激光壁面加载模型中相似准则的应用

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1、第30卷第1期2013年2月沈阳航空航天大学学报JournalofShenyangAerospaceUniversityV01．30No．1Feb．2013文章编号：2095—1248(2013)01-0030—04激光壁面加载模型中相似准则的应用徐让书，严向峰(沈阳航空航天大学航空航天工程学部(院)，沈阳110136)摘要：利用量纲理论分析多相流的流动换热特性，从可压缩粘性流体的一般控制方程组出发，推导出多相流换热的若干相似准则数，再结合两相间作用的定性分析建立起一套完整的多相流对流换热的相似准则体系

2、，分析多相流换热模型中相似准则数的物理意义。并在激光壁面加载模型中通过更改物性参数比例尺来调整非稳态模型的计算特征时间，达到优化计算的目的。关键词：激光壁面加载；量纲分析；相似准则；两相流动；数值计算中图分类号：TN241文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．2095—1248．2013．01．007SimilaritycriterioninthermaleffectmodelingoflaserirradiationXURang-shu，YANXiang—feng(FacultyofAe

3、rospaceEngineering，ShenyangAerospaceUniversity，Shenyang110136)Abstract：Inthispaper，thedimensionalanalysisisusedtoanalyzetheflowandheattransfercharacteristicsofmultiphaseflow，andthenon—dimensionalnumberofheattransferinmultiphaseflowisderivedfromthegeneral

4、governingequationsofcompressibleviscousfluid．Thenweresorttoacombinationofdimensionalanalysisandqualitativeanalysisoftwo—phasefluidtoestablishacompletecoupledheattransfersimilaritycriteriasystemofmultiphaseflow，andanalyzethephysicalmeaningsofnon—dimension

5、alnumberinthemodel．Atlast，weadjustthecharacteristictimeofflowbychangingthephysicalparametersoftwo—phasefluidtoachievethepurposeofcomputationaloptimization．Keywords：laserwallloading；dimensionalanalysis；similaritycriterion；multiphaseflow；numericalsimu—lati

6、on在前人对激光壁面加载计算模型的研究中，陈发良等¨1利用量纲理论分析了与结构热力响应相关物理量的简单几何相似性。丁升等心1利用量纲理论分析激光辐照热力耦合基本方程组，得到了激光辐照热力耦合问题的一般性相似准则，且该相似准则不受与材料相关物性参数的约束。而在针对两相流流动的相似计算中，周士昌∞1总结出了一套水平管道中两相流流动(液／固)的相似准则体系。上述研究均证实了相似准则在激光壁面加载模型中的适用性，但在其计算中均不涉及壁面受热熔化后的过程。在壁面材料熔化后所产生的多项流流动中，普通几何缩比模型暴露

7、出流动计算时间尺度与传热计算时间尺度差距过大的问题，影响计算效率。本文利用量纲理论分析多项流流动，再结合两相间作用的定性分析，建立起一套多相流对流换热的相似准则用于优化计算。1相似准则理论为了从模型流动上预测出原型流动的结果，就必须使两者在流动传热现象上相似。即两个互为相似流动的对应位置上的对应物理量都有一定的比例关系。具体来说，两相似流动应满足几何收稿日期：2012—10—17基金项目：激光与物质相互作用国家重点实验室开放基金课题(项目编号：SKLLIMl001—02)作者简介：徐让书(1962一)，

8、男，浙江乐清人，教授，主要研究方向：流动数值仿真与实验技术，E—mail：xurangshu@yahoo．corn。第1期徐让书，等：激光壁面加载模型中相似准则的应用31相似、运动相似、动力相似以及初始条件与边界条件的相似。使用量纲理论分析单一相可压缩粘性流体的一般控制方程组可得：罢+V·(p矿)=0df’．f，Pov，．+[CoY)·v]V=pV一唧堆V2矿+等V(v·矿)OI,JPCe警鹕(矿·v)r=『搴+(矿·v汩1+kV2T+qb