拉氏数值模拟中的人工粘性方法

较好的人工粘性需要满足较小的计算开销、不能去除真实具有的涡运动等条件.提出一种应用于拉氏数值模拟中基于Lew人工粘性,同时增加了限制器的人工粘性方法.可以有效减少数值模拟结果对网格的依赖;采用特征值限制器控制施加的人工粘性大小,通过限制器能够区分激波压缩和等熵压缩;方便应用在二维、三维,结构网格或者非结构网格上.     

二维三温辐射(磁)流体力学拉氏计算中的人工粘性分裂技术

针对使用边粘性和张量粘性进行二维三温辐射(磁)流体力学拉氏计算时激波处离子温度出现非物理尖峰的问题,提出一种人工粘性分裂技术,将人工粘性耗散能量按照电子压和离子压的比分成两部分,并分别加在电子内能和离子内能上.在二维三温辐射磁流体力学程序MARED上实现该技术,并对Z-pinch的内爆动力学过程进行数值模拟.消除了模拟结果中激波处离子温度的尖峰.     

具有声激波的跨音流管道中声传播的数值方法

本文采用四阶MacCormack格式和附加四阶粘性项方法,求解具有声激波的跨音流变差分格壁管中的声传播问题,比前人结果有明显改善。本文详细介绍了这种差分方法,特别是关于截面硬式,人工粘性项和计算可靠性判据。这种方法省内存,省机时,可以在微机上实现计算。     

一种具有高分辨率特性的人工粘性法

八十年代发展起来的全变差不增格式在激波计算中所显示的卓越特性使其在气体力学问题的求解中得到广泛的应用。但全变差不增格式的一个缺点是计算量较大。本文提出了一种具有高分辨率特性的人工粘性方法,既保持了全变差不增格式的激波分辨率高的优点,又具有人工粘性法计算量较少的优点。     

凹型钝头体超音速粘性流场的数值模拟

本文首先从单个方程出发,根据TVD思想,比较自然地给出了二阶带通量限制器的CSCM^[1]差分方法,然后推广到方程组情形。为了验证方法和程序,将球头绕流计算结果同文献[2]作了比较,然后运用此方法模拟了轴对称凹型钝体的粘性超音速分离绕流流场,对一阶与二阶、粘性与无粘性数值结果作了比较。计算网格采用了简单、快速易行的拟正交代数生成方法。     

超音速引射喷管性能的理论计算和实验研究

本文介绍了超音速引射喷管的流场和性能的理论计算方法.它包括如下的计算:主喷管出口的真实音速线,非粘性主流流场,粘性影响的修正,抽吸特性和推力特性. 为了使计算结果更符合实验数据,采用真实音速线而不是平面音速线作为计算的初始基准线.真实音速线是由主喷管喉部区域的等角度线与从主喷管唇部发出的马赫线的交点得出的.首先,计算喷管的非粘性主流流场,然后考虑粘性修正.本文采用的粘性修正方法是用修正的外罩几何坐标代替原有的外罩几何坐标.前者是将混合区和附面层的位移厚度叠加到原有的外罩几何坐标上而得到的.按照修正过的坐标计算喷管真实流场,抽吸特性等.该修正方法相当简单而且足够准确. 计算是在数字计算机“320”上完成的,并在地面设备上做了模型实验.理论和实验结果基本一致.     

时间相关有限体积法在跨音速叶栅流场计算上的应用

本文在分析J.D.Denton格式的基础上,采用了R.W.MacCormack时间分裂有限体积法来计算跨音速叶栅流场,使计算与实验结果更加吻合.介绍了使用当地容许时间步长和加密网格法来加速计算收敛的效果.分析了几种人工粘性方法.对以滞止焓沿流线不变的关系代替能量方程时,流场中信息的传播规律进行了讨论.     

时间倾斜算子在离心压缩机动/静相干非定常模拟中的应用

本文介绍了用时间倾斜算子来处理非定常计算中非等栅距的方法。通过引入时间倾斜算子对N-S方程进行转化,而不对几何结构作任何改变,且所计算的叶片通道数小,以确保有较好的计算效率。粘性的影响被归类到源项中来进行求解,在作时间倾斜的方程转换时,就不用忽略粘性应力项的影响,使得方程的求解更为真实。同商用软件的计算结果进行了比较,结果表明应用本文所发展的程序,能很好的预测离心压缩机级的非定常流动。     

基于黎曼解的粒子间接触算法在SPH中的应用

 采用光滑粒子流体动力学（SPH）方法模拟大变形问题具有明显的优点，但传统的SPH方法在模拟冲击波与接触界面的作用时，往往会出现压力的反常跳动。采用黎曼解描述粒子间相互作用的接触算法对传统SPH方法进行修正，计算了激波管和飞片碰撞（包含接触界面）问题中波的传播，并将计算结果与解析解作比较。结果表明，与传统的光滑粒子法相比，该改进的光滑粒子法无需引入人工粘性项和人工热流项，程序结构简洁，且能较好地处理接触界面问题，从而能有效提高计算精度。     

恢复系数的测量

考虑到空气的粘性，理论计算了弹力球的运动位移随时间的变化规律，从一定高度释放弹力球，实验测量不同弹跳次数所需时间，运用级数理论，得出弹力球与桌面碰撞时的恢复系数，并提出了3种实验方案，理论计算和实验测量结果均表明空气的粘性对测量结果影响很小。     

量子分子动力学模拟液体钚的输运性质

采用第一原理分子动力学（QMD）方法模拟液体钚的输运性质.计算的粘性和扩散系数在较低温度时与文献有明显差异,在实验测量范围内,模拟结果与实验一致,温度升高时数值模拟结果趋于一致.利用QMD的模拟结果计算了应力自相关函数和速度自相关函数,结果表明：在温度较低时,液体钚呈现明显的强关联特性.对于具有强关联特性的液体,利用较短时间的QMD模拟结果,通过简单e指数拟合外推到t→∞得到的扩散系数和粘性具有较大偏差,这是造成本文模拟结果与文献结果出现差异的主要原因.通过增加QMD模拟时间步数,获得了更为准确的输运性质.     

冷中子源冷包截面含汽率数理模型探讨

文章推导出一种计算冷包截面含汽率的数学模型;将模型计算结果与已知文献相关实验结果进行对比,验证了模型的正确性.利用该模型探讨了冷包截面含汽率的影响因素如气泡直径,工质液体的密度、粘性,加热功率等.模型计算表明:气泡直径越大,在同一截面高度处的截面含汽率越低;工质粘性越大,在同一截面高度处的截面含汽率越高.本文模型的计算结果能对冷包设计提供理论支持.     

空气等离子体双温度输运性质计算

本文采用将经典的Chapman-Enskog方法扩展到高阶近似的方法计算获得了双温度化学平衡条件下空气等离子体的粘性、热导率和电导率。结果表明,压力和热力学非平衡程度的改变会影响空气组分解离和电离反应的温度区间,从而使气体的粘性和热导率的峰值区域产生变化。局域热力学平衡条件下空气等离子体输运性质的计算结果与文献报道结果符合较好,验证了本文结果的可靠性。     

再入体头部粘性流场高分辨率格式数值模拟

TVD格式是目前数值研究以激波为主要特征之一的超声速、高超声速流场的最先进的算法之一。本文用二阶迎风TVD格式,对三种烧蚀外形的轴对称粘性流场和10°钝锥有攻角三维粘性流场进行了数值模拟,得到了高质量的头部脱体激波和与实验结果及直线推进法计算一致的物面压力分布,表明了TVD格式在再入体粘性绕流计算中的独特优势。     

一种隐式预处理方法及其在定常和非定常流动数值模拟中的应用

将Choi-Merkle矩阵预处理方法与LU-SGS隐式方法、双时间法以及多重网格方法结合,发展适用于绕飞行器定常和非定常粘性流动的高效隐式预处理计算方法和程序.介绍一种针对定常和非定常流动的LU-SGS隐式预处理方法的统一表述方法.在不改变流动解的前提下,对Navier-Stokes方程的伪时间导数项实施Choi-Merkle矩阵预处理,从而改善可压缩控制方程在低速情况下的系统刚性,使基于LU-SGS时间推进格式的数值模拟方法同时适用于从极低马赫数到可压缩范围内的数值模拟.对Jameson中心格式的人工粘性进行相应的修改,以提高低速流动的计算精度.翼型、机翼以及翼身组合体绕流的数值模拟研究表明,隐式预处理方法获得了很高的计算效率,可使马赫数0.1左右的低速流动计算时间减少50%以上;通过对现有可压缩计算程序进行小量改动,便可使其均匀覆盖整个低速流动范围,提高CFD程序在飞行器绕流数值模拟中的实用性.     

跨音速叶栅流场计算的多网格法

本文是对多网格法应用于求解Euler方程的探讨,文中以MacCormack显式两步差分格式为基础,提出了一种简单的求解积分型Euler方程的多网格算法,阐述了这种方法的基本思路,研究了稳定条件和一种新的人工粘性形式.文中还进行了几种跨音速涡轮叶栅流场的计算,用以说明多网格法在缩短计算时间上的效果。     

求解Euler方程的空间—时间守恒格式

本文在CE／SE方法的基础上，提出了空间－时间守恒（STC）格式，其特点是构造简单，物理概念清晰，守恒性好，计算速度快且精度高，容易推广到多维流动及粘性流动。通过对二维Euler方程STC格式的介绍，可以看出这一方法的主要特点。与其它格式的计算结果或精确解相比较表明，用STC格式计算的结果是令人满意的。     

改进的物理粘性SPH方法及其在溃坝问题中的应用

在低雷诺数物理粘性SPH方法基础上引入再生核粒子法进行密度重构,既避免了用人工粘性所导致的数值耗散问题,又提高了低雷诺数物理粘性SPH方法的数值稳定性;以溃坝问题为例,对比分析低雷诺数物理粘性SPH方法和本文方法的仿真结果表明,本文方法可有效消除数值不稳定,压强和速度分布更加光滑,粒子秩序更好,可应用于雷诺数较高或粘性不可忽略的流动问题.     

粘性涡方法在多圆柱绕流数值模拟中的应用

用粘性涡方法求解了涡量速度形式的二维不可压缩Navier—Stokes方程．利用分步方法分别求解无粘的对流运动和粘性扩散，粘性扩散用随机走步方法来处理，利用涡量交换技术来满足无滑移边界条件，同时为进一步减少计算量，在求解对流速度时，采用了多极子展开法加速技术使得计算量由N2的量级减少到NlogN的量级．数值模拟了单圆柱和双圆柱纵向排列的绕流流场．     

可压缩平面混合层稳定性数值计算

通过高阶差分求解三维可压缩稳定性方程，数值研究了时间发展可压缩平面混合层的稳定性特征。以对流马赫数为压缩性参数，以Ｒｅｙｎｏｌｄｓ数为粘性参数分析了二者对计算流场稳定性的影响。比较了二维和三维，无粘和粘性扰动波等情况。部分计算同相关文献进行了对比，取得了一致的结果。