圆柱体不可压粘性流体非定常绕流的数值模拟

在本文中通过由计算机产生随机扰动并在物理模型中考虑随机扰动影响的做法,我们从非定常的NS方程出发,采用作者所发展的部分解析解格式以及一种保证壁面无滑移条件严格满足的新的确定壁面涡量边界条件的精确方法,仔细地计算了圆柱体不可压粘性流体非定常绕流的Karman涡街、数值结果与实验观察相符合。在计算中,我们还考虑了圆柱的起动过程。     

求解一维非定常对流扩散反应方程的高精度紧致差分格式

提出了数值求解一维非定常对流扩散反应方程的一种高精度紧致隐式差分格式,其截断误差为O(τ~4+τ~2h~2+h~4),即格式整体具有四阶精度.差分方程在每一时间层上只用到了三个网格节点,所形成的代数方程组为三对角型,可采用追赶法进行求解,最后通过数值算例验证了格式的精确性和可靠性.     

平面热传导方程Douglas交替方向隐格式的稳定性与收敛性

1 引言 解抛物方程的交替方向差分方法产生于本世纪五十年代,由于其稳定性好、易编制计算程序,几十年来在科学与工程计算中得到了广泛的应用,最早的交替方向差分格式由Peace- man,D.W.和Rachford,H.H.以及Douglas,J,Jr.和Rachford,H.H.给出,Douglas,J.Jr.于1962年提出了后人称之为Douglas格式的一类交替方向隐格式,其特点是有二阶截断误差而且适用于三维情形.下面简要给出其格式。 考虑平面方形区域上热传导方程 (1.1) (1.2) (1.3)其中Ω=(0,1)×(0,1),为其边界,t为时间变量,以及u_o为已知函数. 令x与y方向网格步长均为h,x_i=ih,y_j=jh,N=1/h为正整数;时间步长为△t,t~n=n△t,记w_(ij)~n=w(x_i,y_j,t~n)以及     

非定常的热传导-对流问题的混合有限元-Galerkin交替方向有限元法

1 引 言设Ω　R2为具有光滑边界的有界区域,考虑非定常的,无量纲化的,而且带有热传导的粘性不可压缩流体力学问题:问题（Ⅰ）:求u=（u1,u2）,p,T满足:     

粘弹流体的绕流特性研究

本文建立了分析粘弹流体平面流的基本方程,并采用摄动法和加权余量法.在小Deborah数条件下,进行了粘弹流体流动的有限元分析,探讨了粘弹流体的绕流特性,分析了粘弹流体在绕流中所表现的分离点滞后及减阻现象的机理.结果表明,本文的方法.对于粘弹流体流动特性的分析工作,具有简便和准确的优点.     

零攻角小钝头钝锥高超音速绕流边界层的稳定性分析和转捩预报

研究了零攻角小钝头圆锥高超音速边界层的稳定性及转捩预测问题．小钝头的球头半径为0.5 mm,锥的半锥角为5°,来流马赫数为6．采用直接数值模拟方法得到了钝锥的基本流场,利用线性稳定性理论分析了等温壁面和绝热壁面条件下的第一、第二模态不稳定波,并用“e-N”方法对转捩位置进行了预测．在没有实验给出N值的情况下,暂取N为10．研究发现,壁面温度条件对于转捩位置有较大影响．绝热边界层的转捩位置比等温边界层的靠后．且尽管高马赫数下第二模态波的最大增长率远大于第一模态波的最大增长率,但绝热边界层的转捩位置是由第一模态不稳定波决定的．研究方法应能推广到有攻角的三维边界层流动的转捩预测．     

二维水动力弥散的随机数学模型

首先以二维水动力弥散实验为基础 ,根据实验所提供的信息 ,建立了二维水动力弥散实验的随机水质数学模型 .其次我们对所建模型进行了数值模拟计算 ,计算结果与实测数据比较吻合 ,从而说明所建立的随机模型是合理的 ,有实际应用价值 .     

关于非定常不可压Navier-Stokes方程的时间高精度隐式差分方法

The incompressible Navier-Stokes equations,upon spatial discretization,become a system of differential algebraic equations,formally of index2.But due to the special forms of the discrete gradient and disrete divergence,its index can be regarded as 1.Thus,in this paper,a systematic approach following the ODE theory and methods is presented for the construction of high-order time-accurate implicit schemes for the incompressible Navier-Stokes equations,with projection methods for efficiency of numerical solution.The 3rd order 3-step BDF with componentconsistent pressure-correction projection method is a first attempt in this direction;the related iterative solution of the auxiliary velocyty,the boundary conditions and the stability of the algorithm are discussed.Results of numerical tests on the incompressible Navier-Stokes equations with an exact solution are presented,confirming the accureacy,stability and component-consistency of the proposed method.     

三维振荡机翼含激波跨声速非定常绕流广义变分原理的普遍形式及其派生族

本文在文献[1,2]基础上,建立了作任意周期性振荡的三维机翼含激波非定常跨声速绕流的广义变分原理普遍形式及其派生族。为了便于数值处理及捕获未知间断面,文中运用变域变分工具将振荡的激波及自由尾涡面上的间断条件(包括Rankine-Hugoniot激波关系)以及几乎全部边界条件都转化成自然界面条件,并兼顾了翼面吸(喷)气的作用。本文为引进有限元法等变分解法提供一更普遍、完善的理论基础,并可再推广到三维机翼-机身组合体和三维旋转叶栅上去。     

非定常修正下平面Poiseuille流动的线性稳定性性质

本文在文[1]的基础上,用多重尺度法进一步研究了在非定常修正剖面作用下平面Poiseuille流动的线性稳定性性质,发现文[1]所给出的修正剖面在扰动发展的初期,在一定条件下会促进扰动的发展,从而增大流动失稳的可能性.     

基于Roe格式的可压与不可压流的统一计算方法

摘要：以Navier-Stokes方程为基础，基于有限体积的时间推进的预处理技术．提出了一个可以用来求解可压与不可压流场的统一的计算方法，原始变量选用压力、速度与温度，通过矩阵变换与重构，使得对流项系数矩阵在可压与小可压条件下都不会奇异．将可压与不可压流场的计算方法统一起来。采用Roe格式计算对流通量，采用中心差分格式计算扩散通量．算例表明，该方法可以进行高Mach数、中等Mach数、低Mach数及不可压流场的计算。由于采用了Roe格式，该方法还可以捕获不连续流场的间断面。     

非牛顿流体内流传热研究

在本文中,研究了注入轴对称模腔非牛顿流体非定常流动.本文的第二部份研究了上随体Maxwell流体管内热流动.对于注入模腔流动.其本构方程采用幂律流体模型方程.为了避免在表现粘度中温度关系引起的非线性.引进了一特征粘度的概念.描述本力学过程的基本方程是,本构方程、定常状态的运动方程、非定常能量方程及连续方程.该方程组在空间是二维问题,在数学上是三维问题.采用分裂差分格式求得本方程组的数值解答.分裂法曾成功应用于求解牛顿流体问题.在本文中,首次将分裂法成功地应用解决非牛顿流体流动问题.对于圆管内热流,给出了差分格式,使基本方程组化为一个三对角方程组.其结果,给出了不同时刻的模腔内二维温度分布.     

非牛顿流体在环管内的不定常旋转流

本文研究幂律非牛顿流体在环管内的不定常旋转流。该方程是一非线性方程,在部分因子的稳态近似假设之下,方程被线性化,用Laplace积分变换法我们获得了问题的解。文中给出了几组解曲线,它反映了角向速度的时间演化规律与空间分布特征。另外我们专门研究了幂律指数对流场的影响,该参数的敏感性具有一定的数值界限。这一结果,在有关的工程设计中具有重要的意义。     

当绝热指数很大时气体的一种非定常平面平行运动的渐近解

文献[1]在气体的速度分量只与极角θ及时间t有关,而与极距r无关的条件下求解理想气体的非定常平面平行具势运动方程组(1.2)～(1.3).文献[1]指出,在一般的情况下,不能得到解的显式表示式,只是对于二种特殊情况得到了显式解.本文研究了文献[1]的同样问题.第一部分,对音速作了一些补充限制,从而得到了方程组的显式解.第二部分,假设气体的绝热指数γ>>1,求得了方程组的一级近似解.     

圆截面螺旋管道内非定常流动研究

以血液流动为背景,利用双参数摄动法研究了圆截面螺旋管内低频振荡流动,得到问题的二阶摄动解,分析了轴向速度、二次流、壁面剪应力在不同时刻的特点及随时间和Womersley数的变化情况。研究表明:挠率对圆截面曲线管道内低频振荡流动的影响不可忽略,尤其是轴向压力梯度绝对值很小时,挠率将对二次流动结构起主要影响作用。流函数的剧烈变化只发生在正、负数值发生转变的很小的时间段内,大部分时间段内变化平缓。壁面剪应力随θ的变化也很大。     

非牛顿流体非定常旋转流动计算机智能解析理论

计算机符号运算科学是人工智能的前沿方向。计算机软件Macsyma是完成符号运算的有力工具。应用德国Darmstadt大学的计算机软件Macsyma、与数学方法和流变学模型结合,研究了Oldroyd B流体由一类定常状态向另一定常状态转变的非定常流动过程。采用改进的Kantorovich方法和符号运算软件,把该问题的3阶偏微分方程的初、边值问题化为各级近似的2阶常微分方程问题。并给出了1级、2级和3级近似方程的解析形式解答。该研究表明了计算机符号处理解决应用数学和力学问题的潜力,同时指出了由一定常状态向另一定常状态转变的非牛顿流动过程,可以经历无限多途径,这一现象是由于本构方程的非线性性质引起的。     

三角翼大迎角流场结构和气动力特性的计算分析研究

采用数值计算方法对亚音速三角翼纵向及带有小侧滑和横侧小扰动情况下的流场结构进行了计算,利用数值计算所得到的大迎角流动流场数据,结合相关的实验研究结果,建立了对大迎角旋涡流场结构进行定量分析的方法．给出了三角翼大迎角情况下相应的气动力、力矩系数,以及机翼前缘分离涡轴线位置和旋涡破裂位置随迎角的变化规律,并对带有小侧滑和横侧小扰动情况下对横侧力矩的影响进行了计算与分析．计算结果表明,在前缘分离涡破裂前的上游旋涡区内,前缘分离涡轴线基本保持为直线,且随着迎角增加,前缘分离涡轴线位置愈靠近翼根,并远离翼面;在前缘分离涡破裂的初始阶段,于旋涡轴线处,压力系数会迅速增加,沿涡轴线方向速度迅速减小,在垂直于流向的截面内,愈靠近涡轴线处,沿涡轴线方向速度愈小,甚至出现负值,说明沿涡轴线方向出现回流．当绕机翼上表面前缘分离涡破裂后,将会导致横侧运动不稳定,如果受到小扰动,将产生横侧力矩发散．     

绕振动机翼非定常气动力迟滞特性的模拟研究

利用数值模拟方法开展了机翼在不同条件下,由于俯仰振动引起的非定常气动力迟滞特性的模拟计算研究.根据有限体积方法对非定常欧拉方程进行数值求解,以确定相应问题的流场及气动力特性;同时,分别以具有NACA-0012翼型的矩形机翼和带有65°后掠角的三角翼为例,研究了机翼绕不同转轴或以不同频率振动的非定常气动力迟滞特性.