有分离流的亚声速圆锥扩压器内紊流可压缩粘性流的数值计算

本文应用涡量-流函数作为主要变量对圆锥扩压器内分离流动进行了数值解。计算是针对扩张角为23°(长561mm,进口半径 267mm)的有分离流的圆锥扩压器进行的,紊流粘性系数的计算是采用 Harlow-Nakayama 的k-ε双方程模型,计算中采用的进口不均匀速度分布取自文献[1],出口边界条件基本是根据其实测速度确定的,这个计算明显地示出了无分离区和分离区,与实验结果相比,吻合程度较好。这就说明应用本文提出的数值求解方法,当给定正确的边界条件时,通过计算可以获得比较正确的内部流场分布,包括无分离区和分离区。     

空化紊流流动的数值计算模型及其验证

本文介绍了一种空化紊流流动的数值计算模型,并计算了射流放水阀内部的空化流动现象。该模型基于均相平衡模型和液相与汽相传输方程,基本方程采用N-S方程,空化模型采用Kunz等提出的汽液质量转换模型。紊流封闭采用标准的κ-ε素流模型;稳定流动计算采用扩展的SIMPLE压力修正方法,非稳定计算采用PISO算法。为评价该数值模型,计算了绕射流放水阀的空化流动,并与实验结果进行了对比,计算结果与实验结果取得较好的一致,说明该流动模型和计算方法是可靠的。     

一维多介质可压缩流动数值方法

应用高精度界面追踪方法计算一般状态方程的多介质可压缩流动问题;应用LevelSet技术捕捉界面位置,在界面附近采用守恒数值离散,用双波近似求解一般状态方程Riemann问题,并采用统一高阶PPM格式进行内点和交界面点的计算.一维算例表明,该方法对于光滑区域以及多介质交界面具有二阶精度,能准确地模拟交界面的位置,交界面计算无数值振荡和数值耗散,并能处理一般状态方程的多介质可压缩流动问题.     

混流泵叶轮内空化流动的数值计算

本文应用三维Navier-Stokes方程和k-ε两方程湍流模型以及全空化模型,对一台喷水推进混流泵叶轮内的空化流动进行数值模拟.介绍了空化流动的模拟方法,并计算了混流泵的空化性能指标,有效地预测了叶片上空化发生的区域和空化流动的发展情况.文中还对两种进口相对流动角作了数值计算,结果表明小的相对流动角可以提高混流泵的空化性能,但却使扬程有所下降.     

可压缩平面混合层稳定性数值计算

通过高阶差分求解三维可压缩稳定性方程，数值研究了时间发展可压缩平面混合层的稳定性特征。以对流马赫数为压缩性参数，以Ｒｅｙｎｏｌｄｓ数为粘性参数分析了二者对计算流场稳定性的影响。比较了二维和三维，无粘和粘性扰动波等情况。部分计算同相关文献进行了对比，取得了一致的结果。     

叶轮与叶片扩压器相干非定常流动的数值模拟

本文采用了不对粘性项作任何近似的时间倾斜算子,来处理转子和静子栅距不相等时的周期性边界条件施加时所出现的问题。对某一离心压缩机进行了非定常的数值模拟,并把其结果同实验测量数据和商用软件的结果进行了比较。结果表明两种非定常计算方法比定常计算结果更接近于实验测量值,定常的计算结果在某些测量平面上不能充足地预测出流场结构,本文所发展的时间倾斜算子的计算程序在总体上同实验测量结果吻合最好,应用其能很好地预测离心压缩机级的非定常流动。     

可压缩多介质黏性流体的数值计算

在多介质复杂流动及其相互作用情况下的界面不稳定性研究中，尽管流体的黏性系数比较小，但对流场特别是因界面不稳定性引起的混合部分产生的影响是不能忽略的。采用算子分裂技术，将考虑热传导和黏性情况下Navier Stokes（NS）方程描述的物理过程分解成3个子过程进行数值计算，即整个流量计算分解成无黏性流量、黏性流量和热流量3部分。无黏性流量计算体部分包含对激波、稀疏波以及接触间断的计算和多介质界面处理技术，黏性流量和热流量的计算，主要考虑牛顿流体黏性应力张量和能量流的影响。     

基于脉管制冷机的二维可压缩流动数值计算程序的开发与应用

本文在SIMPLEC计算程序的基础上,开发了适用于各种流动Mach的计算程序,既能用于计算不可压缩流体,又可以计算可压缩流动。利用此程序计算了一些典型算例,和有关文献结果符合较好。最后利用可压缩程序计算了小孔型脉管制冷机当小孔处于最佳开度时小孔处的气流分布。     

Ghost Fluid方法与双介质可压缩流动计算

应用带有Isobaric修正的GhostFluid方法配合LevelSet方法计算可压缩双介质无粘流动.该方法可以消除计算流体界面时所产生的数值跳动和耗散,且编程上比界面跟踪法简单.应用WENO格式数值求解欧拉方程和LevelSet方程,对由刚性气体状态方程所支配的一二维双介质流动进行数值计算,得到了分辨率较高的计算结果.     

一种新的可计算可压缩流动的预处理方法

针对使用可压缩流动数值方法求解不可压缩流动存在的刚性问题,基于虚拟压缩法思想,构造了一种以Mach数、速度、密度、温度等变量为元素的预处理矩阵,改变了控制方程组的特征根并使其量级更接近.通过理论推导与分析,证明新方法相比Weiss, Pletcher, Dailey和Choi的方法而言,不仅能降低方程组的刚性,提高了数值求解效率,而且拥有更好的稳定性,此外还能实现低速流动和高速流动之间的光滑过渡.采用有限差分格式进行离散,对流项的Roe格式作为基本加权无振荡(WENO)格式的求解器,黏性项则使用中心型紧致差分格式来计算,与预处理矩阵相结合展开数值实验,结果表明新预处理方法可以实现对无黏和有黏不可压缩流动问题的高精度模拟,且拥有比Weiss和Pletcher等提出的方法更好的收敛性和稳定性.     

带运动部件的不可压缩流动MPS法数值模拟

本文对移动粒子半隐式法(MPS),一种适用于计算粘性不可压缩流动的全拉格朗日无网格法进行了研究.在原有MPS方法的基础上建立了移动边界作用模型,实现了由于流体中运动部件的平动或转动而引起的流场变化,扩展了MPS方法的应用范围.将计算结果与精确解进行了比较,验证了带运动部件的MPS方法的正确性.同时对十字搅拌器进行了数值模拟,很好地描述了对液体的搅拌过程.为这一类流体机械问题的研究提供了新的数值研究方法.     

水平管油水两相分层紊流流动的数值研究

采用VOF模型对水平管油水两相分层流动进行了数值模拟,分析了两相表观速度以及粘度、密度等物性参数对截面相含率和压降的影响,计算结果表明:截面相含率主要由两相表观速度比决定,受粘度和密度等物性参数的影响较小;而压降受两相表观速度和物性参数的影响都较大。     

旋转离心叶轮与叶片扩压器间耦合流动的数值分析

以离心压气机内部动静部件耦合的非定常流场为研究对象，本文提出了动静耦合统一正命题型式，采用κ－ε紊流模型、同步计算动静耦合流场的方法，分别对下同流量工况下离心叶轮与叶片扩压器内部非定常流动进行了数值计算。计算结果与激光多普勒测量结果进行了比较：在设计工况下，离心叶轮与叶片扩压器相互匹配较好，而在非设计工况下，流道内流动趋向恶化。说明计算结果是有一定的可信度；计算结果同时说明，只有采用非定常算法，才有可能较好地描述动静部件耦合的流场。     

自由流紊流度对亚音速扩压器性能的影响

一、引言 扩压器的进口条件对扩压器的性能非常敏感,这已被许多实验结果所证实。但是,这些结果主要还是局限在扩压器的进口条件是稳定流以及进口附面层外是均匀核心流的情况。J.A.Hoffmann首先关联出扩压器的性能与扩压器进口有高的非各向同性自由流紊流度参数之间的关系。但在J.A.Hoffmann的试验结果中,同时包含了进口速度     

无叶扩压器离心式压气机内旋涡运动的数值研究

本文的目的是用数值计算方法来研究离心式压气机叶轮内的旋涡运动。所用的数值方法是在工程热物理所发展的时间相关有限体积法．在流场计算的基础上,应用速度矢量、微团的面积和体积示踪、旋度和熵增等后处理程序与方法来研究与显示旋涡运动的存在与发展．文中用这些手段研究了离心式叶轮中的各类旋涡并给出了拓扑图,对于二次流动还给出了它的模型．     

轴流叶轮内的流动计算

众所周知,叶轮出口流场的特性反映了叶轮内部流动状况,对研究叶轮内部流动机理十分重要。轴流叶轮内的流动,由于粘性的影响,气体在环壁区域呈现为顶端间隙泄漏、环壁边界层、二次流以及壁面失速等复杂的流动现象。对于不同场合用的轴流机械,即使在设计工况下,这些流动现象的表现和干涉程度也不相同,因此适用于任意设计条件下环     

涡流二极管空化流动的数值计算

为了研究涡流二极管内空化现象的机理特性及对其性能的影响,我们假设流体为气液混相均质,并考虑不可凝结气相,采用基于组分输运方程,求解了涡流二极管全流道内气液混相均质流的雷诺平均N-S方程以及气相组分输运方程。数值计算结果显示了空化形成时涡流二极管入口、出口及旋流腔内的流场形态,研究表明:涡流二极管空化现象主要发生在流体切向进入时旋流腔和中心管的中心部位;空化流是由于液体在中心旋流场低压条件下汽化,同时不可凝结气体由于亨利定律在旋转流场形成的压力梯度下而发生的输运效应综合形成的;空化流由于强旋涡的原因对涡流二极管的性能产生明显的影响。上述结论对涡流二极管的设计及其指导工程应用具有重要的价值。     

进口具有预旋流动的亚音速轴对称环形扩压器粘性流场计算

环形扩压器是一个重要的气动元件.装在透平级后的轴向式或轴径式环形扩压器,通过它的排气扩压过程,可以降低透平级背压,在同样透平进口参数条件下,提高透平作功能力,减少余速损失,使整个透平机效率得到提高.由于环形扩压器常在具有一定周向和径向速度分布的进口流动条件下工作,因此研究进口具有预旋流动的环形扩压器的流     

水轮机转轮内全三维紊流计算及效率预估

水轮机转轮内全三维紊流计算及效率预估吴玉林，韩海，曹树良（清华大学水利系北京１０００８４）关键词水轮机，紊流计算，效率预估１引言水轮机转轮内部流场不易用实验手段量测，从而使得转轮内流动的数值模拟技术获得更大的发展。特别是近几十年来，水力机械的数值模拟...     

气固两相流动的数值计算

1前言两相流系统的研究主要有三种方法：宏观的连续介质理论（欧拉法）[1]、微观的运动理论、粒子运动的拉格朗日方法．和单相流动的主要差别在于，两相流动模拟要考虑两相间的相互作用，即耦合作用．如果载荷比较低，粒子的存在并不影响气流的速度场，但气流决定着粒子的轨道和参数的变化，这种情况叫单向耦合（one－waycoupling）．在早期的数值分析模型中，单相耦合假定常被人们采用。但当载荷比较高时，不但要考虑气相对粒子的影响，还要考虑粒子的存在对气流的影响，即双向耦合作用（two－waycoupling）[2]．这种两相间复杂的相互作用…