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1.
对来流Mach数2.25和6的平板边界层湍流进行了直接数值模拟, 并通过与理论、实验及他人计算结果的对比对数值结果进行了验证. 基于直接数值模拟得到的湍流数据库, 对常用的湍流模型进行了先验评估. 评估的湍流模型有k-εvarepsilon模型(包括标准k-εvarepsilon 模型、可实现的k-εvarepsilon模型及低Reynolds数k-εvarepsilon模型)、SA模型及BL模型. 结果显示, 对于Mach2.25的平板边界层, 可实现的k-εvarepsilon 模型及低Reynolds 数k-εvarepsilon模型具有较好的预测能力, 而标准k-εvarepsilon模型预测的湍流黏性系数偏高; SA模型在边界层内层预测准确度较高, 而在外层预测值偏高. 而对于Mach6的平板边界层, k-εvarepsilon模型及SA模型预测的湍流黏性系数均偏高, 尤其是标准k-εvarepsilon模型. 对于Mach6的平板边界层, BL模型低估了内-外层交界位置, 造成湍流黏性系数预测值严重偏低. 作者通过修改模型系数及内-外层交界位置对BL模型进行了修改, 修改后模型预测的湍流黏性系数与DNS给出的值吻合较好.  相似文献   
2.
不可压N-S方程高效算法及二维槽道湍流分析   总被引:6,自引:1,他引:5  
构造了基于非等距网格的迎风紧致格式,并将其与三阶精度的Adams半隐方法相结合,构造了求解不可压N-S方程高效算法。该算法利用基于交错网格的离散形式的压力Poisson方程求解压力项,解决了边界处的残余散度问题;同时还利用快速Fourier变换将方程的隐式部分解耦,离散后的代数方程组利用追赶法求解,大大减少了计算量。通过对二维槽道流动的数值模拟,证实了所构造的数值方法具有精度高,稳定性好,能抑制混淆误差等优点,同时具有很高的计算效率,是进行壁湍流直接数值模拟的有效方法。在数值模拟的基础上对二维槽道流动进行了分析,得到了Reynolds数从6000到15000的二维流动饱和态解(所谓“二维槽道湍流”);定性及定量结果均与他人的数值计算结果吻合十分理想。对流场进行了分析,指出了“二维湍流”与三维湍流统计特性的区别。  相似文献   
3.
可压槽道湍流的直接数值模拟及标度律分析   总被引:4,自引:0,他引:4  
采用基于非等距网格的紧致差分方法对Mach数为0.8,Reynolds数为3300的可压缩槽道湍流进行了直接数值模拟.建立了充分发展的可压缩槽道湍流数据库.该流场的统计特征(如等效平均速度分布,半局部尺度无量纲化的脉动均方根分布)与他人的数值计算结果吻合较好.在此DNS结果的基础上,作者对该流场进行了统计分析和机理研究.得到了可压缩槽道湍流场的高阶统计矩.同时分析了压缩性效应对近壁相干结构的影响机理,认为在可压壁湍流的近壁区,压力在压缩_膨胀上的做功部分吸收了脉动速度的动能,使得可压湍流的近壁速度条带结构更加平整.还对可压缩槽道湍流进行了标度律分析,指出可压槽道湍流中心线附近较宽的区域内存在标度律及扩展的自相似性.认为当Mach数不是很高时压缩性效应对标度指数影响不大.通过数值计算得到可压缩槽道湍流的标度指数.  相似文献   
4.
轴对称射流气动声场的数值模拟   总被引:1,自引:0,他引:1  
构造了Kirchhoff积分和CFD计算相结合的算法,采用高精度差分格式对不同喷口马赫数的轴对称射流进行数值模拟,并以此作为近场声源,运用Kirchhoff积分方法研究远场气动噪声.数值结果表明,远场噪声具有方向性,噪声声压在离开对称轴20°处达到最大值.随着传播距离增大,噪声方向性逐渐减弱.  相似文献   
5.
粘性可压混合层时间稳定性对称紧致差分求解   总被引:2,自引:0,他引:2  
基于可压扰动方程组的一阶改型 ,将高精度对称紧致格式引入边值法数值线性稳定性分析。对所获非线性离散特征值问题给出了一个通用形式二阶迭代局部算法 ,实现了时间模式和空间模式的统一求解 ,并将扰动特征值及其特征函数同时得到。据此分析了可压平面自由混合层时间稳定性 ,涉及二维 /三维扰动波、粘性 /无粘扰动波、第一 /第二模态、特征函数、伪特征值谱等。研究表明 ,压缩性效应和粘性效应对最不稳定扰动波数和增长率呈相似的减抑作用 ;在 Mc=1附近 ,从高波数段开始 ,粘性效应可强化二维不稳定扰动波由第一模态向第二模态的过渡  相似文献   
6.
Direct numerical simulation (DNS) of a spatially evolving fiat-plate boundary layer transition process at free stream Mach number 0. 7 is performed. Tollmien-Schlichting (T-S) waves are added on the inlet boundary as the disturbances before transition. Typical coherent structures in the transition process are investigated based on the second invariant of velocity gradient tensor. The instantaneous shear stress and the mean velocity profile in the transition region are studied. In our view, the fact that the peak value of shear stress in the stress concentration area increases and exceeds a threshold value during the later stage of the trallsition process plays an important role in the laminar breakdown process.  相似文献   
7.
A high order difference scheme is used to simulate the spatially developing compressible axisymmetric jet. The results show that the Kelvin-Helmholtz instability appears first when the jet loses its stability, and then with development of jet the increase in nonlinear effects leads to the secondary instability and the formation of the streamwise vortices. The evolution of the three-dimensional coherent structure is presented. The computed results verify that in axisymmetric jet the secondary instability and formation of the streamwise vortices are the important physical mechanism of enhancing the flow mixing and transition occurring.  相似文献   
8.
可压缩轴对称射流流场近区的数值模拟   总被引:3,自引:0,他引:3  
采用高精度差分方法对二维轴对称可压缩射流流场进行了数值模拟,研究了大尺度涡结构的形成和发展过程及其在射流雪展过程中的作用,计算结果显示了射流失稳后首先出现Kelvin-Helmholtz非稳定特征,之后向下游发展的过程中, 一笥效应的增长导致涡的配对和对并;指出射流场中压力波动的分布是大尺度涡结构分布的直接结果。  相似文献   
9.
群速度直接控制四阶迎风紧致格式   总被引:6,自引:0,他引:6  
为求解多尺度复杂流动在有限网格点的情况下高精度方法是可供选择的方法之一,其中紧致型格式数值解的分辨率更好.用迎风型紧致格式计算激波时,数值解中仍有数值振荡产生,这是由于对应于不同波数之群速度不均一所致.采用群速度直接控制方法重构紧致型格式以提高捕捉激波的能力.该方法简单,精度高,网格基架点少.算例表明,这一新的方法是可行的.  相似文献   
10.
Richtmyer—Meshkov失稳的数值模拟   总被引:3,自引:0,他引:3  
利用五阶迎风紧致差分格式加群速度控制方法对激波与轻气体柱形界面的干部问题进行直接数值模拟,并研究了涡量的产生及其发展和界面的变形,分析了柱形界面的失稳过程,得知在线性发展阶段,重气体以恒定的速度进入到轻气体中,并形成尖钉结构,在非线性发展阶段,在尖钉头部的两侧形成一对旋转方向相反的涡结构,同时证实了激波与界面的相互干扰有助于增加混合,并将所得的数值解与实验结果进行了比较。  相似文献   
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