湍流模型在复杂流场数值模拟中的应用

采用4种湍流模型:代数Baldwin Lomax(B-L)模型、半方程Johnson King(J-K)模型的两个版本(J-K90A和J K92)以及两方程k-g模型,分别数值模拟了导弹超音速流动、NASATND-712标模和民机翼身组合体(两区C-O网格)跨音速流动.采用中心有限体积和多步Runge-Kutta方法数值积分三维可压缩雷诺平均Navier-Stokes(N-S)方程组.k-g湍流模型方程的求解采用类似于N-S方程组的方法进行.所有湍流模型均能很好地模拟附体及小分离流动;对于大攻角、分离剧烈的导弹流动,k-g和J-K92模型与实验吻合更好;B-L模型在模拟民机跨音速流动时,它所捕捉的激波位置较其余3种模型靠后.利用多块网格模拟民机翼身组合体流场时,k-g模型的模拟能力强于其余3种模型.     

流场自适应叉树网格数值模拟三维复杂超声速流场

建立了基于分区结构网格的三维贴体叉树形网格的数据结构,并阐述了在此基础上进行自适应分裂/合并判别方法.为节省网格量和保证流场结构捕捉质量,提出对自适应程度进行区域性控制,以及对流场结构进行"保护"性预加密的优化方式.通过应用该网格对三维复杂超声速流场算例的计算,证明该方法对网格加密控制方便,对流场结构分辨率高.     

分区拼接网格算法数值模拟超声速复杂流场

以分区拼接网格数值模拟方法为研究对象,对二阶Godunov方法在拼接网格中流场的数值模拟进行了研究,发展了适用于Godunov格式的通量守恒型算法,结合二阶Godunov有限体积法离散非定常Euler方程,数值模拟了捆绑火箭及航天飞机的超声速流场,计算结果正确描述了流场中的激波相交、反射等干扰特性.     

多段翼型粘性绕流多块网格数值模拟

采用多块结构网格和分区求解技术对多段翼型绕流进行雷诺平均NS方程数值模拟,并将计算的压力分布与实验进行了比较.     

用多块多网格方法数值模拟三维粘性流动

本文给出了一个模拟三维粘性流动的数值方法．该方法来用高分辨率 ＴＶＤ Ｌａｘ－Ｗｅｎｄｒｏｆｆ格式求解三维雷诺平均Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程,使用Ｂａｌｄｗｉｎ－Ｌｏｍａｘ模型估计湍流粘性系数,用多重网格技术加速收敛,采用多块结构化网格处理复杂的物理域．文中给出了叶轮机械多个叶片排和透平排汽缸内的全三维粘性流动的数值结果．     

含有大位移动边界的复杂流场的数值模拟

含有运动弹丸的膛口流场是典型的大位移动边界问题,同时弹丸在出膛过程中,流场的结构也会发生变化,增加了流场的复杂程度.在对该流场的数值模拟中,将它分为两个区:弹丸运动区和普通流场区,它们之间用一个特殊的分区边界联系,同时运用网格局部重构技术处理弹丸运动造成的网格变形问题,并将对称轴定义为网格变形边界,使得弹丸在对称轴上运动过程中不会导致对称轴上的网格体积为负.从计算结果可以看出整个膛口波系结构变化过程和弹丸先加速后减速的过程,从而表明该动网格处理方法是成功的.     

涡流数值模拟中的计算格式粘性分辨率探讨

采用理论分析和三角翼数值模拟实验相结合的方法,研究了目前常用的CFD计算格式——Jameson中心格式、RoeFDS格式、VanLeerFVS格式、迎风TVD格式等的粘性分辨率,论述了Jameson中心格式和RoeFDS格式在粘性分辨率上具有的优势,以及VanLeerFVS格式和迎风TVD格式在此方面的不足     

基于网格片的氧碘化学激光器多块并行数值模拟

为实现氧碘化学激光器(COIL)喷管流场大规模数值模拟,采用VICON程序中的基本方程与数值算法,应用JASMIN框架中的基本数据结构——网格片,以及多块结构网格拼接并行算法,发展了三维多块COIL并行模拟程序。数值实验结果展示了该并行模拟程序的正确性及可扩展性,并在2048个处理器核上模拟450万网格单元算例,加速比超过420。     

基于网格片的氧碘化学激光器多块并行数值模拟

为实现氧碘化学激光器（COIL）喷管流场大规模数值模拟,采用VICON程序中的基本方程与数值算法,应用JASMIN框架中的基本数据结构网格片,以及多块结构网格拼接并行算法,发展了三维多块COIL并行模拟程序。数值实验结果展示了该并行模拟程序的正确性及可扩展性,并在2048个处理器核上模拟450万网格单元算例,加速比超过420。     

拓展小尺寸离心压气机级失速裕度机匣处理方案的数值研究

为提高一小尺寸离心压气机级的失速裕度,首先为其设计了进气回流和周向槽两种机匣处理方案,对实壁机匣和处理机匣压气机级总体性能的分析表明;进气回流并没有起到拓展压气机级失速裕度的效果,周向槽机匣处理对压气机级失速裕度的改进量也只有约2.41%。因此考虑了一种新的机匣处理方案,即同时采用进气回流和周向槽机匣处理。计算结果表明:压气机级失速裕度得到了明显的提高,提高幅度达13.25%。     

三维流动传热空隙率计算程序FASTOR—3D开发研究

1引言大粘度（大r）和大系数（ss和sc）法是处理流动区域中障碍物的常用方法山。但当流动区域中障碍物数量较多时，宜采用空隙率来模拟障碍物，如模拟反应堆流动传热的商用程序COMMIX［’］。我们根据空隙率模拟的基本概念，针对采用交错网格的压力校正法，自行编制了多障碍物流动传热三维计算的全部源程序代码，应用于某核反应堆钠池流动传热的数值模拟，获得了比较合理的结果。2数学模型和数值方法2．1控制方程空隙率修整的质量、动量、能量及湍流动能与耗散率的守恒方程通式的三维柱坐标形式为其中中一1，。，。，。，T，k，。分别表…     

超声速气流中脉冲正爆震波起爆详细化学动力学数值模拟

本文应用ce/se方法和chemkinII源代码构建了二维无粘多组分详细化学反应流计算模型,研究表明能该模型够精确地捕捉激波和燃烧波等强间断面.通过区域分裂法和MPI数据传递实现了SPMD并行计算,在一定程度上缓解了复杂化学反应对计算资源的要求.数值模拟的结果表明当来流马赫数小于CJ马赫数时,楔面可以成功地起爆向上游传播的正爆震波.     

FCT有限元法数值求解三维可压缩高速无粘流问题

从Euler方程出发,利用流量修正有限元法(FEM-FCT)求解三维无粘流动的高速流场。通过对圆球、简化航天飞机和双子星座飞船返回舱外形的数值模拟证明,这种方法对激波有较高的分辨能力,是一种有效的方法。     

用SPIV技术测量压气机转子尖区复杂流动

本文将数字式SPIV技术应用到低速大尺寸压气机实验台上,并在设计状态和近失速状态下,对转子槽道内叶尖区域多个截面内的三维瞬态速度场进行了成功测量。测量结果表明SPIV透过机匣视窗及即可直接测量旋涡和二次流的瞬态结构,而且能够解决多级压气机内部流场的测量.在压气机SPIV测量中,激光反光的控制和示踪粒子的均匀稳定散播是决定成败的关键因素。     

用格子Boltzmann模型模拟非等温流场

根据微观和宏观之间的质量、动量、能量守恒准则和在原格子Boltzmann模型基础上,建立了几个新的格子Boltzmann模型,使得在外力场中的格子Boltzmann模型得到进一步完善.通过还原宏观流体力学方程,捕捉到了浮力强迫系数与Grashof数之间的关系.所得动量方程和Navier Stokes方程相比,在黏性输运项上有明显的改进,说明黏性应力不但与流体的速度梯度和流体的压缩性有关,而且还与非定常的内能梯度和动量通量有关.该模型对非等温流场的数值结果证明了其具有很好的数值稳定性和适用性. 关键词： Boltzmann模型 平衡分布函数 流体力学方程     

紊流跨声速绕流的数值模拟

本文采用Baldwin-Lomax代数紊流模型,利用LU-ADI方法数值模拟了跨声速范围内紊流绕二元翼型的流动特性。通过数值实验证明本文所使用的方法求解跨声速绕流问题是成功的,它能给出同实验吻合较好的数值解。     

复杂流动的LBGK模拟

ＬＢＧＫ方法在保留了格子气模型的一些优点的同时,克服了格子气模型的不足之处．应用ＬＢＧＫ方法,可以对更复杂的流体进行模拟．本文讨论了一种九点ＬＢＧＫ模型,并用Ｃｈａｐｍａｎ－Ｅｎｓｋｏｇ展开方法和多尺度技术证明其在二阶精度上表现为标准的Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程．用该模型对圆柱绕流和管排流动进行模拟的结果显示,该模型能较好地模拟复杂流动现象,并具有一定工程应用背景．     

拟涡位移模型及气粒两相流动数值模拟

本文首先用离散涡方法对绕圆柱和半无限长平板的流动作了数值模拟。在讨论粒子和涡团耦合运动的基础上首次提出了粒子在流场中运动的拟涡位移模型,并对几个典型的气粒两相流动作了数值模拟。文章最后对流场中粒子运动的瞬时状态作了统计处理,得到了关于粒子在流场中分布的概率密度函数和粒子脉动速度的分布函数并用拟涡位移模型对壁面附近粒子的运动－沉积和反弹作了数值模拟。计算结果是令人满意的。     

砂粒与复杂流体压裂液在裂缝中的流动特性研究

在矩形裂缝通道中,应用高速摄像技术,研究了复杂流体压裂液水平流动过程中砂粒的沉降速度,测试了复杂流体的流变学特性,分析了复杂流体的水平流动如何影响砂粒的沉降.研究结果表明,流性指数不等于1的复杂流体,其水平流速影响砂粒的沉降规律,砂粒在裂缝中水平流动过程的沉降速度不仅随复杂流体表观粘度的减小而增大,同时随复杂流体水平流速的增大而增大,是静止沉降速度的数倍至十数倍.