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相似文献
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1.
以压力为主变量求解喷管内的气体流动   总被引:1,自引:0,他引:1  
一、引言 以压力为主变量求解气体流动问题的计算方法,早在七十年代,Hirt就证明是一种可有效地用于全马赫数的流动问题。但是由于一些技术上的困难,以压力为主变量的方法主要限于求解不可压的低速流动问题。本文将作者原有的非正交坐标下的,以压力为主变量求解不可压缩流动问题的计算方法和程序进行了改进。通过在动量方程中采用混合张量的形式而提高了计算的精度和稳定性,并通过在压力修正方程中隐式地引入密度的影响而将计算方法推广到用于求解可压缩流动问题。采用这种方法对两种喷管内的流动进行了计算,并将计算结果与实验结果进行了比较,结果是令人满意的。  相似文献   

2.
基于预处理HLLEW格式的全速域数值算法   总被引:2,自引:0,他引:2  
基于HLLEW(Harten-Lax-Van Leer-Einfeldt-Wada)格式引入预处理技术发展适合求解全速域流场的三维Navier-Stokes求解器.引入低速预处理技术,重新构造HLLEW格式的耗散项,给出预处理后的HLLEW格式,并根据预处理后的雅克比矩阵构造相应的隐式时间推进方程.利用预处理方法求解NACA 4412低速不可压流动与RAE 2822跨声速可压缩流动,并与实验结果及原有方法的计算结果对比.结果表明:预处理HLLEW格式不仅提高低速不可压缩流动的计算效率和精度,也保持了对可压缩流动的处理能力,是一种适用于全速域流场数值模拟的有效方法.  相似文献   

3.
叶轮机械内的分离旋涡流动   总被引:2,自引:0,他引:2  
本文首先从粘性流体流动的基本涡量方程入手,对产生于旋转叶轮机械内的各类旋涡流动进行了深入细致的分析;在此基础上,分析描述了水洞模拟中典型叶片通道流场的各种分离旋涡流态,并对比了不同处理方法下这些旋涡流态的变化。通过上述的理论分析,以及结合实验研究工作中的结论,提出了减小旋转叶轮机械内分离旋涡流动的五点方法和结论,这些方法和结论对航空发动机和民用叶轮机械均有实践指导意义。  相似文献   

4.
基于非结构网格,给出模拟两相流的统一间断有限元框架.其中,不可压Navier-Stokes方程采用IPDG(Interior penalty discontinuous Galerkin)方法求解;Level Set方程采用RKDG(Runge-Kutta discontinuous Galerkin)方法求解.方腔驱动流在不同Re数时的数值结果验证了该方法在单相流动中的有效性.气泡上升过程的模拟结果表明:该方法避免了重新初始化,且计算量小、实施简单,可有效求解具有运动界面的不可压两相流问题.  相似文献   

5.
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。  相似文献   

6.
朱祥德  陈春刚  肖锋 《计算物理》2010,27(3):342-352
基于多矩VSIAM3格式及浸入边界法,提出一套在复杂计算区域内求解不可压缩流动的数值格式.不可压N-S方程使用VSIAM3格式进行离散,引入浸入边界法处理复杂、移动边界,使用虚拟网格方法计算动量方程修正项,同时还考虑了对连续方程的修正.使用标准算例对数值模式进行验证.  相似文献   

7.
应用PISO算法及非交错斜交网格技术,编制了求解二维定常、非定常流动的通用程序。计算分析了定常不可压缩Couette流动以及水平通道内方柱绕流尾迹的非定常流动,并详细分析了不同时刻方柱后尾迹的旋涡结构及发展过程,得到了合理的结果。验证了非迭代PISO算法及非交错斜交网格在分析非定常流动中的有效性,为进一步开展非定常流动的数值分析奠定了基础.  相似文献   

8.
刘超群  唐豪 《计算物理》1987,4(3):275-283
本文用SIMPLE方法,设计了一个求解不可压三维N-S方程的程序,作为算例,求解了一个三维台阶流,并和二维台阶流结果作一比较,分析了三维壁面效应。  相似文献   

9.
求解非定常不可压N-S方程的预处理方法   总被引:1,自引:0,他引:1  
薛具奎 《计算物理》2002,19(5):403-407
应用预处理技术,对不可压非定常N-S方程使用双时间推进法求解.当沿物理时间层推进时,连续性方程和动量方程沿伪时间方向使用隐式线Gauss-Seidel迭代法求解,对流项采用三阶迎风差分法离散.通过对不同Reynolds数、不同深宽比下非定常驱动腔内流动的模拟,数值研究了预处理法计算非定常不可压粘性流动的收敛特性,分析了沿伪时间层的迭代收敛速度对流场Reynolds数的依赖特征.  相似文献   

10.
本文从ψ-ω形式的不可压N-S方程出发,采用ADI-BGE格式及新的物面边界条件处理方法,并提出一种数值扰动模型,成功地计算了R_e=100时圆柱绕流卡门涡街流动,得到的流场结果比原有数值解准确,与实验结果符合良好,因而可用来进行声场数值研究。在声场计算方面,直接积分Curle方程,对R_e=100时的声源分布及其声辐射特性进行数值分析,并与涡声理论结果和流场中脉动力和脱体旋涡频谱进行比较,证明本文方法是成功的。  相似文献   

11.
旋涡的场特征与物质性──离散涡方法基础   总被引:6,自引:1,他引:5  
旋涡的场特征与物质性──离散涡方法基础吴文权(华东工业大学,上海,200093)关键词旋涡动力学,旋涡场性,旋涡物质性众人关注的不稳定、非定常、分离流动无不与旋涡有关。因而对旋涡的研究吸引了人们的注意。尤其是近来非线性科学的发展,提供了新的思想、方法...  相似文献   

12.
变工况非定常叶栅绕流数值仿真   总被引:2,自引:2,他引:0  
采用离散涡方法数值仿真了不同来流攻角下,固定与动边界叶栅绕流。在设计工况时流动接近定常流动。而变 工况时流动具有明显的非定常特征。特别是当攻角较大时,流场中存在着激烈分离,流动具有不稳定性。分离流动与旋涡 的分布息息相关。当来流角从20°到60°逐渐增大时,前驻点从背面经前缘点向腹面移动。固定叶栅与振动叶栅时的绕流 有明显的不同。振动叶栅绕流,流体决不是简单地随叶栅作同样的振动。  相似文献   

13.
Vortex stretching in a compressible fluid is considered. Two-dimensional (2D) and axisymmetric cases are considered separately. The flows associated with the vortices are perpendicular to the plane of the uniform straining flows. Externally-imposed density build-up near the axis leads to enhanced compactness of the vortices — “dressed" vortices (in analogy to “dressed" charged particles in a dielectric system). The compressible vortex flow solutions in the 2D as well as axisymmetric cases identify a length scale relevant for the compressible case which leads to the Kadomtsev-Petviashvili spectrum for compressible turbulence. Vortex reconnection process in a compressible fluid is shown to be possible even in the inviscid case — compressibility leads to defreezing of vortex lines in the fluid.  相似文献   

14.
A high order difference scheme is used to simulate the spatially developing compressible axisymmetric jet. The results show that the Kelvin-Helmholtz instability appears first when the jet loses its stability, and then with development of jet the increase in nonlinear effects leads to the secondary instability and the formation of the streamwise vortices. The evolution of the three-dimensional coherent structure is presented. The computed results verify that in axisymmetric jet the secondary instability and formation of the streamwise vortices are the important physical mechanism of enhancing the flow mixing and transition occurring.  相似文献   

15.
Vortex identification techniques are used to analyse the wake of a 4 × 3 array of model wind turbines. The Q-criterion, Δ-criterion, and λ2-criterion are applied to particle image velocimetry data gathered fore and aft of the last row centerline turbine. The Q-criterion and λ2-criterion provide a clear indication of regions where vortical activity exists, while the Δ-criterion is not successful. Galilean decomposition, Reynolds decomposition, vorticity, and swirling strength are used to further understand the location and behaviour of the vortices. The techniques identify and display the high-magnitude vortices in high-shear zones resulting from the blade tips. Using Galilean and Reynolds decomposition, swirling motions are shown encapsuling vortex regions in agreement with the identification criteria. The Galilean decompositions selected are 20% and 50% of a convective velocity of 7 m/s. As the vortices convect downstream, the strength of the vortices decreases in magnitude, particularly in the far wake of the array, to approximately 25% of those present in the near wake. A high level of vortex activity is visualised as a result of the top tip of the wind turbine blade -- the location where the highest vertical entrainment is present. Analysing the full frame set, the Q-criterion, λ2-criterion, and swirling strength prove comparable, while the Δ-criterion under-performs in regions of high turbulence activity, namely in the back of the turbine. Entraining flow into the turbine canopy interacting with the turbine generates high-magnitude vortices concentrated at the blade tips. The count of vortices decreases when moving from the top tip down to the wall, as well as their strength for each Galilean technique when a non-zero threshold is applied. Vortex sizes in the near wake are found comparable to turbine blade, hub, and mast dimensions. In the far wake, the resulting size of the vortices is approximately 30% of those in the near wake. These vortices increase in velocity as they convect downstream, following the mean velocity behaviour. The lowest magnitude vortices reside at the hub height in the near-wake region, where they convect at nearly half the speed of those at the blade tips.  相似文献   

16.
通过直接数值求解Navier-Stokes方程,研究了入流激励下可压缩剪切层中Kelvin-Helmholtz(KH)涡结构的响应特性,结果清晰地展示了KH涡的独特演化方式.基于流动可视化数据,采用两点相关性分析获得了流场拟序结构的空间尺寸和结构角分布.通过分析不同激励频率下涡结构的动态特性,揭示了入流激励下可压缩剪切层中KH涡结构的独特演化机理.研究结果表明,低频入流激励(f=5 k Hz)下KH涡尺寸在远场区域达到饱和后呈现锁频状态,KH涡量厚度稳定在12-14 mm之间;与自由剪切层涡结构通过配对合并的方式实现生长的机理不同,低频入流激励下剪切层的发展是通过中间涡核顺时针吞噬KH不稳定波诱导的一串外围小涡结构来实现生长.此外,针对高频激励(f=20 k Hz)下的剪切层流动,研究了涡结构特性和入流激励参数之间的定量关系,发现均匀分布涡结构的尺寸近似等于对流速度与入流激励频率之比.  相似文献   

17.
Vortex density current in the Gross-Pitaevskii theory is studied. It is shown that the inner structure of the topological vortices can be classified by Brouwer degrees and Hopf indices of φ-mapping. The dynamical equations of vortex density current have been given. The bifurcation behavior at the critical points of the current is discussed in detail.  相似文献   

18.
Strongly coupled dusty plasma medium is often described as a viscoelastic fluid that retains its memory. In a flowing dusty plasma medium, vortices of different sizes appear when the flow does not remain laminar. The vortices also merge to transfer energy between different scales. In the present work, we study the effect of viscoelasticity and compressibility over a localized vortex structure and multiple rotational vortices in a strongly coupled viscoelastic dusty plasma medium. In case of single rotating vortex flow, a transverse wave is generated from the localized vortex source and the evolution time of generated waves is found to be reduced due to finite viscoelasticity and compressibility of the medium. It is found that the viscoelasticity suppresses the dispersion of vorticity. In the presence of multiple vortices, we find, the vortex mergers get highly affected in the presence of memory effect of the fluid, and thus the dynamics of the medium gets completely altered compared to a non‐viscoelastic fluid. For a compressible fluid, viscoelasticity dampens the energy in the sonic waves generated in the medium. Thus a highly viscoelastic and compressible fluid, in some cases, behaves similarly to an incompressible viscoelastic fluid. The wave‐front like rings propagate in elliptical orbits keeping the footprint of the earlier position of the point‐vortex. The rings collide with each other even within the patch vortex region forming regions of high vorticity at the point of intersection and pass through each other.  相似文献   

19.
张忠宇  姚熊亮  张阿漫 《物理学报》2016,65(8):84701-084701
基于高阶的间断有限元方法, 数值模拟低马赫数下并列圆柱的可压缩层流流动, 捕捉并列圆柱流场中的漩涡结构, 以便分析并列圆柱尾流的流动特性. 针对二维圆柱的边界形式, 采用曲边三角形单元构造二维圆柱的曲面边界, 以适应高阶离散格式的精度. 在验证方法合理性的基础上, 分析圆柱间距及雷诺数对漩涡脱落及受力特性的影响规律. 研究结果表明: 并列圆柱的间距是影响流场流动特性的一个主要因素, 它会改变圆柱漩涡脱落的形式. 随着圆柱间距的增加, 上下圆柱的平均阻力系数及平均升力系数的绝对值随之显著下降. 雷诺数对于平均阻力系数的影响相对较小. 但随着雷诺数的增加, 上下圆柱的平均升力系数会随之降低, 而漩涡的脱落频率会随之增大.  相似文献   

20.
脉冲激励下超音速混合层涡结构的演化机理   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
郭广明  刘洪  张斌  张庆兵 《物理学报》2017,66(8):84701-084701
采用大涡模拟方法对脉冲激励作用下的超音速混合层流场进行数值模拟,所得结果清晰展示了流场中涡结构的独特生长机理.基于涡核位置提取方法,对超音速混合层流场中涡结构的空间尺寸和瞬时对流速度等动态特性进行了定量计算.通过分析流场中涡结构的动态特性在不同频率脉冲激励下的变化,揭示出受脉冲激励超音速混合层流场中涡结构的演化机理:涡结构的生长不再是依靠相邻涡-涡结构之间的配对与融合,而是通过涡核外围的一串小涡旋结构被依次吸进涡核来实现,且受激励流场中各个涡结构的空间尺寸变化较小;流场中的涡结构数量与脉冲频率成正比例关系,而涡结构的空间尺寸与脉冲频率成反比例关系;涡结构的平均对流速度随脉冲频率的增大而减小.针对受脉冲激励超音速混合层,给出了能够表征涡结构特性与脉冲激励参数之间关系的方程式,即受激励流场中涡结构的平均对流速度与脉冲周期的乘积近似等于流场中涡结构的空间尺寸(涡结构平均直径).  相似文献   

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