预处理方法在全速度流场中的应用研究

应用预处理方法求解二维可压缩Navier-Stokes方程,发展出一套既适用于低速流动,也可用于可压缩流动的全速度流场解算方法.空间格式选用Ausm类格式,并采用多步Runge-Kutta时间推进方法.数值模拟了鼓包(Bump),RAE2822翼型,多段高升力翼型的不同速度绕流流场,并与实验数据进行了对比.结果表明预处...     

微可压缩模型预处理技术研究

微可压缩模型(slightly compressible model,SCM)是求解低马赫数流动的一种有效模型, SCM在求解过程中不必满足速度散度为零的条件,可直接应用时间推进方法求解得到不可压缩N-S方程的解. 深入研究了该模型的效率和精度; 为了提高收敛速度将预处理技术引入到该模型中, 推导了预处理后的控制方程和特征系统, 并构造了预处理后的通量. 通过对圆柱绕流、方腔流动、NACA0012翼型和6:1椭球的数值模拟, 一方面, 进一步展示了SCM的可行性与健壮性, 表明SCM适合于低马赫流动的数值模拟; 另一方面, 充分验证了预处理技术在微可压缩模型中的作用, 一定程度上解决了低马赫数流动的收敛问题, 并提高了求解的准确性和精度. 这为SCM应用于工程实际创造了一定的条件.      

不可压缩粘性流动的CBS有限元解法

对于二维不可压缩粘性流动,首先通过坐标变换的方式得到了的不含对流项的NS方程,并给出了CBS有限元方法求解的一般过程。结合一类同时含有压力和速度的出口边界条件,对方腔顶盖驱动流、后向台阶绕流和圆柱绕流进行了计算。所得结果与基准解符合良好,验证了CBS算法对于定常、非定常粘性不可压缩流动问题的可行性和所用出口边界条件的无反射特性。特别的,对于圆柱绕流,Re=100时非定常升、阻力系数及漩涡脱落等非定常都得到了较好地模拟,为一进步研究自激振动等更加复杂的非定常流动问题奠定了基础。     

一种用边界元方法求解二维不可压缩粘性流动的方法

本文用边界元方法求解了二维不可压缩粘性流动的涡量——速度方程,利用求解区域边界上的速度法向导数和速度值直接得到了涡量的边界条件,克服了利用涡量方程求解二维不可压缩粘性流动时涡量边界条件(主要是壁面边界条件)难以给定的困难,算例表明:这种方法比较简单且计算结果基本上是令人满意的。     

基于局部DQ-RBF不可压缩N-S方程的数值求解

以RBF作为DQ方法的基函数,将迎风机制引入DQ-RBF中,建立了二维不可压缩黏性N-S方程数值求解模型,采用Levenberg-Marquardt算法求解非线性方程组.求解时分析了形状参数对求解精度的影响,改进了边界速度的处理方法.对平板Couette流及有限宽台阶绕流流动问题进行了数值求解.比较了本文方法和FLUE...     

高阶紧致格式求解二维粘性不可压缩复杂流场

提出了一种求解二维不可压缩复杂流场的高精度算法．控制方程为原始变量、压力Ｐｏｉｓｓｏｎ方程提法．在任意曲线坐标下，采用四阶紧致格式求解Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程组，时间推进采用交替方向隐式（ＡＤＩ）格式，在非交错网格上用松弛法求解压力Ｐｏｉｓｓｏｎ方程．对于复杂的流场，采用了区域分解方法，并在每一时间步对各子域实施松弛迭代使之能精确地反映非定常流场．利用该算法计算了二维受驱空腔流动，弯管流动和垂直平板的突然起动问题．计算结果与实验结果和其他研究者的计算结果相比较吻合良好．对于平板起动流动，成功地模拟了流场中旋涡的生成以及Ｋａｒｍａｎ涡街的形成     

不可压缩机翼绕流的有限谱法计算

结合有限谱QUICK格式求解不可压缩粘性流问题。这一格式用于模拟不同攻角下的NACA1200机翼绕流问题。利用体积力,提出了将流场速度从0加速到来流速度的方法。区别于传统的压力梯度为零的边界条件,推导出一个更精确的压力边界条件。为使速度散度保持为零,在泊松方程中给速度散度一个特殊的处理。这一成果说明了有限谱法不但具有很高的精度,而且能灵活地和其他格式一起构造出新的格式,从而成功地应用到复杂流场不可压缩流动的数值计算中。     

可压缩气体定常非Darcy渗流的流动分析及其应用

气体通过多孔介质的非Darcy流动具有广泛的工程应用背景，因此对多孔介质中的气体非Darcy流动进行流动分析有着非常重要的意义。然而，在通常的研究中，一般都将气体考虑为不可压缩流体，很少考虑气体的压缩性。对于高压气体以较高的速度通过多孔介质的情况，在进行流动分析时，不仅要考虑非Darcy效应，还必须考虑气体的压缩性。在本文中，对可压缩气体通过多孔介质的定常非Darcy流动进行了一维流动分析，得出了多孔介质中气体的压力分布和速度分布。还进一步给出了在高压差和高流速情况下，测定多孔介质材料渗透率和惯性系数的方法，以及多孔介质材料前后压力差与材料厚度的比Δp/L和材料有气流速度u1的解析关系。     

用BGK格式计算不可压缩流场

简要介绍BGK方法的基本思想,数值方法及其对不可压缩流场数值计算的推广。然后详细介绍将BGK方法应用于平面方框流的结果,将其结果与Ghia的结果进行了详细的比较。本方法还用来模拟后台阶流动,所得结果与相应的实验数据进行比较。以上比较表明本方法的有效性,同时也确定在计算不可压缩流体时参数的正确选择。     

VISCOUS FLOWFIELD BASED ON DISCONTINUOUS BOUNDARY ELEMENT METHOD AND VORTEX METHOD

基于非协调边界元方法和涡方法的联合应用, 模拟了二维和三维黏性不可压缩流场. 计算中利用离散涡元对漩涡的产生、凝聚和输送过程进行模拟, 并将整体计算域分解为采用涡泡模拟的内部区域和用涡列模拟的数字边界层区域. 计算域中涡量场的拉伸和对流由Lagrangian涡方法模拟, 用随机走步模拟涡量场的扩散. 内部区域涡元涡量场速度由广义Biot-Savart公式计算, 势流场速度则采用非协调边界元方法计算. 非协调边界元将所有节点均取在光滑边界处, 从而避免了法向速度的不连续现象; 而对于系数矩阵不对称的大型边界元方程组,引入了非常高效的预处理循环型广义极小残余(the generalized minimum residual, GMRES)迭代算法, 使得边界元法的优势得到了充分发挥, 同时, 在内部涡元势流场计算中对近边界点采用了正则化算法, 该算法将奇异积分转化为沿单元围道上一系列线积分, 消除了势流计算中速度及速度梯度的奇异性. 二维、三维流场算例证明了所用方法的正确性, 也验证了该算法可以大幅度提高模拟精度和效率.