非正交曲线坐标可压湍流S_1流面计算

一、引言 本文在文献[1]的基础上导出了非正交曲线坐标S_1流面内的可压湍流通用流函数方程组,文中连续方程和运动方程直接转化为流函数方程形式,不受势函数的无旋流动的限制,本文用焓和熵代替运动方程中的压力项,直接求解能量方程和熵方程,避免了压力修正带来的困难。导出了非正交曲线坐标系的κ-ε湍流双方程,在近壁区采用壁面函     

非正交曲线坐标S_1流面流函数反问题松弛计算

本文在文献[1—3]工作的基础上,从叶轮机械S_1流面反问题提法之一(给定叶栅吸力面速度分布及叶片厚度分布求解叶型坐标)出发,推导了流函数反问题主方程及有限差分方程.这方程是以计算网格坐标为主变量的二阶偏微分形式的动量方程,解决了文献[4—7]所未能解决的使用有旋的运动方程求解的问题.此方程与有旋的S_2流面流函数方程的一致性保证了叶轮机械三元求解的收敛性.进一步完善了叶轮机械使用两类流面的三元流设计方法.编制了计算机程序对典型的叶型作了计算例子,结果是理想的.     

S_1流面跨声流场流函数矩阵解

跨声速叶栅流的计算,可采用时间相关法求解Euler方程,或用松弛方法求解势函数方程和流函数方程。一般说来,时间相关法耗费机时较多,势函数方法仅对无旋流适用。流函数方法适用于二元有旋流的计算,并且边界条件也较为简单,可方便地进行S_1和S_2两类流面迭代得到三元解。流函数方法的跨声计算最大的困难是密度双值问题     

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。     

ADI方法求解Navier-Stokes方程的一个改进格式

ADI方法常被用来计算不可压缩Navier-Stokes方程^[1]。在处理涡度方程的非线性项和涡度在壁面上的条件时,通常采用滞后的方法对涡度方程和流函数方程分别求解。然而,非线性项的滞后破坏了ADI方法的完全二阶精度;涡度方程和流函数方程分别求解减弱了两个方程的耦合性;涡度壁面条件的滞后则破坏了方法的完全隐式。本文在应用ADI方法求解涡度方程和流函数方程时应用了一种交替线性化的技术,对涡度方程和流函数方程耦合求解,内点和边界点上的涡度和流函数值同时求出。因此,ADI方法保持了完全的二阶精度,避免了上面所提到的问题。作者应用这一方法计算了雷诺数R_θ等于1,10,100,500,1000时的二维方腔流动(空间步长h=1/20)。计算结果表明:这一方法保持了通常ADI方法的优点,可以应用大的时间步长。最后补充计算了雷诺数R_θ=2000的二维方腔流动。     

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。     

贝纳德对流产生的温差条件

在Boussinesq近似的基础上,忽略贝纳德对流扰动方程二阶和更高阶的扰动,建立速度场和温度场的扰动方程.通过无量纲处理得到控制贝纳德对流的超越方程,利用MATLAB求解超越方程,得到实验室产生贝纳德对流的参数,为贝纳德对流实验提供参考和指导.     

用三维流函数求解叶轮机械三维可压流场

采用三维流函数的定义式,本文推导了在任意曲线坐标系下的三维流函数的主方程。由于两个主方程中各自都包含了两个流函数的二阶偏导数,这给数值求解带来不便。针对三维流函数和其方程特性,将两个流函数方程的差分方程视为同时求解两个流函数的二元一次联立方程,采用相应数值计算方法。通过对算例的试算,表明了该数值处理方法是可行的,这使得三维流函数方法可以很好地适用于叶轮机械三维流场的计算。     

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。     

跨音速透平叶栅在迴转面上的速度图法设计

以往的速度图法设计,都限于平面流动,本文首先提出了相应于迥转流面的速度坐标的流函数方程和由速度面返回流面的积分方程,作为跨音透平叶栅亚音区部分的计算的基本方程。在超音区,我们从相应于迥转面的速度坐标流函数方程出发,导得了相应于迴转流面的压缩性函数,从而可以在迴转面上应用混合型方程的解析解。     

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。     

叶轮S2流面气动半反问题通用解法的改进

经典S2流面方程在应用中,需要根据计算对象是轴流或径流式叶轮,选择求解的主方程,以避免求解中出现不稳定.本文建立了S2流面半反问题的通用方程,能够直接适合多种形式的叶轮.其次,建立S2流面的环量分布方程,使得在设计环量约束条件下,同时满足了库塔条件,而且环量的空间分布更加光滑连续.第三,提出了S2流面生成的方程,达到了S2流面的光滑性及其与流动的一致性.通过在轴流、向心混流两个计算案例的应用,证明了本文方法的可行性.     

有旋转效应和流片厚度变化的叶轮机械边界层的积分方程求解法

一、前言 在叶轮机械中,气体通过高速旋转的压气机和透平转子,计算时一般采用非惯性坐标系统,即把坐标系统取在转子上,于是动量方程中就出现了离心力和科氏力项,边界层方程中也包含这些项.另外,用S_1和S_2两类流面迭代的计算中,如果要在S_2流面上求解边     

跨音透平变工况计算

得到了一组包括S_2流面方程、简化S_1流面方程(用于求解叶栅尾部三角区)、流动损失关系方程及落后角关系方程的联合方程组,此方程组用于计算透平机械的正问题。 考虑了亚临界、临界及超临界流动的本质差别,在阻塞计算中考虑了损失的影响。用一种联合求解的方法来求解此方程组。损失、落后角及其它流动参数是在同一迭代过程中得到的,所以不会发生假堵塞,收敛也快。完成了计算机程序并用于跨音透平非设计性能的计算。 用此程序计算透平级出口性能得到了满意的结果。折合流量、效率及膨胀比与实验结果相当符合,计算结果与实验数据之差在1％之内。     

库仑定理导出的2维空间电荷限制流一级近似公式

 为了准确计算空间电荷效应,从库仑定律和电流连续性方程出发,通过求解带电粒子群在空间某点产生的电场,再考虑到一系列合理的近似,最后得到了轴对称圆柱导体构形的空间电荷限制流的2维一级近似公式,结果显示,对于有限平面的电荷限制流大于经典1维限制流。     

有液滴卷吸时的环状流换热系数的预测模型

本文对垂直上升光管中环状流流动沸腾的理论模型进行了分析,以液膜紊流的动量方程和能量方程为基础,推导了环状流的数学模型,通过求解动量方程和能量方程,获得了流动沸腾换热系数的预测模型,并对该预测模型进行了数值求解,将预测的换热系数同实验值作了比较。     

介子的零点波函数和π_(μ2),K_(μ2)及1~-→e~ e~-衰变过程

本文基于文献[1]中提出的介子波函数与原始的层子弱流和层子电磁流,利用Bethe-Salpeter方程(以下简称B-S方程),尝试对0~-和1~-介子的零点波函数进行了讨论。文中给出了0~-,1~-介子的零点波函数与质量的关系:x_2(0)=A(1 bm),其中A,b是与质量无关的参数,m是相应介子的物理质量。这样一种函数形式可以解释π_(μ2),K_(μ2)和1~-→e~ e~-过程的几率。     

疏水障碍提高侧流试纸检测性能的模拟研究

本文针对侧流试纸检测灵敏度低的问题,根据Brinkman流动方程及化学反应方程,建立了流动-反应耦合数值模型,研究了侧流试纸不同组成部分的材料性能对流动的影响,分析了PDMS疏水障碍的设置对侧流试纸速度场和被测物质浓度场的影响,得到PDMS疏水障碍对侧流试纸分析仪改进的原理,为侧流试纸的设计提供理论指导。     

流体力学中的总流伯努利方程

文章从宏观上分析流体的平衡和运动规律,着重阐述流体力学中理想流体和压强的概念以及静止流体内压强的分布规律.文章介绍了流体的定常运动及流线、流量和总流的概念,给出了连续性方程,并在此基础上推导了理想流体定常运动的总流伯努利方程.结合工程实际问题,文章还介绍了实际流体的定常流动的总流伯努利方程.     

三维串列双圆柱绕流气动流场及声场模拟

数值模拟三维串列双圆柱在不同间距比下湍流流态及其辐射声场.采用大涡模拟(LES)求解非定常不可压缩Navier-Stokes方程得到瞬时流场数据,从而得到声源相关数据,求解基于FW-H积分方程的Farassat-1A方程计算载荷噪声得到相应声场分布.通过对不同间距比下相应的声场及观测点的声压频谱图进行比较可以发现:随着间距的变化,流场呈现出3种不同的流态,其声场也呈现不同的特点,在临界间距比下,总噪声值最大.