近壁湍流的降阶模型及应用

由条带和流向涡的循环再生构成的近壁自维持过程(self-sustaining process, SSP)是壁湍流产生和维持的重要机制. 文章通过对最小槽道的直接数值模拟(direct numerical simulation, DNS)获得近壁自维持过程的流场数据, 采用正规正交分解法(proper orthogonal decomposition, POD)对该数据进行分析, 获得了不同流向和展向尺度的特征模态, 通过将Navier-Stokes方程在这些模态上进行投影, 得到近壁自维持过程的降阶模型, 并采用DNS数据对降阶模型的预测能力进行了评价. 该模型被初步应用于大涡模拟近壁模型的构造.      

城市大气环境的大涡模拟研究进展

本文回顾城市大气污染扩散的研究实践与进展, 介绍城市大气环境流动的特点和用现代计算流体力学手段开展城市大气环境的大涡模拟研究方法, 包括: 数学模型, 控制方程、亚网格湍流模式、定解条件及其数值方法. 其中, 重点介绍中尺度到微尺度的耦合模型与适用于复杂城市下垫面(满足大涡模拟分辨率要求且计算量较小)的组合模型;并给出实际算例和结果分析, 包括准确度的统计估算和湍流特性等. 最后, 讨论城市大气环境数值模拟方法进一步改进的方向和城市大气环境流动与污染物扩散数值研究应重点关注的几个问题.     

移动最小二乘浸没边界法中的权函数影响分析

考察了浸没边界法中运用移动最小二乘法构造的插值形函数的影响。通过在移动最小二乘法中采用不同的权函数,分析了相应的插值形函数的性质,并与传统的离散delta函数做了比较。以静止流体中的水平振荡圆柱为例,阐明了形函数对圆柱阻力系数的幅值和光滑性的影响,得到了较优的形函数分布,并将结果与文献对比验证了本文方法的可靠性。     

壁面展向周期振动的槽道湍流减阻机理的研究

利用直接数值模拟研究了带有壁面展向周期振动的槽道湍流.壁面在展向的周期运动使湍流受到抑制,并使壁面摩擦阻力减小.通过对雷诺应力输运方程的分析研究了壁面展向周期振动的减阻机理,进一步揭示了压力变形项在湍流抑制中的关键作用.     

液浮转子微陀螺筒间流动阻力矩参数影响

建立简化计算模型,将一种具有空间指数收敛特性的谱元-Fourier法引入复杂的液浮转子微陀螺筒间流动的直接数值模拟。对于柱坐标系下不可压缩Navier-Stokes方程,在子午面的径向和轴向采用Galerkin谱元法,进行标准化的Gauss-Lobatto-Legendre节点展开,在周向采用Fourier级数展开法。设定基准算例,计算分析了高径比、旋转速度和黏性系数等参数对内筒侧面和内筒端面阻力矩的影响。结果表明,两种阻力矩都随这些参数的增大而增大,且对总阻力矩的贡献量级相当。