时间推进的动量插值方法研究

在时间推进法下使用可压不可压统一算法进行低马赫数不可压流动计算,可能会遭遇压力速度失耦这一不可压流动计算经典难题。现有的解决方法需要全场统一的经验常数,不能满意地解决这一问题。为此,本文在继承了现有方法中界面速度这一慨念的基础上,通过形式推广节点速度求解公式获得界面速度求解公式。求解界面速度公式中的压力梯度项采用计算得到,而其它项采用插值得到,从而得到新的时间推进法下的动量插值方法。这一方法不需要经验参数,数值算例表明其具有较好的抑制压力速度失耦现象的能力。     

离心式喷嘴内气液两相流动的数值模拟

求解三维不可压NS方程,并应用VOF方法捕获气液分界面,计算不同压降下离心式喷嘴内的气液两相流动状况,研究了不同压降对喷嘴内流动的影响。计算很好地模拟了喷嘴内的气液两相流动,并得到了出口液膜速度、喷雾锥角以及液膜厚度等参数,数值计算所得结果同试验符合得较好,好于经验公式的结果。     

一种新的流体力学预处理方法

本文介绍了一种新的流体力学预处理方法,它基于压力、速度与焓为原始变量,以时间推进方法为基础,能够有效地将可压与不可压流场的计算方法统一起来。它可以同时进行可压、不可压、高马赫数与低马赫数流场的计算。这种方法不但可以处理气体区或液体区的流场计算,还可以有效处理含有相变区域内的流场计算,为发生空化的流场仿真打下基础。     

采用非交错网格压力修正法计算不可压及可压亚、跨、超音速流动

采用非交错网格压力修正法计算不可压及可压亚、跨、超音速流动朱斌，蔡睿贤，蒋洪德（中国科学院工程热物理研究所北京１０００８０）关键词：压力修正法，亚、跨、超音速流动一、前言源于计算不可压流动的压力修正方法，由于具有计算时间短及不受马赫数限制的优点，近年...     

流化床锅炉气固流动特性数值模拟研究

流化床内气固两相流动是典型的Euler两相流模型,对其流动特性的研究,一直是多相流领域的热点和难点。计算采用CFD方法对流化床内Euler气固两相流动特性进行数值计算,在流化风速为5 m/s,初始填料高度为5 m,计算时间持续到50 s时,得到了流化床内的流动分布以及压力分布的规律。并且在其它参数不变的情况下,计算比较了颗粒直径为0.3 mm、0.4 mm、0.5 mm的工况,分析得到了颗粒直径的改变对Euler气固流动特性的影响并总结了相关变化规律。     

求解非定常不可压N-S方程的预处理方法

应用预处理技术,对不可压非定常N-S方程使用双时间推进法求解.当沿物理时间层推进时,连续性方程和动量方程沿伪时间方向使用隐式线Gauss-Seidel迭代法求解,对流项采用三阶迎风差分法离散.通过对不同Reynolds数、不同深宽比下非定常驱动腔内流动的模拟,数值研究了预处理法计算非定常不可压粘性流动的收敛特性,分析了沿伪时间层的迭代收敛速度对流场Reynolds数的依赖特征.     

可压稠密气固两相流动过程的模拟计算

基于稠密气体分子运动论和颗粒动理学,建立可压稠密气固两相流动模型。采用梯度模拟来考虑气相可压缩性对气相湍流的影响。模拟计算表明气固两相射流速度沿轴向和径向减小,颗粒浓度下降。气固两相射流具有高的颗粒温度,呈现强烈的气固两相湍流流动特性。     

基于随机子空间结合稳定图的气液两相流型分析

研究了几种典型气液两相流流型的稳定图特征,并应用随机子空间方法对47种流动条件下的流型 信号进行了识别.研究结果表明:稳定图特征能够反映出复杂时间序列的内部特征,利用其提取的直线度特征 值可以对时间序列的特征进行量化分析,三种典型流型的稳定图特征差异较明显,泡状流的稳定图特征最为 混乱,雾状流次之,段塞流最为规整.应用随机子空间方法对气液两相流图像灰度波动序列进行特征向量提取 和辨识,通过幅值以及相角的分布特征能够对不同工况下的流型样本进行准确分类,为多相流的分类提供了 一条新路径.同时基于稳定图的分析方法为进一步揭示多相流的流动机理提供有益的探索.     

基于几何重建的气液两相流孔隙尺度模拟

本文基于二维micro CT扫描图像进行数值重构得到三维多孔介质几何模型,采用Shan-Chen多相格子Boltzmann方法(LBM)建立适用不规则几何边界区域内气液两相流动数值模型,在此基础上对复杂多孔介质内的两相流动过程进行孔隙尺度模拟。结果表明,气-液两相流动受限于多孔介质的复杂孔隙结构,气液表面张力、壁面润湿特性以及进出口压差对两相流动特性将产生明显影响。     

叶片式多相泵内部流动研究

目前已经研制成功的多相泵主要有两种；容积式和叶片式，对于叶片式多相泵来说，研究其内部的相态分离过程对进一步改善其性能具有重要的意义．本文应用双流体模型，建立了叶片式多相泵内部流动的基本方程组，在此基础上，分析了多相泵内部的能量平衡关系和气液两相间的相态分离过程，给出了改进叶片式多相泵性能的设计方法．     

Effect of shear equilibrium flow in Tokamak plasma on resistive wall modes

A code named LARWM with non-ideal magnetohydrodynamic equations in cylindrical model is used to describe the instability in Tokamak plasma surrounded by a conducting wall with finite resistivity. We mainly take three factors related to the shear equilibrium plasma flow into consideration to study the stabilizing effect of the shear flow on the resistive wall modes (RWMs). The three factors are the velocity amplitude of flow, the shear rate of flow on plasma surface, and the inertial energy of equilibrium plasma flow. In addition, a local shear plasma flow is also calculated by the LARWM code. Consequently, it is found that the inertial energy of the shear equilibrium plasma flow has an important role in the stabilization of the RWMs.     

Lattice-Boltzmann Simulation of Particle Suspensions in Shear Flow

Inclusion of short-range particle–particle interactions for increased numerical stability in a lattice-Boltzmann code for particle-fluid suspensions, and handling of the particle phase for an effective implementation of the code for parallel computing, are discussed and formulated. In order to better understand the origin of the shear-thickening behavior observed in real suspensions, two simplified cases are considered with the code thus developed. A chain-like cluster of suspended particles is shown to increase the momentum transfer in a shear flow between channel walls, and thereby the effective viscosity of the suspension in comparison with random configurations of particles. A single suspended particle is also shown to increase the effective viscosity under shear flow of this simple suspension for particle Reynolds numbers above unity, due to inertial effects that change the flow configuration around the particle. These mechanisms are expected to carry over to large-scale particle-fluid suspensions.     

短周期涡轮试验台流量调节阀的设计

本文利用CFD对短周期涡轮试验台的流量调节阀进行了优化设计,改进了流量调节阀喉部的流动状况,提高了调节阀对流量的控制能力;对流量调节阀尾部锥体的三种设计方案进行了比较,得到了最佳方案。     

离心压气机低稠度串列叶栅扩压器流场数值分析

1前言无叶扩压器有宽广的工作范围，但其压力恢复系数低；有叶扩压器可以得到较高的压力恢复系数，但工作范围会变小。低稠度叶栅扩压器取消了喉口，这样就解决了大流量时喉口堵塞问题。1981年文献山第一次提出了低稠度叶栅扩压器的概念，而后文献问以及文献门做了进一步的工作。文献间的实验证明使用串列低稠度叶栅使扩压器压力恢复系数比无叶扩压器在设计点提高15％，在低流量区提高40％，级效率在100～7O％流量范围内提高4O～IO％。为了进一步了解低稠度串列叶栅扩压器内部流场及其工作性能，掌握低稠度串列叶栅扩压器内部流场分析计算…     

二维GEL耦合方法的研究及对爆炸容器的数值模拟

 将以Euler方法为基础的MF PPM（Piecewise-Parabolic Method）程序和以Lagrange方法为基础的DEFEL（2-D Finite Elements Code,二维流体弹塑性动力有限元）程序,根据压力和法向速度连续准则进行耦合,发展了基于Level Set的GEL（Ghost-Fluid Euler-Lagrange）方法。该方法在处理大变形流场与小变形结构以及复杂流动与多物体相互作用等问题具有优越性。通过二维算例的计算结果与文献比较,检验了GEL方法和耦合程序的正确性,并对球形和椭球封头的爆炸容器进行了数值模拟,通过与实验结果的比较分析,表明本研究程序可以比较好地处理内爆引起的壳体流固耦合问题。     

基于网格片的氧碘化学激光器多块并行数值模拟

为实现氧碘化学激光器(COIL)喷管流场大规模数值模拟,采用VICON程序中的基本方程与数值算法,应用JASMIN框架中的基本数据结构——网格片,以及多块结构网格拼接并行算法,发展了三维多块COIL并行模拟程序。数值实验结果展示了该并行模拟程序的正确性及可扩展性,并在2048个处理器核上模拟450万网格单元算例,加速比超过420。     

高速离心压气机叶轮性能预测及流场分析

用时间推进法数值求解相对圆柱坐标系下的雷诺平均N-S方程,模拟高速离心叶轮内部的三维粘性流场.计算是在设计转速9个不同的流动工况下进行的.与实验结果比较了三个不同流量下的轮缘周向平均静压,对典型通道位置截面的子午速度分布与实验进行了定量比较,最后得到了转子在设计转速下的压比和等熵效率曲线.研究结果表明,本文发展的数值方法可较好的预测离心压气机叶轮的性能曲线.     

基于非结构网格间断有限元方法在可压缩流体中的应用

本文开发了一套基于非结构网格的间断有限元方法(DG)程序,并对与单元形状无关的斜率限制器进行了研究。此程序支持多种网格类型,能够方便应用于具有混合单元的非结构网格,具有处理复杂几何结构的能力,为研究叶轮机械内部复杂流动现象提供了有效的研究工具。本文利用该程序对若干典型无黏和黏性问题进行数值模拟,结果表明,该程序具有较高的可信度,能够处理具有混合单元的非结构网格,并给出良好的数值模拟结果。     

小型航空压气机CFD设计系统

本文概要介绍了株洲航空动力机械研究所在９０年代中期引进每秒１０亿次运算速度的计算机后,建立了以二维叶片造型和三维粘性数值计算为核心的小发压气机ＣＦＤ设计系统。用新建立的ＣＦＤ设计系统进行了单级和双级压气机设计并进行了试验验证．试验结果证明,使用该系统能够完成高性能小型轴流压气机设计。     

VICON程序模拟氧碘化学激光器3维喷管流场的可行性探讨

 用VICON程序对化学氧碘激光器(COIL)喷管冷流场进行了3维模拟，得出的计算区几何较准确地反映了模拟装置的几何变化。主气流方向和副气流方向的分点数反映出了此2维平面内的气动特性，对不同流量的模拟结果对比分析得出穿透过度与穿透不够一样，致使主副气流混合不好。对带化学反应的情况进行了模拟，显现出副气流从喷孔出来后穿进主气流的马蹄形结构的变化过程，这些说明VICON程序可用来模拟研究COIL喷管流场特性。