S_2流面非正交曲线坐标可压湍流方程组及其求解

前言 文献[1]在文献[2、3]的基础上导出了非正交曲线坐标可压湍流的基本控制方程组。在国内、外的湍流计算中,运动方程中一般都含有压力项,该项对收敛性影响较大,不太容易处理。本文用焓和熵(热力学第二定律)代替运动方程中的压力项,通过求解能量方程和     

透平级S_2流面内的反问题湍流计算

本文发展了应用湍流流函数方程计算湍流流场的方法。计算了扭曲叶片Ｓ２流面的湍流流场．在非正交曲线坐标可压湍流方程组中包含了以无量纲形式表示的能量方程，熵方程和Ｋ－ε湍流模型方程。固壁边界上采用了壁函数方程。通过计算得到了透平级内部的湍流流动合理的收敛解。此方法可以通过调节子午通道的形状及环量的大小分布来防止流动中负速度的出现，为高效透平级的设计提供了一种新的途径。     

非正交曲线座标在叶轮机械粘性流动计算中的应用

本文应用矢量与张量分析的方法系统地导出了三元粘性气动热力学方程及应变张量、应力张量、粘性力,粘性力作功率、消散函数等在非正交曲线座标下用非正交速度分量表示的普遍形式,并给出在各种特定座标系下的简化方法.从而把非正交曲线座标推广使用于叶轮机械粘性流的研究与计算.     

关于叶轮机械非径向计算站的S_2流面气动计算主方程的讨论

本文从任意曲线坐标的叶轮机械三元流动基本方程出发,导出了使用非径向计算站的正交坐标系的S_2流面的y向运动方程,且证明了Hetherington所使用的方程(1974)是正确的.通过转换,指出了这里导出的主方程(9)和[2]的(11)式是一致的.     

任意非正交曲线坐标系在叶轮机械气动计算中的应用

本文应用向量分析的方法,推导出非正交曲线坐标系的梯度、散度和旋度的计算公式,从而得到了无粘性流体在叶轮机械中稳定相对运动的三维流动的气动热力学基本方程。然后,讨论了用任意非正交曲线坐标表示的势函数方程,以及两类相对流面(S_1和S_2流面)的流函数方程(吴仲华方程)。最后也给出了速度梯度法(或称流线曲率法)方程的三种形式。     

非正交曲线座标下轴流与径流式翘曲S_1流面线松弛解

一、计算用的主要方程 基本方程如文献[1]所述。采用非正交曲线座标与相应的速度分量,引入流函数后,可得到轴流S_1流面求解的主方程为:     

跨声速流函数方程强隐式解及确定密度场的新方案

基于人工可压缩性对密度的修正,本文用强隐式格式快速求解了非正交曲线坐标系下跨声速流函数方程;在流函数场解出后,通过求解一个由动量方程、能量方程和连续方程组合而成的关于密度的一阶偏微分方程来获得密度场,因此流函数解法中常遇到的密度双值问题在这里已不存在;通常所讲的完成流函数场{Ψ}与密度场{ρ}间的迭代在本文便体现在流函数主方程与这个新推出的一阶微分方程间的迭代计算上;几个典型算例表明了本方法的有效性。     

使用非正交曲线座标与速度分量S_1流面正问题流场矩阵解

本文基于吴仲华提出的使用非正交曲线座标与相应的非正交速度分量的叶轮机械三元流动气动热力学基本方程组,引入流函数,得出求解的主要方程:流函数的二阶拟线性偏微分方程.除了与密度有关的项以外,流函数的各阶导数都置在方程的左端.这样加快了收敛的速度.用中心九点差分格式,将微分方程离散化后,所得的线性代数方程组用矩阵[L][u]分解直接求解.这种解法收敛速度较快.系数矩阵为对角线带状稀疏矩阵.采用了:(1)非零元素按对角线编号;(2)增设虚点两项办法.大量减少了计算机内存量.由流函数求密度时采用了内存密度函数表插值方法.简单地讨论了松弛因子的选取.用此程序对一些压气机和透平的叶型进行了计算,同实验结果及理论解析解进行了比较,相互是一致的.     

二维非定常Navier-Stokes方程精确的对偶变分原理族

本文采用基于待定函数的系统反推法首次成功地导出了二维非定常粘性流动Navier-Stokes方程的精确变分原理,并进而应用轮转变换导出其对偶变分原理,从而为粘流,特别是湍流的直接数值模拟(通过有限元法或变分差分解法等)或求近似解析解奠定了重要的和严密的理论基础.     

非正交座标S_1流面流函数跨音松弛计算

本文在吴仲华教授的叶轮机械三元流动理论的基础上,推导了非正交曲线座标系下的叶轮机械流函数方程及有限差分方程的通用形式.这些方程可用于平面、任意迥转面及任意翘曲的S_1或S_2流面的跨音及亚音流场计算。数值求解中采用了混合差分格式线松弛计算方法。采用了密度预测法由流函数值唯一确定了密度值,解决了流函数方程求解跨音流场的困难,用此方法编制了计算机程序并作了计算,所得结果与实验结果比较一致。     

交替方向积分法解S_1流面跨音流函数方程

在求解S_1流面跨音流函数方程中,提出并采用了交替方向积分法,一方面避开了ρ的双值性矛盾,同时也使基本方程的关系在整个求解域中有可能均衡地趋于满足.本方法利用了非正交曲线座标和人工可压缩性技术,原则上既可计算亚音来流的跨音问题,也可计算超音来流的跨音问题。     

使用非正交曲线坐标与速度分量的S_1流面跨声速流函数解

在非正交曲线坐标系上采用守恒型流函数方程,用人工可压缩性方法解任意(辶回)转面上叶栅跨音流动,考虑了通过激波间断的熵增。用速度梯度方程积分的方法解决了密度双值问题。并试验比较了几种数值计算方法。     

使用非正交曲线坐标与速度分量S_2流面跨音速流函数解

基于叶轮机械两类流面迭代计算理论,在非正交曲线坐标上建立了S_2流面上弱守恒型流函数方程.使用人工密度修正方法求解S_2流面跨音流动正问题,用速度积分方法避免了密度双值问题,并编制了相应的计算机程序.     

含分流叶栅或串列叶栅的S_1流面上可压缩流动矩阵解

基于六十年代提出的使用任意非正交曲线坐标和非正交速度分量的叶轮机械内部三元流动基本方程,本文提出一个求解含分流叶栅或串列叶栅的S_1流面上可压缩流动的方法.将广义儒可夫斯基条件同时应用于主叶栅与分流叶栅的尾缘以确定叶栅中的流最分配和出气角。整个流场是使用矩阵法求解流函数万程得出的。 这种方法可推广用于求解串列叶栅问题,含两个分流叶栅的S_1流面流动问题,以及含分流环的S_2流面问题。典型算例显示了本文方法的工程实用性。     

在非交错网格上求解非正交曲线坐标系下N-S方程

介绍一种在非交错网格上,求解非正交曲线坐标系下的流动控制方程的方法。为解决在三维非正交曲线坐标系下采用非交错网格时所遇到的压力波动问题,将一种网格界面速度插值方法进行推广,并导出了相应的计算公式。运用所建立的方法对90°方截面弯管流动问题进行了数值模拟。结果是令人满意的,从而表明计算方法及所开发程序的可靠性。     

非正交曲线坐标下三维粘性流动数值分析

本文基于非正交曲线坐标与相应的非正交速度分量下导得的守恒型N—S方程，讨论了求解三维粘性流动的数值方法，计算中显式时间推进算法与Baldwin—Lomax湍流模型被采用，应用本工作发展的程序，作为算例计算了一个沿径向非等截面环形叶栅的三维粘性流场，得到了诸如三维压力分布，总压损失分布以及十分清晰的二次流动图景等丰富的流场信息。     

湍流理论的近代发展

这篇论文的内容是关於不可压缩流体的湍流理论近代发展的综合性介绍舆分析。我们首先评述了根据Reynolds的平均运动方程所建立的混合长度理论。其次,分析关於均匀各向同性湍流的主要理论工作。第三,讨论了运用Reynolds的平均运动方程和根据速度涨落方程求得的速度关联函数的动力学方程来处理具有Reynolds剪应力的普通湍流运动问题。同时说明这个方法虽然能够给出比混合长度理论舆实验较为接近的理论结果并能提出速度涨落平方平均值的理论分布,但是由於在求出的速度关联的动力学方程中出现高次元的速度关联,它继续地导致不封闭的微分方程组因而遇到不易克服的困难。因此,从以上湍流理论发展的回顾和最近关於均匀各向同性湍流在后期衰变运动的涡性结构工作,我们在最后提出了对今后湍流理论研究工作的新看法:湍流运动的基本组成部分是流体粘性作用所引起的涡旋运动;这个涡旋运动的动力学根据是用平均的方法后Navier-Stokes方程所导出的Reyonlds的平均运动方程典带度涨落方程。我们并着重说明Reynolds认识到湍流运动可分作平均运动与涨落运动的重要性。今后的理论工作则在於求这两组动力学方程的涡旋运动解,而这种类型的解并须满足像Колмогоров在高Reynolds数运动的局部各向同性湍流理论中所提出的统计条件,方能使解满足惟一性并可舆实验结果相比较。     

水斗非定常自由水膜流三维贴体数值模拟

本研究采用水斗三维非正交贴体坐标系进行了非定常自由水膜流动的数值解析。对不规则水斗内表面采用三维非正交贴体坐标系下离散点进行拟合,推导了曲面离散点的法向矢量和曲面微元面高斯曲率、平均曲率等几何特征量的计算公式,进而导出流体粒子在运动方向上曲率计算式。在水斗三维贴体坐标系中,还推导了流体粒子在水斗曲面上的运动控制方程。最后对某水轮机水斗内表面非定常自由水膜流进行了数值模拟,得到其非定常水膜流态分布。     

环形叶栅中二次流与损失的数值模拟

1引言三维叶栅中的损失主要由叶型损失、端部损失及二次流损失等组成。而其中的二次流损失,由于在损失总量中往往占有很大的比重,且又强烈依赖于叶栅几何形状等本身的特点,因而十分受到关注。许多学者分别用计算或试验的方法来研究二次流动,已经做了大量的工作（如文献1～8）。然而,以往大部分的研究往往局限于直列叶栅,对沿径向非等截面的环形叶棚的详细研究甚少。本文基于非正交曲线坐标与非正交速度分量下完全守恒型的Navier－Stokes方程,采用时间推进法与Baldwin－Lomax湍流模型,数值求解环形叶栅内部的粘性流场,得到了十分…     

垂直上升管泡状流压力波动的多尺度分析

从理想的单气泡运动物理模型和离散正交小波与统计相结合的信号处理技术研究了泡状流压力波动的机理与多尺度时频规律,得到以下结论:泡状流的压力波动主要来源于气泡的运动和诱导湍流及液相湍流,其中在低流速下前者产生的压力波动幅度大于后两者;存在一个临界频率,低于该频率压力信号均方根随频率的增加而增加,高于该频率压力信号均方根随频率的增加而减小;发生流型转变时压力信号的时频特征发生明显改变,最大均方根出现在更低的频率区。