层流射流流动的简化Navier-Stokes方程(SNSE)解

本文利用十一种简化 Navier-Stokes 方程(SNSE) 求解已知Navier-Stokes(NS)方程准确解的层射流流动,表明:多数SNSE~([1-6])的解与NS方程的准确解不一致;少数SNSE~([7,8])的解与NS方程的准确解一致,文中在射流的喉部和拐点位置,给出几种SNSE解与准确解的相对偏差,并把粘性及惯性诸项加以定量比较,强调指出:按照边界层理论量级分析为Re~(1/2)和Re~1量级的惯性项以及Re~(-1/2)量级的粘性项具有重要影响;据此从力学角度论证了简化 NS 方程时,保留全部惯性项和合理取舍粘性项的必要性。     

简化Navier-Stokes方程组(SNSE)的几个精确解

对不可压二维驻点流、三维驻点流和旋转圆盘附近的流动等三种流动情况,本文给出简化Navier-Stokes方程组(SNSE)及其精确解。表明:文献[1]理论的SNSE的精确解,在三种流动情况下均与完全Navier-Stokes方程组(NSE)的精确解完全一致;文献[3]SNSE的精确解的速度解与完全NSE精确解的速度解一致,但压力解在三种流动情况下均与完全NSE精确解的压力解不同。文献[3]SNSE精确解给出的压力分布相对与完全NSE精确解给出的压力分布的最大相对误差为100%。     

粘流-无粘干扰流动(IF)理论

对不可压缩层流二维干扰流动,本文提出一个干扰流动(IF)理论。IF理论要点为:1)干扰流动沿主流的法向被分为三层即粘性层、干扰层和无粘层,引进了法向动量交换为主导过程的干扰层概念。2)利用力学守恒律、三层匹配关系及文中引进的干扰模型,把三层的空间尺度及惯性-粘性诸力的数置级表示为单参数m的函数,m<1/2·3)导出描述各层流动的控制方程、导出描述全城流动的控制方程为简化Navie-Stokes(SNS)方程。IF理论适用于不存在分离的附着干扰流动以及存在分离的大范围干扰流动,经典边界层(CBL)理论和流动分离局部区域Triple-Deck(TD)理论分别是本文理论在参数m=O和1/4时的两个特例,本文理论容易推广到可压缩、三维及湍流流动。     

高雷诺数流动的基本控制方程体系和扩散跑物化Navier-Stokes方程组的意义和用途

在计算机发达的时代, 高雷诺($Re$)数绕流计算中有无必要使用简化NS方程组, 本文讨论这个问题. 主要内容如下: (1)高$Re$数绕流包含3种基本流动: 所有方向对流占优流动、所有方向对流扩散竞争流动和部分方向对流占优部分方向对流扩散竞争流动(简称干扰剪切流动), 3个基本流动的特征彼此不同且在流场中所占领域大小彼此相差悬殊, NS方程区域很小,它们的最简单控制方程组Euler、Navier-Stokes (NS)和扩散抛物化(DP) NS方程组的数学性质彼此不同, 因此利用Euler-DPNS-NS方程组体系分析计算高$Re$数绕流流动就是一个合乎逻辑的选择, 该法与利用单一NS方程组的常用方法可以彼此检验和补充. (2)流体之间以及流体与外界的动量、能量和质量交换, 流态从层流到湍流的演化主要发生在干扰剪切流动中, 干扰剪切流及其最简单控制方程------DPNS方程组具有基础意义; DPNS方程组笔者在1967年已提出. (3)诸简化NS方程组: DPNS、抛物化(P)NS、薄层(TL)NS、黏性层(VL)NS方程组的发展、相互关系, 它们的历史贡献和今后的用途; 它们的数学性质均为扩散抛物型, 但它们包含的黏性项彼此有所不同; 从流体力学角度来看, 它们中只有DPNS方程组能够准确描述干扰剪切流动. 提出把诸简化NS方程组统一为DPNS方程组的建议. (4)干扰剪切流------DPNS方程组与无干扰剪切流------边界层方程组之间的关系以及进一步研究干扰剪切流的意义.      

多相流体力学的发展现状及其展望(提纲)

绪言1.1 多相流动与多组分流动1.2 两相流动的两个典型例子1.3 两相流动的发展简史1.4 两相流体力学的应用 (1)动力与能源;(2)化工与加工工业;(3)运输与轻工;(4)其 ...     

从考古看史前流体力学的发生和发展(续)

本期继续刊登北京大学力学系原主任周光坰教授从美国寄来的文章,由稿可见,82岁高龄的周光坰先生治学严谨认真,很值得本刊作者和读者(特别是年轻作者和读者)们学习。     

灌浆压力稳定性控制的流体力学模型研究

根据水泥浆液的Navier-Stokes方程及连续性方程,采用特征线法建立了灌浆管道非定常流动的动态流体力学模型.其中包括划分网格,单管混合问题的特征线差分法等,将整个灌浆管路简化为一系列描述管道、设备、灌浆孔、调节阀的非线性代数方程组,并采用 Newton-Raphson法进行了求解.基于该模型的 GYPC 控制系统可将波动的灌浆压力在短时间内调节控制在±0.02MPa范围内,表明该流体力学模型是合理与实用的.     

干扰剪切流动(ISF)和边界层流动及ISF理论在计算流体力学(CFD)中的应用

简述作者提出的干扰剪切流动(ISF)理论、近壁复杂ISF理论、推论和它们在CFD中的应用.ISF是小黏性流体运动中普遍存在的一种基本流动,如驻点流、近壁黏性-无黏干扰流动,干扰可忽略时ISF的黏性部分为熟知的边界层流动.ISF理论揭示了高$Re$数流动计算的最佳坐标系和最佳网格生成.由近壁复杂ISF理论与流体运动方程组及流速在壁面无滑移条件相结合导出一组壁面相容(SC)判据,该判据提供了利用CFD仿真结果判断CFD仿真可信度的理论途径、并为近壁网格、算法和边界处理的改进和三者的更好协调、为湍流模型的评估、改进和发展提供了一种理论途径.      

基于Navier-Stokes方程残差的隐式大涡模拟有限元模型

对应于湍流的大尺度与小尺度流场信息,本文在有限元的框架下,假设Navier-Stokes方程的解的形函数由大尺度和不可解尺度形函数叠加组成,引入对应的权函数,将Navier-Stokes方程的有限元变分形式分解为大尺度和不可解尺度系统.根据不可解尺度系统,构建基于Navier-Stokes大尺度方程残差的不可解尺度模型...     

Matlab求解理论力学问题系列(二)典型机构的运动分析

运动学计算机辅助分析可以帮助人们方便了解机械系统的整个运动过程,获得系统中任意点的运动轨迹、速度和加速度的变化规律,直观明了。Matlab软件是实现计算机辅助分析的工具之一。本文着重介绍了2个典型机构的运动分析,一个案例侧重从数值计算的角度介绍Matlab如何求解机构运动涉及的非线性方程组和如何进行动画演示;另一个案例着重介绍如何利用Matlab中的符号推导功能,求解全参数化的运动学问题。     

固体力学边界元分析程序包BESMAP——基本结构功能

要使边界元法象有限元法那样得到广泛应用，必须开发与有限元法相媲美的大型边界元法程序包。国外虽出现少数几个边界元法程序包，但由于结构、功能等方面的原因，还不能成为边界元法广泛应用的工具。针对这种情况，本文借鉴现有的先进的有限元法程序包，研制了大型固体力学边界元法程序包ＢＥＳＭＡＰ，ＢＥＳＭＡＰ在总体设计、计算能力、使用方便和功能齐全等方面作了研究和改进。     

RENEWAL OF BASIC LAWS AND PRINCIPLES FOR POLAR CON-TINUUM THEORIES (Ⅱ)—MICROMORPHIC CONTINUUM THEORY AND COUPLE STRESS THEORY

IntroductionThispaperisadirectcontinuationofRef.[1 ] .InitthecoupledconservationlawofenergypresentedinRef.[2 ]wasextendedandtherathercompletesystemsofbasicbalancelawsandequationsformicropolarcontinuumtheoryhavebeenconstitutedbycombiningtherenewedresultsandthetraditionalconservationlawsofmassandmicroinertiaandtheentropyinequality .Thepurposeofthispaperistorestablishthesystemsofbasicbalancelawsandequationsformicromorphiccontinuumtheoryandcouplestresstheoryviadirecttransitionsandreductionsfromth…