非正交曲线坐标下三维粘性流动数值分析

本文基于非正交曲线坐标与相应的非正交速度分量下导得的守恒型N—S方程，讨论了求解三维粘性流动的数值方法，计算中显式时间推进算法与Baldwin—Lomax湍流模型被采用，应用本工作发展的程序，作为算例计算了一个沿径向非等截面环形叶栅的三维粘性流场，得到了诸如三维压力分布，总压损失分布以及十分清晰的二次流动图景等丰富的流场信息。     

应用非正交曲线坐标系流函数方程求解任意迴转面叶栅的一种气动杂交问题

本文利用非正交曲线坐标系度量张量的特点和流函数的定义,在逐次迭代求解流场时,在给定某一段速度分布的条件下,来计算这段叶型的几何形状.文中例举了透平和压气机叶栅的计算结果,表明本文提出的方法可以用来进行叶型的改进性能的设计工作.     

非正交曲线座标下轴流与径流式翘曲S_1流面线松弛解

一、计算用的主要方程 基本方程如文献[1]所述。采用非正交曲线座标与相应的速度分量,引入流函数后,可得到轴流S_1流面求解的主方程为:     

使用非正交曲线座标与速度分量S_2流面反问题流场线松弛解

针对叶轮机械S_2流面反问题的计算,介绍了使用任意非正交曲线座标和非正交速度分量的S_2流面反问题流场线松弛解法计算机程序.并对该程序与目前一般常用的速度推广法(流线曲率法)程序和矩阵直接解法程序的不同之处,作了简要的比较和评论.指出流场线松弛法的优点,特别是在采用叶片三维设计计算方法时,当叶片区沿流线方向必须设立更多的计算站时,流场线松弛方法是一个值得推荐的好方法.     

气动力学基本方程中的粘性项在非正交曲线座标系中的展开式及其数值微分方法

一、粘性项的展开式 1.粘性力 由于粘性力f等于单位质量流体的粘性应力张量的散度,所以利用克里斯托夫符号Γ_(αβ)~γ与度量张量分量之关系,此式可改写为 另一方面,从粘性应力张量Π的定义式可知     

叶栅全三维粘性反问题的数值解

本文发展了一种解叶栅全三维粘性反问题的新的数值方法.基于非正交曲线坐标与相应的非正交速度分量下完全守恒型的Navier－Stokes方程,全三维反问题规定叶片表面的无量纲压力分布反求叶型。计算中叶片表面的边界条件采用一种特殊的方式来处理，即一方面强加给定的压力分布条件,另方面叶面的几何位置在迭代过程中又是可移动的，其移动速度将与Navier—Stokes方程在当地的解联系起来，从而形成一种解定常问题的新的不定常过程.试算证明了本文方法的可行性。     

非正交座标S_1流面流函数跨音松弛计算

本文在吴仲华教授的叶轮机械三元流动理论的基础上,推导了非正交曲线座标系下的叶轮机械流函数方程及有限差分方程的通用形式.这些方程可用于平面、任意迥转面及任意翘曲的S_1或S_2流面的跨音及亚音流场计算。数值求解中采用了混合差分格式线松弛计算方法。采用了密度预测法由流函数值唯一确定了密度值,解决了流函数方程求解跨音流场的困难,用此方法编制了计算机程序并作了计算,所得结果与实验结果比较一致。     

交替方向积分法解S_1流面跨音流函数方程

在求解S_1流面跨音流函数方程中,提出并采用了交替方向积分法,一方面避开了ρ的双值性矛盾,同时也使基本方程的关系在整个求解域中有可能均衡地趋于满足.本方法利用了非正交曲线座标和人工可压缩性技术,原则上既可计算亚音来流的跨音问题,也可计算超音来流的跨音问题。     

非正交曲线坐标粘性三维跨音流动有粘无粘迭代解法

本文成功地发展了一种三维跨音粘性流动的无粘有粘迭代解法。推导出了非正交曲线坐标形式的三维势函数方程与相应的两类流面通用的边界层微分方程。无粘区采用了三维直接解法。利用有粘区与无粘区交界的信息传递进行迭代求解出三维粘性流场的解。用这种方法来计算透平机械的内部三维粘性流动的实例,可以获得流动的主要特性。文中作了几个实例的计算,结果表明这种方法是合理而满意的。     

复杂几何边界三维粘性内流问题的计算方法及算例

一、引言 本文企图发展一种能够计算具有复杂几何边界三维粘性内流问题的通用方法,为深入研究叶轮机械内部流动损失机理打下一定的理论基础。为此,本文首先对求解三维粘性流动问题的数值方法进行了探讨,发展了以速度逆变分量为求解变量,在任意非正交曲线坐标系下求解三维定常不可压缩时均N-S方程以及K-ε双方程紊流模型方程的有效数值方法。然后利用本文作者提出的计算三维内流问题的通用附体坐标系,完成了一套计算三维粘性内流问题的通用方法和计算机程序。为检验本文发展的数值分析方法的通用性和精度,对几种不同的流动问题进行了计算,结果令人满意。     

使用非正交曲线座标与速度分量S_1流面正问题流场矩阵解

本文基于吴仲华提出的使用非正交曲线座标与相应的非正交速度分量的叶轮机械三元流动气动热力学基本方程组,引入流函数,得出求解的主要方程:流函数的二阶拟线性偏微分方程.除了与密度有关的项以外,流函数的各阶导数都置在方程的左端.这样加快了收敛的速度.用中心九点差分格式,将微分方程离散化后,所得的线性代数方程组用矩阵[L][u]分解直接求解.这种解法收敛速度较快.系数矩阵为对角线带状稀疏矩阵.采用了:(1)非零元素按对角线编号;(2)增设虚点两项办法.大量减少了计算机内存量.由流函数求密度时采用了内存密度函数表插值方法.简单地讨论了松弛因子的选取.用此程序对一些压气机和透平的叶型进行了计算,同实验结果及理论解析解进行了比较,相互是一致的.     

粘性层模型及其在求解层流分离流动中的应用

为准确而简便地求解分离流动,本文提出了气体流动的粘性层模型。此模型在简化Navier-Stokes方程时,保留了粘性层厚度的零阶项和一阶项,并考虑了切应力和压强沿法向的变化。文中给出了在任意非正交坐标下粘性层模型的基本方程和边界条件。为了检验这一方法的可行性,对层流分离流动进行了数值计算。结果表明,这一方法的计算简单而准确,与试验符合较好,是计算含有大分离的流动的一种有效方法。     

在非交错网格上求解非正交曲线坐标系下N-S方程

介绍一种在非交错网格上,求解非正交曲线坐标系下的流动控制方程的方法。为解决在三维非正交曲线坐标系下采用非交错网格时所遇到的压力波动问题,将一种网格界面速度插值方法进行推广,并导出了相应的计算公式。运用所建立的方法对90°方截面弯管流动问题进行了数值模拟。结果是令人满意的,从而表明计算方法及所开发程序的可靠性。     

非守恒型粘性流方程的展开方法和数值模拟

在曲线坐标系中，给出了非守恒粘性流矢量方程一种新的展开方法，应用此展开方法使方程的展开式得到简化。对扩压管和二维平面叶栅进行了数值计算，计算结果表明，所给出的新展开式具有实用价值。     

环形叶栅中二次流与损失的数值模拟

1引言三维叶栅中的损失主要由叶型损失、端部损失及二次流损失等组成。而其中的二次流损失,由于在损失总量中往往占有很大的比重,且又强烈依赖于叶栅几何形状等本身的特点,因而十分受到关注。许多学者分别用计算或试验的方法来研究二次流动,已经做了大量的工作（如文献1～8）。然而,以往大部分的研究往往局限于直列叶栅,对沿径向非等截面的环形叶棚的详细研究甚少。本文基于非正交曲线坐标与非正交速度分量下完全守恒型的Navier－Stokes方程,采用时间推进法与Baldwin－Lomax湍流模型,数值求解环形叶栅内部的粘性流场,得到了十分…     

静止颗粒体的应变与弹性

文章指出通过空间平均每个颗粒内应变的方法不能得到无粘性颗粒材料的宏观应变，位移矢 量场和应变张量场一般没有粗粒化平均性质.但这并不妨碍以平衡态热力学为基础的宏观应 变概念和弹性理论对静止颗粒体的有效性. 关键词： 无粘性颗粒体 应变 弹性 粗粒化     

叶轮机械中的泄漏流与泄漏涡

本文基于非正交曲线坐标及非正交速度分量下完全守恒型的N-S方程,采用整体H型网格,用数值方法研究叶轮机械中的泄漏流动。对于不同的间隙尺寸,对于环壁静止与旋转的不同壁面条件,揭示了泄漏流与通道二次涡相互作用的细节,揭示了泄漏涡的生成与发展过程。     

任意迴转S_1流面叶栅可压附面层流动微分方程数值解

本文是文献[1]的继续.在任意非正交曲线坐标表示的粘性气体基本方程和量级分析的基础上,得到了考虑流层厚度变化的任意迥转面叶栅可压附面层流动微分方程组.采用了压缩性的坐标变换后,推导得到了五个一阶导数的微分方程组.在外层紊流模型的计算中引入了压力梯度对无量纲常数K的影响,使计算精度有所提高.用本文的计算方法编制了TDBLC(绝热壁面)和HTBLC(已知壁面温度)两个计算机程序.本文的方法可用来计算任意迥转面叶栅可压流体层流和紊流的附面层流动.     

能加入湍流结构的方向性特征的边界条件的K-ε涡粘性模型

一、前言 当今使用最广的二方程的各向同性的涡粘性湍流模型K-εEVM的致命弱点是不能加入有关湍流结构的方向性特征的边界约束条件,因而不能通用于诸多实际上是非各向同性湍流场的预测。本文将提出一个新的线性非各向同性的涡粘性模型K-εLAEVM,它能通过在边界上给定有关湍流结构方向特征的约束条件使算出的应力张量的主轴坐标     

一种新的计算叶轮机械内流场的方法——涡-速度方程组在数值求解叶轮机械内流场的应用研究

本文以涡-速度形式N-S方程为基础,提出了对惯性与非惯性坐标系均适用的叶轮机械内流场的计算方法,推导了非惯性坐标系下的涡-速度方程组及其在任意非正交曲线坐标系下的展开式,上述方程组与惯性坐标系下的方程组具有相同的形式,证明了该形式的非惯性效应仅表现在初、边值条件的实现上,本方法在很大程度上简化了具有复杂几何域的叶轮机械内流流场的数值求解。