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相似文献
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1.
高智 《力学进展》2008,38(1):114-116
简述作者提出的干扰剪切流动(ISF)理论、近壁复杂ISF理论、推论和它们在CFD中的 应用.ISF是小黏性流体运动中普遍存在的一种基本流动, 如驻点流、近壁黏性-无黏干扰流动,干扰可忽略时ISF的黏性部分为熟知的边界层流动.ISF理论揭示了高$Re$数流动计算的最佳 坐标系和最佳网格生成.由近壁复杂ISF理论与流体运动方程组及流速在壁面无滑移条件相 结合导出一组壁面相容(SC)判据,该判据提供了利用CFD仿真结果判断CFD仿真可信度的理论途径、并为近壁网格、算法和边 界处理的改进和三者的更好协调、为湍流模型的评估、改进和发展提供了一种理论途径.  相似文献   

2.
高雷诺数流动理论、算法和应用的若干研究进展   总被引:3,自引:0,他引:3  
高智  周光 《力学进展》2001,31(3):417-436
在黏性流体力学的历史发展中,Navier-Stokes (NS)方程组的 简化理论、相应算法和应用构成了不同历史时期的学科前沿、核心内 容的应用热点。以此为线索,简要评述经典边界层、多层(三层)边界 层、干扰边界层、扩散抛物化(DP) NS方程诸理论、相应算法和应用的 若干研究进展;诸理论之间以及他们与实验的关系;简化湍流计算的 一点注释以及物理分析和数值模拟相结合的一些问题。  相似文献   

3.
特征分析表明 :对原始扰动量的抛物化稳定性方程组 (PSE) ,它在亚、超音速区分别具有椭圆和抛物特性 ,给出PSE特征对马赫数的依赖关系 ,阐明PSE仅把信息对流 扩散传播特性抛物化 ,而保留了信息对流 扰动传播特性 ,因此PSE应称为扩散抛物化稳定性方程 (DPSE)  相似文献   

4.
对流-扩散相互作用结构的不变性   总被引:3,自引:0,他引:3  
高智 《力学学报》1992,24(6):661-670
本文提出并证明了不可压缩剪切层流中对流-扩散相互作用结构不变性诸定理:即二难剪切层流与其线性化及非线性扰动存在同一的对流-扩散相互作用结构,且物理尺度(指时间、空间和速度尺度)相同。给出十个推论,例如:对流-扩散相互作用可在剪切层流及其扰动场内“激发“快时间尺度和小空间尺度结构,线性化稳定性原理的约定对剪切流体系统成立等。应用题例导出计及时间-空间尺度效应和非平行流效应的广义Orr-Sommerfeld(GOS)方程,证实它有两个粘性解:阻尼层解和干扰层解;经典OS方程及其两个粘性解:边界层解和Heisenberg临界层解,Triple-deck稳定性理论基本方程及其两个粘性解,均是本文GOS方程及其两个粘性解的特例。  相似文献   

5.
可压缩气固混合层中离散相与连续相的相互作用研究   总被引:2,自引:1,他引:1  
尽管已有许多文献采用数值模拟方法研究两相流问题,但主要是集中不可压流动方面.本文采用Eul-er-Lagrange颗粒-轨道双向耦合模型对时间模式下含有固粒的二维可压缩混合层流动进行了研究.气相流场采用非定常全Navier-Stokes方程描述,并应用具有空间三阶精度的WNND(Weighted Non-Oscillatory, Contai-ning No Free Parameters and Dissipative)格式进行数值高散.固相方程采用二阶单边三点差分离散.在考虑流场对固粒作用的同时,也计及颗粒对流场的反作用.主要研究混合层大尺度涡对颗粒扩散特性的影响及颗粒对流场结构的影响问题.在对流马赫数为0.5时,研究不同Stokes数颗粒在连续流场中的扩散特性,而在对流马赫数为0.8时研究了不同Stokes数颗粒对流场小激波结构的影响.  相似文献   

6.
对分层大气山体绕流的流动模式及扩散输移特性进行了数值模拟。采用隐式时间离散方法在贴体网格系统下求解雷诺平均的N-S方程,计算结果描述出大气流动的特征,证实了分层(以Froude数为特征参数,定义为F=U/NH,U为来流风速,N为Brunt-Vaisala频率,H为山体高度)变化对山体绕流流态的影响。数值结果表明:当Froude数大于4.0时,山体绕流的流动不再依赖于大气分层的变化。当Froude数介于4.0和1.0之间时,流场中出现了Lee波,并随着Froude数的进一步减小,流动分离发生及Lee波破碎现象。同时模型也预测了在各种流动模式下大气中夹杂着的污染物绕山体的传输特性,表明大气的分层现象对污染物的分布有着非常重要的影响。  相似文献   

7.
扩散抛物化Navier-Stokes方程数值解法评述   总被引:4,自引:0,他引:4  
王汝权  申义庆 《力学进展》2005,35(4):481-497
20世纪60年代末期在边界层理论基础上发展起来的各种简化Navier- Stokes (N-S)方程(统称为扩散抛物化N-S方程)及其算法, 较为彻底地解决了无黏流 及黏流的相互干扰问题, 并为高雷诺数大型复杂黏性流场的数值模拟开辟了新的途 径. 本文将系统地评述这一领域的主要成果, 包括各种简化N-S模型的优缺点; 数 学奇性及正则化方法; 代表性的数值解法以及最近几年的新进展.  相似文献   

8.
声波方程是对大多数声学问题进行数学描述的出发点. 那些得到 广泛应用的经典波动方程及对流波动方程都存在苛刻的适用条件, 即仅适用于描述处于静态或匀速运动状态的定常 均匀介质中的线性无耗散声波. 然而, 很多实际场合并不满足这些严格的适用条件. 本文对经典声波方程和对流声波 方程进行推广, 导出了编号为W1$\sim$W36的36种不同形式的声波方程, 涵盖了处于静止、势流或旋涡流状态下的非均匀 和/或非定常介质中的声波传播问题. 所考虑的声波传播情形包括: (1) 线性波, 即具有小梯度(小振幅)性质; (2)非线性波, 即具有陡峭梯度性质, 包括``波纹'(小振幅大梯度)或者大振幅波. 本文仅考虑非耗散声波, 即排除了由剪切、体积黏度及热传导所引起的耗散. 对具有匀熵或等熵(熵沿流线守恒)性质的均匀介质和非均匀介质中的声传播进行了研究但非等熵(即耗散)情况除外; 另外, 对非定常介质中的 声波问题也进行了分析. 所涉及的介质可以处于静止、匀速运动状态, 或者是非匀速的和/或非定常的平均流动, 包括: (1)低Mach数的势平均流(即不可压缩的平均态), 或高速势平均流(即非均匀可压缩的平均流); ② 变截面管 道中的准一维传播, 包括无平均流的号管和具有低或高Mach数平均流的喷管; 或③平面的、空间的、或轴对称的单 向剪切平均流. 本文没有探讨其他类型的旋涡平均流(将与耗散及其他情形一起留待下一步研究), 例如, 可能与剪切效应相结合的轴对称旋转平均流. 通过对流体力学的一般方程进行消元处理或根据声学变分原理, 导出了36种波动方程, 对一些波动方程还采用这两种方法进行相互校验. 尽管声波方程的36种形式没有涵盖非线性、非均匀与非定常及非匀速运动介质 这3个效应的所有可能的组合情形, 但它们的确包括了孤立状态下的各种效应, 并包括了多种多重效应组合的 情形. 虽然经典波动方程和对流波动方程仅适用于处于静止(或匀速运动)的均匀定常介质中的线性无耗散声波, 但它们在 相关文献中已被广泛采用; 本文给出的36种声波方程提供了它们多种有用的推广形式. 在许多实际应用中, 经典波动方 程和对流波动方程仅是粗略的近似, 声波方程的更一般形式可提供更令人满意的理论模型. 本文每节末尾给出了这些应用 的众多范例. 在这篇评论文章中引用了240篇参考文献.  相似文献   

9.
本文从流场中空间和时间的尺度分析及流体力学基本方程组(BEFM)中诸项的量级分析出发,提出了BEFM的层次结构理论,表明:当特征雷诺数Re>l、且一坐标方向的长度尺度大于其它坐标方向的长度尺度吋,按照BEFM中诸项的量级关系,形成从Euler方程到 BEFM 和从边界层方程到 BEFM 的两支层次结构,文中以二维可压缩流动和不可压缩轴对称射流为例说明了两支层次结构的关系和特点,分析了诸层次方程组的特征、次特征(Subcharacteristics)以及它们的数学性质,并把诸层次方程组与已有的诸简化Navier-Stakes方程组(SNSE)作了对照比较。  相似文献   

10.
应用PIV对角区非定常马蹄涡结构的实验研究   总被引:5,自引:1,他引:4  
张华  吕志咏  孙盛东 《力学学报》2008,40(2):171-178
利用PIV技术研究了柱体与平板层流边界层角区的非定常流动结构,流动显示和PIV测量均 表明角区存在3种非定常的马蹄涡模态,即绕合模态、脱落-绕合模态以及脱落-耗散模态, 一定$Re$数下主涡脱落后既可能表现为脱落-绕合模态,也可能表现为脱落-耗散模态. 这主 要取决于模型头部形状对涡轴造成的拉伸以及耗散和扩散程度. PIV测量表明,随雷诺数增 加主涡下方从壁面喷发的反向二次涡逐步增大形成强度和尺度较大的``涡舌', 该``涡舌' 将突入整个涡系所在的边界层,最终将主涡与上游涡系隔离并使其从旋涡生成区涡系脱落. 马蹄涡非定常摆动时具有较复杂的奇点形态组合和演化,反映涡轴受到了交替的拉伸和压缩 作用.  相似文献   

11.
In this paper we propose a new method for obtaining the exact solutions of the Mavier-Stokes (NS) equations for incompressible viscous fluid in the light of the theory of simplified Navier-Stokes (SNS) equations developed by the first author[1,2], Using the present method we can find some new exact solutions as well as the well-known exact solutions of the NS equations. In illustration of its applications, we give a variety of exact solutions of incompressible viscous fluid flows for which NS equations of fluid motion are written in Cartesian coordinates, or in cylindrical polar coordinates, or in spherical coordinates. The project supported by National Natural Science Foundation of China.  相似文献   

12.
An analytical solution of the governing equations of the interacting shear flows for unsteady oblique stagnation point flow is obtained. It has the same form as that of the exact solution obtained from the complete NS equations and physical analysis and relevant discussions are then presented.The English text was polished by Yunming Chen.  相似文献   

13.
An approximate method for the efficient calculation of stagnation-streamline quantities in hypersonic flows about spheres or cylinders is suggested. Based on the local similarity of the flow field the two-dimensional Navier-Stokes equations are simplified to a one-dimensional approximation for the stagnation streamline. These equations are solved with an implicit finite-volume scheme. Comparisons with fully two–dimensional Euler and Navier–Stokes calculations for flows about spheres are presented, that include perfect gas flows and flows in chemical non-equilibrium. Comparisons with a number of experiments conclude this report. Received 8 May 1996 / Accepted 31 October 1996  相似文献   

14.
This paper investigates the unsteady stagnation-point flow and heat transfer over a moving plate with mass transfer,which is also an exact solution to the unsteady Navier-Stokes(NS)equations.The boundary layer energy equation is solved with the closed form solutions for prescribed wall temperature and prescribed wall heat flux conditions.The wall temperature and heat flux have power dependence on both time and spatial distance.The solution domain,the velocity distribution,the flow field,and the temperature distribution in the fluids are studied for different controlling parameters.These parameters include the Prandtl number,the mass transfer parameter at the wall,the wall moving parameter,the time power index,and the spatial power index.It is found that two solution branches exist for certain combinations of the controlling parameters for the flow and heat transfer problems.The heat transfer solutions are given by the confluent hypergeometric function of the first kind,which can be simplified into the incomplete gamma functions for special conditions.The wall heat flux and temperature profiles show very complicated variation behaviors.The wall heat flux can have multiple poles under certain given controlling parameters,and the temperature can have significant oscillations with overshoot and negative values in the boundary layers.The relationship between the number of poles in the wall heat flux and the number of zero-crossing points is identified.The difference in the results of the prescribed wall temperature case and the prescribed wall heat flux case is analyzed.Results given in this paper provide a rare closed form analytical solution to the entire unsteady NS equations,which can be used as a benchmark problem for numerical code validation.  相似文献   

15.
On the basis of Stokes separated flows, examples of separated flows described by the Navier-Stokes equations of a viscous incompressible fluid are constructed. These flows are represented by series convergent in a certain non-zero neighborhood of a flat contour immersed in the flow. In this neighborhood, the series have the same structure as those for the basic Stokes flows. Examples of the regions in which the series segments chosen give only a slight deviation from the numerical solutions of the Navier-Stokes equations are presented. The comparison between inviscid separated flows (without the no-slip condition on the contour) and viscous flows of the same structure (with the no-slip condition) shows that the viscosity does not play a decisive role in the formation of separation or the type of streamline approach to or departure from the contour.  相似文献   

16.
为解决裂隙岩体非稳态渗流问题, 发展了一种新的数值模型. 对于单裂隙渗 流求解, 其控制方程是基于一定假设的简化Navier-Stokes方程, 数值方法采用有限差分法 和流体体积法. 在裂隙网络中, 交界处渗流可以由专门的控制方程求解. 计算结果表明, 该 数值模型既可以大幅提高非稳态渗流的计算效率, 还可以避免孤立裂隙所带来的影响. 最后, 通过两个工程算例验证该数值模型的适用性.  相似文献   

17.
Zhi  Gao 《Acta Mechanica Sinica》1986,2(2):109-120
The Simplified Navier-Stokes equations (SNSE) and their exact solutions for the flow near a rotating disk and the flow in the vicinity of a stagnation point for both two- and three-dimensional flows are presented in this paper. The analysis shows that in the aforementioned cases the exact solutions of the inner-outer-layer-matched SNSE[4] are completely consistent with those of the complete Navier-Stokes equations (CNSE) and that the exact velocity solutions of D-SNSE[1,3] agree with those of CNSE, however, the exact pressure solutions of D-SNSE do not agree with those of CNSE. The maximum relative pressure errors between the exact solutions of D-SNSE and CNSE can be as high as a hundred per cent.  相似文献   

18.
An efficient discrete singular convolution (DSC) method is introduced to the numerical solutions of incompressible Euler and Navier-Stokes equations with periodic boundary conditions. Two numerical tests of two-dimensional Navier-Stokes equations with periodic boundary conditions and Euler equations for doubly periodic shear layer flows are carried out by using the DSC method for spatial derivatives and fourth-order Runge-Kutta method for time advancement, respectively. The computational results show that the DSC method is efficient and robust for solving the problems of incompressible flows, and has the potential of being extended to numerically solve much broader problems in fluid dynamics. The project supported by the National Natural Science Foundation of China (No.19902010).  相似文献   

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