算子分裂法求解旋转坐标系下不可压黏性流动

提出了求解旋转坐标系下的不可压黏性流动问题的θ格式算子分裂算法．通过算子分裂，把不可压缩性、非线性和哥氏力占优三大耦合困难分割开来．采用亚网格尺度稳定化方法消除了Galerkin方法求解时由于不可压缩性和哥氏力占优所引发的数值振荡．结合最小二乘和共轭梯度法间接求解非线性子问题，排除了强对流作用所引发的数值振荡，避免了引入迎风格式离散对流项的必要性．同时该算法保证了迭代过程中有限元总刚度矩阵正定不变的特性，为求解线性方程组采用高效的求解器提供了可能．数值试验表明，该算法具有稳定性好、收敛速度快、计算精度高的特点．     

虚拟区域法及其在流体力学中的应用

讨论了一类椭圆型算子Dirichlet问题的一种基于Lagrange乘子的虚拟区域方法;由此导出的鞍点问题用共轭梯度法迭代求解.为加速迭代收敛,构建了合适的预处理器.着重考虑了这种方法在不可压粘性流动数值模拟中的应用.通过基于算子分裂的劋laMarchukYanenko时间离散格式,将虚拟区域情形下的不可压NavierStokes方程分裂成非线性对流扩散方程、准Stokes方程和虚拟区域情形下的线性椭圆型方程三个子问题.给出了绕固定和运动圆二维流动的数值实验结果.     

多重网格法求解原始变量形式的Navier-Stokes方程

采用多重网格法 ,求解原始变量形式的Navier Stokes方程 .控制方程在交错网格上离散 ,并采用SIMPLE算法计算 .为加速收敛 ,结合使用适合非线性方程的全近似格式的多重网格法FAS .文章计算了雷诺数Re =10 0 ,10 0 0时不可压粘性流体绕圆柱的流动 .计算结果与实验结果和国外的计算结果基本吻合 ,说明了该方法的准确性和有效性     

求解Stokes方程的最小二乘等几何分析方法

针对采用C0型基函数的最小二乘有限元需增加辅助独立变量的问题,提出了一种改进的方法———最小二乘等几何分析方法。采用具有高阶光滑性的非均匀有理B样条作为基函数,直接用原始变量定义最小二乘泛函,建立了求解Stokes方程的改进算法。该方法不需引入新独立变量,且网格可在数值分析中自动生成并能精确表达区域的几何形状。用所提出的方法求解了二维不可压Stokes流动,计算结果与解析解符合较好,表明该方法可用于Stokes方程的求解,提高基函数光滑性的k细化具有指数收敛速度。     

谱投影法模拟圆柱形化工管道内流动

为了开发高精度和高效数值方法求解圆形化工管道内的流动问题，采用谱投影算法求解Navier-Stokes方程。谱投影算法是将非稳态Navie〉Stokes方程的时间离散过程采用具有二阶精度的投影方法，并采用配置点谱方法求解投影方法解耦后的方程。配置点谱方法不仅具有高精度并且容易克服圆柱坐标系的奇点问题。采用文献中具有精确解的算例进行了验证计算，就初始条件和节点数对计算精度的影响进行了分析和比较。结果表明谱投影方法在求解圆柱管道内的流动具有高的精度和效率。     

求解不可压缩流动的一种新算法

在Jameson有限体积法的基础上发展了一种模拟不可压流动的数值方法。该算法用四步Runge-Kutta时间推进法直接求解非线性的动量方程,充分利用了良好的非线性收敛特性,并从连续方程出发推导了求解压力的方程,解决了压力与速度的耦合问题。最后用该方法在同位网格上,对二维平板边界层流、二维顶盖驱动方腔层流及二维扩压器管道湍流进行了数值模拟。计算结果与理论值、标准解及试验数据进行了比较分析,从而证实了该方法对模拟不可压流动的适用性,并显示出了编程简单、易于推广、计算效率高等优点。     

离心泵压水室内部流动数值模拟

基于标准的κ-ε双方程紊流模型,采用SIMPLEC算法,在贴体坐标系下,通过求解三维Navier—Stokes方程,对一离心泵压水室内部流动进行了数值模拟和分析,得到了内部流动的主要特征、研究表明：按常规水力设计方法设计的压水室,在压水室径向断面内存在明显的二次流．速度矩也有明显的梯度．这些流动现象可能是导致压水室损失较大的主要原因．     

基于预处理的不可压缩N-S方程拟压缩数值算法研究

通过研究求解不可压缩Navier—Stokes方程的拟压缩方法与加速刚性双曲型方程时间推进的预处理技术,推导了一般曲线坐标系下带预处理的拟压缩Navier—Stokes方程特征系统,并结合有限差分法,建立了适用于不可压缩黏性流动计算的拟压缩快速算法．通过对不可压缩无黏圆柱绕流、平板层流流动、低Reynolds数定常圆柱绕流问题的数值模拟研究,得到了与相关理论与实验测试相吻合的结果,验证了所建立数值方法的快速可靠性．较系统地研究了预处理引入的参数和拟压缩因子的选择对收敛特性的影响．结果表明,Roe格式相对于二阶中心差分格式得到的结果更令人满意;对拟压缩Navier—Stokes方程进行预处理能有效提高数值计算的收敛速度;自适应的拟压缩因子取值能在很大程度上改善数值解的收敛特性,且不需要根据具体流动问题进行人工调节．最后将本文发展的数值方法用于低Reynolds数非定常圆柱绕流的数值模拟,所得结果亦和实验观测结果及其他文献的计算吻合很好．     

非线性约束条件下的广义投影梯度法

对非线性约束条件下的优化问题提出了三个广义投影梯度方法。算法Ａ能够求解非线性不等式约束优化问题。在此基础上，又提出了能够求解非线性等式和不等式约束优化问题的算法Ｂ．进一步，通过简化算法Ａ，又给出了能够专门求解一般线性约束优化问题的算法Ｃ．并且在较弱的假设下，证明了三个方法的全局收敛性。     

电网计算中广义网络流的回路分析及其在线应用(I)──理论和方法

为了发展电网在线计算的快速计算机算法，本文提出了求解非线性的电网计算问题的广义网络和广义流概念，给出了其构造原则，研究了求解广义网络和广义流的回路分析方法，并研究了这一理论和方法在电网潮流计算中的应用。本文分为两部分。第一部分研究了基本理论和分析方法；第二部分研究了这一理论和方法在电网在线潮流计算中的应用。