非定常圆柱绕流的实验研究

本文采用流场显示方法研究单圆柱在非定常流动中的涡旋脱落规律。实验结果表明：在不同的ＫＣ数（ＫＣ＝Ｕ∞Ｔ／Ｄ）下，非常圆柱绕流的涡旋脱落特性是不相同的，一般随ＫＣ数值的增加，其涡旋脱落对数也增加，但有明显的阶梯性，同时圆柱分离点的周期变化后于流场的变化。     

带控制片方柱绕流的非定常数值模拟

对高雷诺数下带控制片的方体(在方柱之前放置一小尺度的柱形薄片)非定常绕流进行了数值模拟。数值模拟方法采用RNG重整化群紊流模型，SIMPLE算法，在非定常计算中引入双重时间步方法，将方体和控制片区域作为求解域的一部分作整体求解。结果表明，控制片与方柱之间距离的不同，使得控制片所形成的涡被抑止或产生卡门涡街，从而对柱体侧面边界层的分离发生影响，产生三种典型的流态，柱体时均阻力系数相对于无控制片的情况迅速减小，当控制片偏离柱体轴心时，柱体升力系数迅速增大，偏心至柱体外壁面附近达到极大值。阻力系数达到最小值后将产生跳跃式的增大，而升力系数在达到最大值后也将产生跳跃式的减小。     

钝头体高超声速绕流底部失稳特征数值模拟

利用数值模拟方法对高超声速钝锥及Apollo返回舱底部尾迹流场进行了研究, 分析尾迹流动的失稳过程. 对钝锥模型, 在M_∞=6, Re=1.71× 10⁶(Re以球头半径为参考长度)条件下观察到了底部流动的不稳定性. 不添加任何扰动, 数值模拟首先得到的流动是稳定解, 在底部发展出一个主分离区和一个二次分离区, 流动是轴对称状态. 继续进行计算, 发现二次分离线率先变形, 底部流场发展出非定常周期流动. 对Apollo返回舱模型, 在相同条件下 (Re以前面圆弧半径为参考长度), 数值模拟首先得到的流动同样是稳定解, 出现以二次分离线率先变形为起始的结构失稳, 演化出周期性过程, 但持续时间较短, 很快出现了非周期非对称状态. 研究表明, 高超声速钝锥及Apollo返回舱底部流场均存在不稳定性问题, Apollo返回舱的底部流场更加不稳定.     

对“二阶迎风TVD数值格式在非平衡高超声速钝体绕流中的应用”一文的意见

看了《力学学报》第26卷第2期（1994年3月）发表的胡光初[1]等同志的论文“M阶迎风TVD数值格式在非平衡高超声速钝体绕流中的应用”一文以后，关于计算精度和结果可靠性问题。我们提出以下不同的意见．在文问中多处讲到关于格式的精度问题，并一再强调以前这项研究工作别人用的     

对“二阶迎风TVD数值格式在非平衡高超声速钝体绕流中的应用”一文的讨论

为了方便讨论，将我们于1994年3月在《力学学报》第2期上发表的“M阶迎风TVD数值格式在非平衡高超声速钝体绕流中的应用”一文列为本文参考文献［6］．IYee．Harten二阶迎风TVD格式粘性流场计算结果的可靠性问题文［6］和本文所提到的Yee～HartenTVD格式的二阶精度是指一维标量偏微分方程离散的差分格式的计算精度（此处引用文献［1］原文作者的提法Second－OrderUnwindTVDSCheme）根据Yee；H．C．（见文献［1］）和国内学者（见文献［7～10，12］）研究表明Yee－HartenTVD格式直接推广到多维情况下，计算结果分辨率高并具有足…     

钝体绕流的分隔板控制技术研究进展

钝体是工程中一种常见结构,流体绕过钝体时产生的旋涡脱落易诱发结构振动,进而导致结构破坏．钝体后安装分隔板是一种典型的被动控制技术,分隔板推迟钝体尾流区剪切层之间的相互作用,进而有效改变钝体后旋涡脱落及尾迹特性,延长结构寿命,并且可以利用钝体一分隔板结构进行能量收集．本文全面回顾了利用分隔板进行流动控制和能量收集的研究及...     

明渠非定常流动数值计算的间断分解法

给出了用间断分解法进行明渠非定常流数值计算的理论和方法。     

钝锥三维粘性绕流背风面分离的数值模拟

本文将作者在文献[1]中提出的方法推广应用于求解三维可压缩 N-S 方程和简化 N-S 方程,并对近似因式分解法应用于三维问题的稳定性进行了分析。指出,对二维问题原无条件稳定的格式,经近似因式分解后仍是无条件稳定的;对于三维问题,原无条件稳定的格式经普通近似因式分解后所得到的格式可能是不稳定的或条件稳定的。利用系数矩阵分裂法所得到的近似因式分解格式可仍是无条件稳定的,只要适当加大分裂后的系数反差即可。 文中给出了钝锥超音速三维粘性绕流结果。得到了背风面分离的流动图像,物面压力值与实验值吻合。     

细长体后部非定常超空泡研究

采用积分方程方法,研究了轴对称细长体后部非定常超空泡问题.应用时间有限差分离散化方法,对积分方程进行了求解.以细长锥体空化器为例,文中分别给出了当锥角和空化数改变(简称扰动)时,空泡长度和形状的变化规律.当流场周期扰动时,分析计算了超空泡的尺度变化.分别采用本文方法和理论公式,对空泡长度与空化数的关系曲线进行了对比.数值结果表明,扰动周期越短,空泡长度的变化越小;在相同的扰动频率下,空泡越长,时间滞后越长;空泡长度相同时,扰动频率越高,时间滞后越长.在高频脉冲扰动下,有脉冲波形沿着空泡表面传播,其传播速度为来流速度.在周期小扰动情况下,扰动波形沿着空泡表面传播,传播速度也是来流速度.本文得到的数值结果为水下航行体空化器的分析和设计提供参考作用.     

三维大钝头体简谐振动绕流的数值模拟

用数值模拟方法研究了大钝头体外形（双子星座飞船）在超声速下俯仰振动的绕流特性，数值模拟的出发方程为三维全Ｎ－Ｓ方程，格式为二阶迎风ＴＶＤ格式，研究结果给出了物体在俯仰振动过程中激波、分离结构和物面压力分布等非定常特征。     

涡轮增压器离心压气机非稳态工况流场分析

利用商用 CFD 软件对一小型车用离心压气机建立了数值模型,并将模拟结果与实验结果进行了对比:稳态的设计转速最高压比相差不超过 0.5%,最高效率相差不超过1.5%;非稳态模拟和实验得到的失速频率均为 3000Hz,模拟结果真实可信.主要利用设计转速下小流量工况时的非稳态数值模拟结果对喘振发生前离心压气机各部件的非稳态流动特点进行了详尽阐述.研究结果表明:小流量工况时离心压气机各部件均出现非稳态流动现象,这种非稳态效应在各部件中表现出不同的特点,且随着流量的减小这种非稳态效应会不断加剧.     

三维数值流形方法及其在复合材料中的应用

数值流形方法在进行接触判断时,传统的直接判断法在三维情况下检索困难,计算量大,对大规模工程问题是不适用的。为此,本文将公共面法引入三维数值流形方法的接触判断,使接触判断的计算量大大减少。目前,数值流形方法主要应用于岩石力学分析,为了拓宽其应用领域,作者比较了复合材料与岩石结构的异同,将其应用于复合材料的数值模拟,数值结果表明,该方法收敛快、精度高,弥补了有限元的不足。     

Basset力研究进展与应用分析

Basset力为两相流中颗粒与流体存在相对加速度时所产生的一种非恒定气动力 ,以往对其进行了大量的实验研究、理论分析和数值模拟。本文通过对Basset力研究文献的综述 ,分析并归纳了各种不同两相流动问题中该力的影响情况 ,得到的结论是 :对于气泡在液体内的流动问题 ,当气泡运动的脉动频率很大或很小时可以忽略Basset力对其运动的影响 ;对于固体或液体颗粒在气体中的运动问题可以忽略Basset力的影响 ;而其它两相流动问题则需要根据具体问题的特点来决定是否考虑Basset力的影响 ,其中需要考察 :流体与颗粒密度差别 ,颗粒尺寸 ,流动特征时间和颗粒运动弛豫时间 ,相对加速度 (或减速度 )等因素。本文还探讨了Basset力研究的发展方向。     

非结构动网格在可动边界问题中的应用研究

本文对用于非结构动网格生成的弹簧近似方法进行了研究。通过采用顶点弹簧方法,分析研究了弹簧倔强系数的取值,同时通过引入挤压倔强系数和边界修正,对标准弹簧近似方法进行了改进。改进后的方法可以大大提高网格变形能力和网格质量。应用本文发展的非结构动网格生成方法并通过耦合求解基于(ArbitraryLagrangian-Eulerian ALE)描述的Euler方程,模拟了谐和振动NACA0012翼型及M6机翼的跨音速绕流,计算结果与参考文献提供的结果及实验结果吻合良好。     

跨音速压气机级的三维周期性非定常流动计算

对跨音速压气机级动静叶排相干形成的三维非定常流场进行了数值研究，利用时间推进ＬＵ－ＳＧＳ稳式迭代法求解三维非定常欧拉方程，对流项采用高分辨率ＮＮＤ格式离散。对某压气机第一级动静叶排相干非定常流场的计算结果表明，本文方法不仅在收敛速度上明显地优于一般显式方法，而且保持了流场中激波的高分辨率，适于推广到计算量巨大的的多级轴流压气机三维非定常流场的数值分析问题     

Disappearing Wakes and Dispersion in Numerically Simulated Flows Through Tube Bundles

Flow through a staggered array or bundle of parallel rigid cylinders of diameter D is computed with the help of a three-dimensional direct numerical simulation (DNS) at various values of Reynolds number between 50 and 6000. Two different spacings L of the tubes, i.e. L/D= 2 and L/D= 3, have been considered. When Re 500 the flow is laminar. In that case the converging flow between a pair of adjacent cylinders brings the oppositely signed vorticity at the two edges of the wake closer together behind the upstream cylinder so that the vorticity decreases quickly due to cancellation by diffusion. At Re 6000, when the flow is highly turbulent, the wake vorticity disappears rather by turbulent diffusion. This disappearance of the wakes in the closely packed flows (i.e. L/D 2) causes the mean flow in a cell, which consists of the region around a single cylinder, to be effectively independent of that in other cells. Another consequence is that the mean velocity field can be very well approximated by potential flow except in a thin boundary layer along the cylinder and a short wake behind it. The results have been applied to the transport of scalars in closely packed arrays. As in other complex flows, the dispersion of the scalars is dominated by the divergence and convergence of the streamlines around the cylinder rather than by the wake turbulence. Approximate expressions are derived for this topologically influenced dispersion in terms of the geometry of the array. The fact when most of the flow in the array can be approximated by a potential flow, allows us to introduce a fast approximate calculation method to compute the dispersion.     

Unsteady Self-Similar Flow of a Viscous Incompressible Fluid in a Plane Divergent Channel

The problem of two-dimensional unsteady flow of a viscous incompressible fluid in a sector-like domain is considered. Initially a strictly radial flow is imposed, which makes it possible to seek solutions within the class of self-similar flows. A numerical method based on mixed finite-difference and spectral spatial discretization is developed, making it possible to find the self-similar solution efficiently. The process of development and establishment of the steady Hamel-Jeffery and Moffatt flows is modeled mathematically.     

Unsteady shrinking sheet with mass transfer in a rotating fluid

In this paper, the problem of unsteady flow induced by a shrinking sheet with mass transfer in a rotating fluid is studied. The transformed boundary layer equations are solved numerically by an implicit finite‐difference scheme known as the Keller‐box method. The influence of rotation, unsteadiness and mass suction parameters on the reduced skin friction coefficients f″(0) and g′(0), as well as the lateral velocity and velocity profiles are presented and discussed in detail. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

A SOLVER USING NEWTON‘S METHOD FOR UNSTEADY VISCOUS FLOWS

A solver is developed for time-accurate computations of viscous flows based on the conception of Newton‘s method. A set of pseudo-time derivatives are added into governing equations and the discretized system is solved using GMRES algorithm. Due to some special properties of GMRES algorithm, the solution procedure for unsteady flows could be regarded as a kind of Newton iteration. The physical-time derivatives of governing equations are discretized using two different approaches, I.e., 3-point Euler backward, and Crank-Nicolson formulas, both with 2nd-order accuracy in time but with different truncation errors. The turbulent eddy viscosity is calculated by using a version of Spalart~Allmaras one-equation model modified by authors for turbulent flows. Two cases of unsteady viscous flow are investigated to validate and assess the solver, I.e., low Reynolds number flow around a row of cylinders and transonic bi-circular-arc airfoil flow featuring the vortex shedding and shock buffeting problems, respectively. Meanwhile, comparisons between the two schemes of timederivative discretizations are carefully made. It is illustrated that the developed unsteady flow solver shows a considerable efficiency and the Crank-Nicolson scheme gives better results compared with Euler method.