各向异性颗粒PDF输运方程及其颗粒湍流扩散

根据Minier的模型,获得颗粒所见流体脉动速度的朗之万模型,并推导颗粒所见流体湍流脉动速度自关联函数,该函数具有各向异性的特征,进一步由流体脉动速度朗之万模型和颗粒运动方程获得相应的颗粒PDF输运方程.为描述在网格生成湍流中的颗粒扩散运动,将颗粒PDF输运方程作相应的简化,获得一个具有颗粒湍流各向异性的解析解,将方程的解与Wellsand Stock的颗粒湍流扩散实验结果进行比较,获得了很好的结果.揭示了具有各向异性特征的颗粒PDF输运方程的优越性.     

水中金属丝电爆炸拉氏磁流体动力学模拟方法

基于拉格朗日描述,建立了水中金属丝电爆炸的单温磁流体动力学模型,并给出一种高阶混合有限元离散求解方法。拉氏可压缩流体方程组中,速度定义在H1连续有限元空间,内能定义在L2间断有限元空间实现物质界面的精确捕捉,存在激波的区域引入张量人工粘性抑制数值振荡。磁扩散方程仅考虑周向磁通量密度,简化为标量方程,使用H1连续有限元方法离散求解。焦耳热和洛伦兹力作为源项引入实现磁流体方程的耦合。数值算例表明:磁扩散求解器能够求解存在不同电导率的多介质磁扩散问题;拉氏流体求解器能够精确追踪物质界面,具有较好的激波分辨能力;耦合RLC电路的磁流体求解器能够复现水中金属丝电爆炸加热相变、冲击波的产生与传播、放电模式转变等物理过程。     

多组份流动质量分数保极值原理算法

对基于质量分数的Mie-Gruneisen状态方程多流体组份模型提出了新的数值方法.该模型保持混合流体的质量、动量、和能量守恒,保持各组份分质量守恒,在多流体组份界面处保持压力和速度一致.该模型是拟守恒型方程系统.对该模型系统的离散采用波传播算法.与直接对模型中所有守恒方程采用相同算法不同的是,在处理分介质质量守恒方程时,对波传播算法进行了修正,使之满足质量分数保极值原理.而不作修改的算法则不能保证质量分数在[0,1]范围.数值实验验证了该方法有效.     

基于大规模并行计算的三维多群中子扩散方程有限差分方法

三维多群中子扩散方程的精确、高效求解是核动力堆芯设计及燃料管理的基础。应用有限差分方法求解该方程具有简便、精确、成熟的优点;然而,该方法的计算量和存储量均较大,极大地限制了它的计算规模和应用范围。本文基于大规模并行计算,研究三维多群中子扩散方程有限差分方法:采用中心有限差分格式离散中子扩散方程;基于MPI并行编程模型,采用空间区域分解的方式实现大规模并行计算;采用多群多区域耦合PGMRES算法进行并行加速。在集群服务器上开发了ParaFiDi程序,并采用IAEA3D,PHWR等多个基准题对该程序进行验证。数值结果表明,ParaFiDi程序具有较高的计算精度和计算效率。     

水轮机转轮内部的三维固液两相紊流计算

1引言本文利用两相流动的多流体模型和k－。－A。两相索流模型计算水轮机转轮内部的三维固液两相紊流。在索流两相流动的多流体即多连续介质模型中，离散相看成是Euler坐标中处理的拟流体。与小滑移和无泪移模型不同的是，多流体模型可以分别考虑大滑移和离散颗粒扩散，其间无直接联系，并且能够充分考虑离散相质量、动量及能量的湍流扩散山本文利用速度压力校正法之一：SIMPLEC法进行数值计算。该法最早使用在S．VPatankar和D．B．Snalding在1972年提出的SIMPLE算法中间，本文将其推广到具有交错网格的非正交贴体坐标系中计算三维…     

多孔介质中流体流动及扩散的耦合格子Boltzmann模型

多孔介质中高Péclet数和大黏性比下混溶流体的流动和扩散广泛存在于二氧化碳驱油、化工生产等工业过程中.用数值方法对该问题进行研究时,关键在于如何正确描述高Péclet数和大黏性比下多孔介质内流体的行为.为此,提出了一种基于多松弛模型和格子动理模型的耦合格子Boltzmann模型.通过Chapman-Enskog分析,证明该模型能有效求解不可压Navier-Stokes方程和对流扩散方程.数值结果表明,该模型不仅具有二阶精度和良好的稳健性,而且对于高Péclet数和大黏性比的问题具有良好的数值稳定性,为模拟此类问题提供了有效工具.     

引射器内超临界CO2两相流动的数值模拟

对引射器内超临界CO_2两相流动进行了数值模拟研究。与已有实验数据对比验证了所建CFD模型的准确性,然后分析了引射器内速度、压力、体积分数的分布规律及主喷嘴扩散角对引射器性能的影响。结果表明:主流体从主喷嘴进入后压力降低,速度迅速增加,主喷嘴出口处速度达到最大值约为168 m/s,流体相变的起点在喉口附近;在混合室内两种流体混合,压力和速度先呈现出阶跃变化,而后趋于平稳,最后在扩散室内流体速度减小,压力增加;主喷嘴的最佳扩散角为6°左右,引射系数最高可达0.83。     

模拟Casson流体的非结构化网格SIMPLE算法

为模拟复杂形状血管内的血液流动,本文考虑血液的非牛顿流变特性开发了适用于Casson流体的非结构化同位网格SIMPLE算法。离散动量方程时,对流项和源项的处理方法和牛顿流体类似。对于扩散项,为了避免黏度是剪切率的复杂函数所导致的复杂性,将黏度取为上一迭代步的流场获得的Casson流体黏度。经过以上处理对Casson流体动量方程的离散就可以参考变黏度牛顿流体的动量方程离散方法来进行,再利用基于非结构化同位网格的SIMPLE算法进行求解。该方法对其它切应力等于速度变形率与黏性函数乘积的非牛顿模型同样适用。利用本文算法模拟了T型分叉管中的血液流动,与文献中的实验结果对比发现,Casson流体得到的结果优于牛顿流体,说明采用Casson模型模拟血液流动是成功和必要的。     

微平行管道内Jeffrey流体的非定常电渗流动

研究了微平行管道内线性黏弹性流体的非定常电渗流动, 其中线性黏弹性流体的本构关系是由Jeffrey流体模型来描述的. 利用Laplace变换法, 求解了线性化的Poisson-Boltzmann方程、 非定常的柯西动量方程和Jeffrey流体本构方程, 给出了黏弹性Jeffrey流体电渗速度的解析表达式, 分析了无量纲弛豫时间λ₁和滞后时间λ₂对速度剖面的影响. 发现滞后时间为零时, 弛豫时间越小, 速度剖面图越接近牛顿流体的速度剖面图; 随着弛豫时间和滞后时间的增加, 速度振幅也变得越来越大, 随着时间的增加, 速度逐渐趋于恒定. 关键词： 双电层 微平行管道 Jeffrey流体 非定常电渗流动     

自由电弧热发射阴极的物理模型

基于Braginskii理论建立了自由电弧电离层区域的双温度流体方程模型,计算了这个区域的温度、速度、电势场分布,并与其他模型计算进行比较