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相似文献
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1.
在长方体通道底面沿展向方向间隔设置了微型矩形凹槽,凹槽的深度与边界层尺度相当。采用大涡模拟方法对长方体通道内的流动及传热特性进行研究。数值计算结果表明:在长方体通道内设置的微矩形凹槽可以诱导“突出效应”及二次涡,二次涡的作用类似于微型空气滚动轴承,因而可减小流阻,并使传热性能略有提高。研究表明:微凹槽导致了速度滑移,从而有效降低了通道底部附近流体速度梯度;造成低速条纹变宽,使高低速流体的混合受到抑制。微凹槽内产生的二次涡增加了黏性底层的厚度,且二次涡与微凹槽上方流体之间的滚动摩擦代替了壁面与流体之间的滑动摩擦。与没有布置微型矩形凹槽的长方体通道相比,布置微凹槽的长方体通道可在不影响传热效果的前提下达到6%以上的减阻率。  相似文献   

2.
许晓阳  赵雨婷  李家宇  余鹏 《力学学报》2023,55(5):1099-1112
非等温黏弹性流体广泛存在于自然界和工业生产中,准确预测黏弹性流体的非等温流动机理和复杂流变特性有着重要的应用价值.文章提出一种改进的光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)方法对非等温黏弹性复杂流动进行了数值模拟,其中流体的黏弹特性通过eXtended Pom-Pom本构模型来表征.为了提高模拟结果的精度,采用了一种核函数梯度的修正算法;为了灵活地施加边界条件,发展了边界粒子和虚拟粒子相联合的边界处理方法;为了消除流动过程中的拉伸不稳定性,施加了粒子迁移技术.运用改进SPH方法数值模拟了液滴撞击固壁和F型腔注塑成型问题,通过与Basilisk软件得到的结果进行比较验证了改进SPH方法求解非等温黏弹性流体的有效性.通过利用不同粒子初始间距进行计算,评价了改进SPH方法的数值收敛性.研究了非等温流动相较于等温流动的不同流动特征,深入分析了不同热流变参数对流动过程的影响.数值结果表明,文章提出的改进SPH方法可稳定、准确地描述非等温黏弹性复杂流动的传热机理、复杂流变特性和自由面变化特性.  相似文献   

3.
共轭传热现象在科学和工程领域中大量存在. 随着计算能力的发展, 对共轭传热现象进行准确有效的数值模拟, 成为科学研究和工程设计上的重要挑战.共轭传热数值模拟的方法可以分为两大类: 分区耦合和整体耦合.本文采用有限元法对共轭传热问题进行整体耦合模拟. 固体传热求解采用标准的伽辽金有限元方法.流动求解采用基于特征分裂的有限元方法. 该方法是一种重要的求解流动问题的有限元方法, 可以使用等阶有限元. 该方法的准隐格式与其他格式相比, 具有时间步长大的特点. 将稳定项中的时间步长与全局时间步长分开, 改进了准隐格式的稳定性. 基于改进的特征分裂有限元方法的准隐格式, 发展了一种层流共轭传热数值模拟的整体耦合方法. 采用这种方法可以将流体计算域和固体计算域作为一个整体划分有限元网格, 并且所有变量都可以采用相同的插值函数, 从而有利于程序的实现. 通过对典型问题的模拟, 验证了这种方法的准确性. 本工作还研究了固体区域时间步长对定常共轭传热问题数值模拟收敛性的影响.   相似文献   

4.
格子玻尔兹曼方法(lattice Boltzmann method,LBM)能够直接计算局部剪切速率并可以达到二次精度,因此在非牛顿流动数值模拟中展现出一定优势。尽管已证实LBM 对于非牛顿流动的适用性,但是LBM 需要通过即时调节BGK(Bhatnagar-Gross-Krook)碰撞项中的松弛时间来实时反映黏度改变,当松弛时间接近1/2 时,迭代会出现数值不稳定现象。该文对LBM 在非牛顿流体研究中的进展进行了总结,介绍了增加数值稳定性的方法并对结果的精度进行了比较,在此基础上对LBM 在非牛顿研究中的进一步发展进行了展望。  相似文献   

5.
高频热等离子体发生器数值模拟最近进展   总被引:4,自引:0,他引:4  
陈熙 《力学进展》1991,21(3):297-309
高频感应耦合热等离子体发生器中的流动与传热和电磁场强烈耦合,它的数值模拟经历了从最简单的一维模型到比较完善的二维数值模拟的几个发展阶段.以前的基于一维非自洽电磁场解的模拟方法,最近已为包括自洽电磁场解的新方法所取代.新方法还能容易地推广到三维情形,从而为发生器的性能预估及参数优化提供有力的工具.本文概述了最近这一进展的产生背景及研究情况.   相似文献   

6.
跨音速流动条件下湿空气中的水蒸气由于快速膨胀而发生非平衡凝结,凝结潜热对跨音速气流进行加热,会显著改变气流的流动特性。通过对商用计算流体动力学软件FLUENT进行二次开发,建立了湿空气非平衡凝结流动的数值求解方法。该方法可用于二维或三维、粘性或无粘、内流或外流的求解中。采用该方法分剐对缩放喷管、透平叶栅以及绕CA-0.1圆弧翼型的湿空气非平衡凝结流动进行了数值分析。计算结果表明:湿空气凝结手l起缩放喷管中的凝结激波、导致叶橱流动中总压降低;对于翼型周围的流动,在相对湿度分别为50%、57.1%、64.1%时,依次计算得到了单激波、五激波、双激波。  相似文献   

7.
弯曲动脉的血流动力学数值分析   总被引:14,自引:0,他引:14  
利用计算流体力学的理论和方法对弯曲动脉中的血流动力学进行数值分析,是研究心血管疾病流体动力学机理的一种行之有效的方法。本文将升主动脉、主动脉弓和降主动脉联系起来作为弯曲动脉几何模型,给出了血液流动的边界条件以及计算条件。根据生理脉动流条件,对狗的弯曲动脉几何模型内发展中的血液流动进行了有限元数值模拟,并利用可视化方法对血液流动的轴向速度、二次流、壁面切应力等计算结果进行了分析。研究结果表明,在弯管内侧壁处,同时存在主流方向和二次流方向的回流,此处容易形成涡流。弯管内侧壁比外侧壁的壁面切应力具有更强的脉动性。  相似文献   

8.
在建立进动充液圆筒内液体偏差流动方程的基础上,结合液体惯性波和轴向二次流动线性解,通过对定常二次流动的线性稳定性分析,提出了函数空间表达的流动不稳定性非线性分岔分析方程. 对非惯性坐标系下液体流动的Navier-Stokes方程进行了数值求解,并对惯性波发生破裂(实验提供的3种主模态下得出的共振破裂现象)时的压力时间序列进行分析,得出了液体流动不稳定的基本非线性特征.  相似文献   

9.
注塑成型是重要的塑料成型工艺,成型过程中熔体在模腔中的流动和传热对最终制品的性能和质量有重要的影响,因此,精确预测注塑过程的流动及传热历史,并进一步预测注塑制品的收缩、翘曲和机械性能等性能和质量指标具有重要意义。为了精确地描述成型过程中材料的流动及传热行为,本文针对注塑成型过程的工艺特点,将充填后充填过程作为一个统一的过程,考虑材料可压缩性及相变对充填和后充填过程的影响,建立了充填后充填过程的统一数学模型。采用有限元/有限差分/控制体积混合数值方法,实现了注塑成型充填后充填一体化模拟。数值模拟结果与实验结果的对比,验证了本文模型和算法。  相似文献   

10.
多孔介质中热对流的分叉机理研究   总被引:3,自引:1,他引:3  
张涵信 《力学学报》1994,26(2):129-138
本文利用解析分析方法研究了数值模拟发现的多孔介质层中出现的对流分叉机理,指出控制方程中的Rayleigh数,是决定流动的特征参数。当Rayleigh数小于临界数值时,多孔介质内流动处于静止传热状态,并且这种状态是稳定的。如果Rayleigh数大于临界数值,非线性方程出现分叉解,文中指出,存在多个使平凡解失稳而分叉的临界Rayleigh数,当Rayleigh数由小到大经历这些临界数值时,其由平凡解发展起来的分叉解的流态,依次由单回流区转变为双回流区及三回流区。理论分析给出了分叉解和分叉解的振幅方程,阐明了分叉的机理,其结论和数值结果定性一致.  相似文献   

11.
本文将两相流动的雷诺方程沿深度方向进行平均,出求了平均后的运动方程、连续方程和能量方程式,在适当的物理假定下,简化得到可适用于考虑固-液流动及气-液流动两种情况下的两相层状流动基本方程.  相似文献   

12.
The governing equations for axially symmetric flow, where the Reynolds stresses are expressed by scalar turbulent viscosity, are the Reynolds equations. The turbulence model k, ? is used in the well-known form for fully developed turbulent flow.The numerical method, a continuation of the MAC system1, is adapted so that even for high Reynolds cell numbers precision (δx2) can be achieved for the steady flow. Irregular cells join the rectangular network on the curved surface. Von Neumann's stability condition of the linearised numerical system is investigated. Special problems concerning the numerical solution of the turbulence model equations are stated and a special procedure is worked out to ensure that the fields k, ? do not converge to physically meaningless values. The program for the computer is universal in that the boundary problems can be assigned by input data.As an example, an axially symmetrical diffuser with an area ratio of widening 1.40 is computed. Fields of velocity and pressure at the wall as well as fields vT and k are assessed. The results are compared with an experiment. The conclusion is that this method is suitable for the problems mentioned in this study as well as for unsteady flow.  相似文献   

13.
雷诺数对三角翼绕流的影响   总被引:4,自引:1,他引:4  
应用染色液流动显示技术研究了雷诺数对60°尖前缘三角翼前缘涡破裂位置、背风面流动结构等的影响,并详细分析了背风面流动随攻角的变化.  相似文献   

14.
The three‐dimensional transient free‐surface flow inside cavities of arbitrary shape is examined in this study. An adaptive (Lagrangian) boundary‐element approach is proposed for the general three‐dimensional simulation of confined free‐surface flow of viscous incompressible fluids. The method is stable as it includes remeshing capabilities of the deforming free‐surface, and thus can handle large deformations. A simple algorithm is developed for mesh refinement of the deforming free‐surface mesh. Smooth transition between large and small elements is achieved without significant degradation of the aspect ratio of the elements in the mesh. The method is used to determine the flow field and free‐surface evolution inside cubic, rectangular and cylindrical containers. These problems illustrate the transient nature of the flow during the mixing process. Surface tension effects are also explored. Copyright © 2003 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

15.
IntroductionPurgingresidualliquidinaU_shapedpipelineischallengeforchemicalandtransportationindustry[1].Manytechniqueshavebeenemployedtopurgeoutresidualwater[2 ],butnonehavebeencompletelysatisfactory .Onepossiblemethodfordoingthishasbeentoblowagreatquantit…  相似文献   

16.
Summary Investigation of time dependent behaviour of a polystyrene melt is carried out with the aid of a new apparatus for biaxial extension. Use is made of the method of two impinging fluid streams guided by lubricated trumpet shaped metal walls. The flow birefringence is measured in the plane of symmetry and, at the same time, the force is measured which tends to separate the trumpets. The linear stress-optical relation turns out to be valid in this new flow geometry. An accurate value for the stress-optical coefficient can be determined from the relaxation experiments. The stress build-up as calculated from the optical measurements, is compared with the pertinent result of the theory of linear viscoelasticity. For the desired interconversion of dynamic moduli use is made of the approximation by Schwarzl and Struik. The steady state measurements are checked by the results of the non-linear model of Acierno et al.With 16 figures and 2 tables  相似文献   

17.
高超声速层流尾迹的数值模拟   总被引:11,自引:1,他引:11  
张涵信  黎作武 《力学学报》1992,24(4):389-399
本文利用无波动、无自由参数、耗散的差分格式(NND格式),通过求解NS方程,数值模拟了高超声速层流尾迹的流动,清晰地给出了主激波、拐角膨胀波、迹激波及自由剪切层,所得流场物理量的分布与实验结果甚为一致。计算发现了底部迴流区由起始向定常的发展中,在瞬时流线图上经历了极限环形成、胀大、缩小、再胀大最后消失的演变过程。  相似文献   

18.
Gas-particle two-phase turbulent flow in a vertical duct   总被引:5,自引:0,他引:5  
Two-phase gas-phase turbulent flows at various loadings between the two vertical parallel plates are analyzed. A thermodynamically consistent turbulent two-phase flow model that accounts for the phase fluctuation energy transport and interaction is used. The governing equation of the gas-phase is upgraded to a two-equation low Reynolds number turbulence closure model that can be integrated directly to the wall. A no-slip boundary condition for the gas-phase and slip-boundary condition for the particulate phase are used. The computational model is first applied to dilute gas-particle turbulent flow between two parallel vertical walls. The predicted mean velocity and turbulence intensity profiles are compared with the experimental data of Tsuji et al. (1984) for vertical pipe flows, and good agreement is observed. Examples of additional flow properties such as the phasic fluctuation energy, phasic fluctuation energy production and dissipation, as well as interaction momentum and energy supply terms are also presented and discussed.

Applications to the relatively dense gas-particle turbulent flows in a vertical channel are also studied. The model predictions are compared with the experimental data of Miller & Gidaspow and reasonable agreement is observed. It is shown that flow behavior is strongly affected by the phasic fluctuation energy, and the momentum and energy transfer between the particulate and the fluid constituents.  相似文献   


19.
Assuming that the tapered angle is small,the problems of developing flow under unsteady oscillatory condition are studied in this paper.The formula of velocity distribution is obtained.The analyses for the results show that the blood flow in a converging tapered vessel remains a developing flow throughout the length,and the effects of tapered angle on the developing flow are increased with the increment of the tapered angle.  相似文献   

20.
应用小干扰柱体控制角区马蹄涡结构的实验研究   总被引:1,自引:0,他引:1  
本文提出一种简单的抑制和控制角区马蹄涡的被动控制方法.即在角区平板上游放置一个远小于主柱体的小干扰柱体,用其产生的弱马蹄涡来抑制和控制角区的马蹄涡结构.目的是使角区原来的马蹄涡结构由强变为弱、由大变为小、由多变为少、由非定常变为定常,以获得减小冲刷、抑制湍流、降低噪声、避免振动的工程效果.作者在风洞中采用烟线法和激光片光流动显示的方法开展研究,实验表明,在平板上游适当位置放置小干扰柱体的确可以有效抑制和控制角区马蹄涡结构.实验发现,当小干扰柱体放置在原角区马蹄涡生成区时,其抑制和控制效果最佳;当小干扰柱体放置在上游区或下游区时,控制效果不好.本文讨论了小干扰柱体控制角区马蹄涡的机理.此外,实验还研究了小干扰柱体相对尺度和截面形状对角区马蹄涡结构抑制和控制的影响.  相似文献   

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