突然扩张方管中三维湍流流动的数值模拟

本文运用SIMPLEC算法计算了突然扩张方管中的三维湍流流动,湍流模型采用k-ε模型。计算结果详细反映了突然扩张方管中三维湍流流场。从本文结果可以看出,由于突然扩张方管几何形状非轴对称,且尺寸有限,边壁对流场的作用是不可忽略的。以往文献中常见的二维突然扩张湍流的数值模拟结果与三维情况有较大差别,在靠近边壁的区域差别很大,因此对于突然扩张方管中湍流流动的数值模拟应用三维模拟。本文计算所得突然扩张截面后主回流区长度与实验结果接近。本文方法可为数值模拟突然扩张方管中湍流流场及各物理参数的分布提供有效工具。     

等离子体反应器流场的数值模拟

本文采用颗粒轨道模型对等离子体反应器进行数值模拟.数值格式用SIMPLER法.湍流模型用简单的次网格模型.计算结果给出速度场、温度场及颗粒轨道,对工程设计和工艺过程参数控制有参考价值.     

不可压缩非牛顿流体非定常流动初边值问题的非线性半群方法

本文应用非线性半群理论构造了不可压缩非牛顿流体非定常流动初边值问题的强解．     

一类非牛顿流体流动问题的变分原理和广义变分原理

本文将钱伟长教授[1]的不可压缩粘性流的最大功率消耗原理推广到一类特殊的非牛顿流体─-广义牛顿流体的流动问题,并采用识别的拉氏乘子法来解除变分约束条件,导出其广义变分原理。     

迎风紧致格式与驱动方腔流动问题的直接数值模拟

本文给出了一种求解不可压缩流动问题的高精度差分格式,即迎风紧致格式.出发方程采用二维非定常原始变量Naiver-Stokes方程组.在差分方程中,对流项采用三阶精度的迎风紧致差分,其余空间导数项采用四阶紧致差分.本文利用该差分格式在等距网格上数值模拟了驱动方腔流动中的分离涡运动.在257×257的细网格上,Re数最高计算到10000.Re≤5000时的计算结果与前人结果符合得很好.当Re≥7500时发现流动不存在定常层流解而为非定常周期性解,并首次给出了非定常解的结果。     

非牛顿流体中气泡过程的数值模拟

本文通过对有限区域内不同流体介质(如Carreau流体、Maxwell流体)下的淹没喷嘴产生的气泡生长过程的数值模拟,成功地求解了集气泡的非球性、流体流变性的复杂性以及流场本身的复杂于一身的典型流动问题,并探讨了流体的流变性、物性参数、外部条件对气泡过程的影响机理。     

底部加热肥皂泡上准二维湍流的数值模拟北大核心CSCD

底部加热的肥皂泡是一种全新的二维热对流模型,在实验中已发现肥皂泡上的岛涡运动规律与飓风轨迹规律一致.然而,肥皂泡的曲面特征对其准二维流场的数值模拟以及数据分析造成了较多困难.针对肥皂泡球面几何特征,该文介绍了其直接数值模拟(DNS)方法,及其流场空间波数谱、湍流通量和结构函数的计算分析方法.开展了Ra=3×10^(7),3×10^(9),3×10^(11)的数值计算,并获得了相应的波数谱、通量和湍流结构函数.计算结果表明,肥皂泡上速度的小尺度脉动特征满足Bo59的理论标度律,通过湍动能与拟涡能通量特征,发现在该准二维湍流场中存在湍流能量双级串现象.且随着Rayleigh数的增加,大尺度结构湍能量减小,更小尺度湍流结构能量增加.     

湍流边界层内准流向发卡涡生成的数值模拟

采用根据共振三波理论模型建立的初始准二维流场和直接数值模拟方法,对湍流边界层近壁区流向涡的生成进行了研究．计算得到了准流向发卡涡和次生准流向涡结构的生成过程及其主要特征,讨论了它们的产生机理．作为相干结构的主要特征,利用共振三波理论模型对流向涡结构生成与演化过程的研究为湍流边界层内相干结构的研究与流动控制提供了新的途径和思路．     

海冰弯曲破坏下的破坏准则数值模拟方法研究

海冰的弯曲破坏进程的研究已经称为冰工程界的一项重要课题.通过理论分析结合数值计算对海冰弯曲破坏数值模拟方法进行探索:探讨适合于海冰弯曲应力状态下的本构模型和破坏准则;在LS-DYNA中模拟圆环形冰排弯曲破坏和冰排与锥体结构相互作用的进程,提出了一种对海冰破坏准则验证的技术思路;通过所提出的技术思路对基于三轴压缩试验的Derradji破坏准则进行了修正,使其能够适用于海冰的弯曲破坏.     

大涡模拟的代数模型及其应用

大涡模拟是近十多年来发展起来的湍流研究的重要手段。本文介绍了大涡模拟的基本思想,提出了大涡模拟的代数模型,并详细地讨论了模型的建立。并将它应用于平直槽道和弯曲槽道中湍流的数值模拟,计算的初步结果表明本模型是可行的,并有望在进一步改善后可用于较复杂湍流的数值模拟。     

Numerical Solution of Newtonian and Non-Newtonian Flows in Bypass

This paper deals with a numerical solution of laminar incompressible steady flows of Newtonian and non–Newtonian fluids through bypass of a restricted vessel. Blood flow is considered to be Newtonian in the case of vessels of large diameters as aorta. On the other hand, with decreasing diameter of a vessel the non–Newtonian behavior of blood can play a significant role. One could describe these problems using Navier–Stokes equations and continuity equation as a model. In the case of Newtonian fluids one considers constant viscosity compared to non–Newtonian fluids where viscosity varies and can depend on the tensor of deformation. In order to find numerical solution, the system of equations is completed using an artificial compressibility method. The space derivatives are discretised using a cell centered finite volume method and arising system of ordinary differential equations is solved using an explicit multistage Runge–Kutta method with given steady boundary conditions. The steady solution is achieved for time t→∞ and steady boundary conditions. The results can be used in the field of cardiovascular research. (© 2008 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

明渠中变密度变粘度牛顿流体紊动基本方程式

本文利用Navier－Stokes方程及雷诺时均法则,导出了变密度变粘度牛顿流体的紊动微分方程式,并进一步导出了变密度变粘度牛顿流体在明渠中紊流流动时的运动微分方程式.文中首次提出了密度紊动应力与粘度紊动应力的概念.     

High Accuracy Numerical Simulation of Non-Isothermal Viscoelastic Polymer Fluid Past a Cylinder北大核心CSCD

采用同位网格有限体积(coupled and linked equations algorithm revised,CLEAR)方法求解黏性和XPP (eXtended Pom-Pom)黏弹性流动的控制方程,基于延时修正方法构造了动量和本构方程对流项的高精度AVLsmart格式。首先,为了验证该文方法的有效性,对不同Reynolds数下不可压黏性流体圆柱绕流问题进行了模拟。随后,对等温及非等温不可压XPP黏弹性流体圆柱绕流问题进行了有效模拟,给出了速度矢量、应力分量、拉升量以及温度的分布规律,分析了We数对水平速度、法向应力及拉升量的影响。该文研究成果能为精确预测复杂型腔纤维增强黏弹性聚合物熔体动态充填过程提供理论基础。     

Numerical Simulation of Bingham Fluid Flow Using Prox-Regularization

A special case of fluid flow, the laminar flow of a Bingham fluid through a cylindrical pipe, can be described as a convex minimization problem where the objective function J₀ is nondifferentiable. J₀ can be approximated easily by smooth functions J, but for a small parameter >0, the corresponding discretized problems are ill-conditioned. The use of proximal point methods to set well ill-posed problems or to stabilize ill-conditioned problems is well known. We present some numerical experiences of comparing standard prox-regularization methods with weak norm-based regularization methods.     

带激波的一维非定常两相流动的数值模拟

本文将处理带激波的单相气体非定常流动问题的两种高分辨数值方法(随机取样法和二阶GRP有限差分法)推广应用于气固悬浮体(亦称含灰气体)两相情况,计算了含灰气体激波管中两相激波特性、波后流场结构及气固两相流动参数随时间的变化.数值结果表明:这两种方法均能给出带有尖锐间断阵面的两相激波松弛结构.二阶GRP方法在计算精度和机时耗用等方面优于随机取样法.     

Numerical simulation of axisymmetric afterbody flows with jet exhaust

A fifth-order accurate compact difference scheme was used to compute the flow over an axisymmetric afterbody with jet exhaust. The solution was based on the mass-averaged Navier-Stokes equations combined with a two-parameter differential model of turbulence. The computations were performed on a specially generated mesh such that the flow in the exterior and interior of the nozzle could be described simultaneously. Numerical results are presented for various external flow conditions and various chamber pressures.     

低Mach数翼型绕流数值模拟的低耗散预处理格式

低Mach数流动中,基于可压缩流动的数值模拟算法存在严重的刚性问题,预处理方法可以有效地解决这一问题,但其计算结果不稳定．基于原有的预处理Roe格式,引入可调节参数,得到一种新的低耗散格式．该格式可以减弱边界层以及极低速区域的过度耗散,使得整个流场计算稳定．低Mach数、低Reynolds数定常圆柱绕流和低Mach数、高Reynolds数翼型(NACA0012和S809)绕流3个验证算例表明,带可调节参数的低耗散预处理方法正确可靠,是低速流动数值模拟的有效方法．     

一类变截面管内轴对称螺旋流的衰减规律分析

针对一类变截面管内的轴对称弱螺旋流情况,讨论了其沿下游的演变规律,对于层流情况得到了指数衰减性的结论,对于湍流情况,则在Boussinesq涡粘性假设下得到了局部环量放大的必要条件。     

Effect of variable viscosity on the peristaltic transport of a Newtonian fluid in an asymmetric channel

The effect of variable viscosity on the peristaltic flow of a Newtonian fluid in an asymmetric channel has been discussed. Asymmetry in the flow is induced due to travelling waves of different phase and amplitude which propagate along the channel walls. A long wavelength approximation is used in the flow analysis. Closed form analytic solutions for velocity components and longitudinal pressure gradient are obtained. The study also shows that, in addition to the effect of mean flow parameter, the wave amplitude also effect the peristaltic flow. This effect is noticeable in the pressure rise and frictional forces per wavelength through numerical integration.