生成Pareto前沿，实现了超音速双锥进气道TPR与CDi之间的系统性权衡。
2025-03-04 physics.comp-ph physics.flu-dyn
