耗散比拟法数值求解航天飞机超声速粘性绕流问题

文中利用特殊系数矩阵分裂法和简化了的耗散比拟法数值求解了M_∞=7,Re=148000和攻角α=5°的航天飞机超声速粘性绕流问题.简化了的耗散比拟法既提高后体侧翼附近复杂流场数值解的分辨能力,又能减少数值计算工作量.     

圆柱体不可压粘性流体非定常绕流的数值模拟

在本文中通过由计算机产生随机扰动并在物理模型中考虑随机扰动影响的做法,我们从非定常的NS方程出发,采用作者所发展的部分解析解格式以及一种保证壁面无滑移条件严格满足的新的确定壁面涡量边界条件的精确方法,仔细地计算了圆柱体不可压粘性流体非定常绕流的Karman涡街、数值结果与实验观察相符合。在计算中,我们还考虑了圆柱的起动过程。     

翼型绕流干涉噪声的实验与数值研究

来流湍流干扰噪声在风力机叶片气动总噪声级中占有重要地位．选取圆柱/翼型干涉模型从实验和数值两方面研究此类干涉发声现象．实验中通过对翼型表面非定常载荷的测量,重点研究了圆柱位置和翼型攻角的影响,选取的翼型包括两个NACA系列翼型（NACA0012和NACA0018）和两个风力机翼型（s809和s825）,同时利用PIV（particle image velocimetry）技术对低攻角状态下翼型的前缘流场进行了研究．实验结果表明翼型表面非定常压力与圆柱涡脱落存在一定相关性．与此同时采用非定常Reynolds平均(URANS)方法对圆柱/NACA0012翼型的干涉流场进行了非定常数值模拟,并将得到的翼型表面压力频谱与实验结果进行了对比．     

风对建筑绕流数值模拟的一种扩展k-ε紊流模型

本文假设对于近似均匀的高雷诺数流动风，雷诺应力仅与平均速度梯度及两个独立的紊流尺度参量ｋ，ε有·关运用量纲分析和张量的Ｃａｙｌｅｙ＿Ｈａｍｉｌｔｏｎ定理，发展了一种新的紊流封闭模型：扩展ｋ＿ε模型·利用均匀剪切紊流风洞试验数据确定了该模型的系数，并在模型的组成以及对雷诺正应力的预测上与标准ｋ＿ε模型作了比较·采用该新的模型对一正方形截面高层建筑周围的流动风进行了数值模拟，结果表明扩展ｋ＿ε模型改善了对建筑物的周围的风速的表面风压的预测     

风对建筑绕流数值模拟的一种扩展κ—ε紊流模型

本假设对于近似均匀的高雷诺数流动风，雷诺应力仅与平均速度梯度及两个独立的紊流尺度参量κ、ε有关，运用量纲分析和张量的Ｃａｙｌｅｙ－Ｈａｍｉｌｔｏｎ定理，发展了一种新的紊流封闭模型；扩展κ－ε模型。利用充风洞试验数据确定了该模型的系数，并在组成以及对雷诺正应力的预测上与标准κ－ε模型作了比较。采用该新的模型对一正方形截面高层建筑周围的流动风进行了数值模拟，结果表明扩展κ－ε模型改善了对建筑物的周围     

油藏数值模拟中动边值问题的迎风差分格式

考虑了三维油藏数值模拟中的动边值问题,对压力方程,给出中心差分格式;对饱和度方程给出隐式迎风差分格式及修正的迎风差分格式,并证明了格式的收敛性。数值算例与理论结果是一致的。     

数值模拟混溶驱动问题的迎风格式及理论分析

本文提出数据模拟混溶驱动问题的一类广义迎风格式，严格证明了其满足离散极值原理和离散质量守恒原理，并获得收敛性定理，对模型问题的试算，得到令人满意的数值结果。     

湍流度对翼型绕流影响的数值模拟及与实验的对比

研究了NACA0012翼型在低Reynolds数不同湍流度下的空气动力学特性．既运用了有限谱法和QUICK格式相结合的数值计算方法,又通过实验手段,研究了湍流度对流场的影响,并得到了计算与实验相符的结果．计算结果说明了有限谱法的高精度及与其他格式结合后应用的灵活性．对翼型受力和流场的结果分析显示:低湍流度下无明显的失速特征,高湍流度下失速特征明显;湍流度还对边界层后的剪切层有很大影响,高湍流度的受力特征和流场结果与高Reynolds数下的情形相似．     

一种健壮的低耗散通量分裂格式

随着计算流体力学的快速发展,设计精确、高效并且健壮的数值格式变得尤为重要.通过对3种流行的通量分裂方法(AUSM、Zha-Bilgen和Toro-Vázquez)的对流通量和压力通量进行特征分析,构造了一种简单、低耗散并且健壮的通量分裂格式(命名为R-ZB格式).采用Zha-Bilgen分裂方法将Euler方程的通量分裂成对流通量和压力通量,其中对流通量采用迎风方法来计算,压力通量采用低耗散的HLL格式来计算,从而克服了原始的HLL格式不能精确分辨接触间断的缺点.数值实验表明,该文给出的R-ZB格式不仅保留了原始Zha-Bilgen格式简单高效、能够精确分辨接触间断等优点,而且具有更好的健壮性,在计算二维问题时不会出现数值激波不稳定现象.     

低超声速绕球流动的数值模拟

本文选择对不同Mach数M_∞都适用的曲线坐标和转换函数,将物理平面上的控制方程变换到计算平面上去,并使计算流场的范围都落在脱体激波、物面和声速线附近。这样在M_∞→1的低超声速下脱体激波远离物体时大大地缩小了计算流场的范围。本文用高精度的TVD差分格式求解了低超声速圆球绕流,所得结果如脱体激波、声速线位置等与实验结果吻合极好,解决了多年来在1.3≥M_∞>1范围内一些圆球绕流介的矛盾结果。本文得到的M_∞=1.05下的绕球流场结果是目前尚未见到的。     

一种全速域的计算方法及其应用

针对原可压缩流动求解器不能用于低速不可压缩流动预测的缺点,采用预处理技术对控制方程特征系统、隐式求解方法进行修正,并采用预处理修正的AUSM+-up格式离散对流项.采用修正后的求解器对无粘鼓包流动、顶盖驱动粘性方腔流动以及Laval(拉瓦尔)喷管流动等算例进行数值仿真,并将数值仿真结果与基准解进行对比.结果表明将预处理技术应用于全速域流动问题的求解是可行的,经预处理修正后的求解器能够用于低速、亚音速、跨音速以及超音速流动问题的求解.     

带激波的一维非定常两相流动的数值模拟

本文将处理带激波的单相气体非定常流动问题的两种高分辨数值方法(随机取样法和二阶GRP有限差分法)推广应用于气固悬浮体(亦称含灰气体)两相情况,计算了含灰气体激波管中两相激波特性、波后流场结构及气固两相流动参数随时间的变化.数值结果表明:这两种方法均能给出带有尖锐间断阵面的两相激波松弛结构.二阶GRP方法在计算精度和机时耗用等方面优于随机取样法.     

High Accuracy Numerical Simulation of Non-Isothermal Viscoelastic Polymer Fluid Past a Cylinder北大核心CSCD

采用同位网格有限体积(coupled and linked equations algorithm revised,CLEAR)方法求解黏性和XPP (eXtended Pom-Pom)黏弹性流动的控制方程,基于延时修正方法构造了动量和本构方程对流项的高精度AVLsmart格式。首先,为了验证该文方法的有效性,对不同Reynolds数下不可压黏性流体圆柱绕流问题进行了模拟。随后,对等温及非等温不可压XPP黏弹性流体圆柱绕流问题进行了有效模拟,给出了速度矢量、应力分量、拉升量以及温度的分布规律,分析了We数对水平速度、法向应力及拉升量的影响。该文研究成果能为精确预测复杂型腔纤维增强黏弹性聚合物熔体动态充填过程提供理论基础。     

浅水流动与污染物扩散的高分辨率计算模型

将组合型TVD格式应用于守恒型的浅水方程和污染物扩散方程，建立了二者耦合求解的高分辨率有限体积计算模型。给出了溃坝水流、明渠突扩流和污染物输运计算的典型算例，并与实验数据或其它数值结果进行了比较，证实了该模型的有效性，表明它不但能处理有激波的非恒定流问题，也能较好地计算具有任意边界的一般的浅水流动和污染物扩散问题，为浅水流动和水环境模拟提供了精度高、稳定性好、普适性强的数值方法。     

Semi-Toeplitz Preconditioning for the Linearized Navier—Stokes Equations

A Krylov iterative method in combination with a semi-Toeplitz preconditioner to solve the linearized Navier–Stokes equations is presented. A scalar model problem is analyzed showing that the method has very favorable qualities. Numerical experiments for the flow problem corroborate the theory.     

三维非定常/定常不可压缩流动N-S方程基于人工压缩性方法的数值模拟

基于人工压缩性方法提出—中心与迎风混合的算法,以数值模拟N-S方程的定常/非定常解．对半离散方程的左端采用中心差分, 方程右端数值流量采用迎风Roe近似算法,其精度可达三阶．湍流模式利用Baldwin-Lomax代数模式．计算例子包括二维平板、机翼剖面、扁椭球、颅动脉瘤等．计算结果表明,压力和摩擦系数与实验符合,在分离涡旋区计算值与实验有差别,这或许是由于湍流模式不够精确的缘故．     

等离子体反应器流场的数值模拟

本文采用颗粒轨道模型对等离子体反应器进行数值模拟.数值格式用SIMPLER法.湍流模型用简单的次网格模型.计算结果给出速度场、温度场及颗粒轨道,对工程设计和工艺过程参数控制有参考价值.     

180°弯曲方管牛顿流体及一种非牛顿流体湍性流动的数值模拟

运用湍流k-ε模式及实测壁面函数分别模拟牛顿流体(清水)及一种非牛顿流体(聚合物稀薄减阻溶液)流经180°弯曲方管的湍性流动,取得与实测速度分布吻合较好的结果.对于湍流模式对存在大涡的复杂流动的适应性,根据计算和试验结果进行了分析和讨论.     

昆虫振翅飞行的数值模拟

在非惯性参考系下对昆虫振翅扰动的二维非定常流场进行了数值模拟,避免了计算中的移动边界困难,从而缩短了计算时间,模型具有3个自由度,可以模拟任意已知的翅的平面运动．通过模拟相对复杂的自然界昆虫的振翅运动,研究昆虫是如何控制飞行．计算结果表明,有2个参数可能被昆虫用来控制飞行:翅平动和转动间的相位差以及垂直于平均振翅平面方向的横向振幅．     

突然扩张方管中三维湍流流动的数值模拟

本文运用SIMPLEC算法计算了突然扩张方管中的三维湍流流动,湍流模型采用k-ε模型。计算结果详细反映了突然扩张方管中三维湍流流场。从本文结果可以看出,由于突然扩张方管几何形状非轴对称,且尺寸有限,边壁对流场的作用是不可忽略的。以往文献中常见的二维突然扩张湍流的数值模拟结果与三维情况有较大差别,在靠近边壁的区域差别很大,因此对于突然扩张方管中湍流流动的数值模拟应用三维模拟。本文计算所得突然扩张截面后主回流区长度与实验结果接近。本文方法可为数值模拟突然扩张方管中湍流流场及各物理参数的分布提供有效工具。