非定常水斗表面自由水膜的流动机理

冲击式水轮机水斗内非定常自由水膜的流动非常复杂，至今还没有足够精确的数值方法来模拟这种流动．文中分析了非定常水膜流的流动机理，根据N-S方程推导出了水斗表面流体粒子在转动坐标系中的相对运动控制微分方程，依据控制微分方程编写出了数值解析软件并对水斗内的水膜流动进行了数值模拟，定量地得到了某模型水轮机水斗内部流动的速度场、能量场．对比一系列水膜流态分布，数值解析得到的结果与试验观测结果基本相吻合，最优工况下的水力效率与模型试验数据的误差为0．33％．     

旋转水斗内的非定常射流干涉

采用动画解析法将冲击式水轮机旋转水斗内部的非定常流动进行时间和空间离散,在各离散的动画单元用拉格朗日法计算流体粒子的运动,模拟了非定常自由水膜流.对同一水斗,将第二射流的流动解析结果与对应的第一射流流态结果相叠加,就可根据叠加的水膜流态判断旋转水斗内的射流干涉现象.文中解析得到了旋转水斗内的射流干涉现象,并将其与模型试验照片的干涉现象进行了比较,确认发生了几乎相同的水膜流干涉.     

交贯隧道边界元数值模拟中的网格剖分方法

分别分析了三维情况下隧道表面结构化和非结构化网格的生成原理.主要通过对隧道表面进行分块,采用映射方法先在平面内进行非结构化三角网格剖分,然后依据断面的拟合插值函数投影到几何体表面,形成隧道表面的非结构化三角网格剖分.在交贯隧道边界元数值模拟计算中实现了交贯隧道表面网格中交贯点的快速追踪查找,解决了交贯隧道表面交贯处的网格剖分衔接问题,并且通过在VB环境下的OpenGL编程,实现了网格剖分的可视化,并得到了符合边界元计算所需的网格单元节点数据.     

求解不可压流动近似投影方法的精度分析

在非交错网格上开发具有高精度、高效率的投影方法,对于数值求解不可压流动具有重要意义.非交错网格上经过Armfield修正的近似投影方法可以有效抑制压力场的数值振荡,但它在离散的连续方程中引入了和压力四阶导数有关的人工源项.该文通过理论分析指出这个人工源项会使该方法的时间精度降到一阶.考察了一个双周期剪切层流动的算例,通过与交错网格上的投影方法、非交错网格上经压力光滑的精确投影方法对比,说明了这个人工源项是导致该方法时间精度降低的原因.     

基于内在特征和能量约束的曲面网格投影算法

为了在生成六面体网格时将源曲面的网格有效投影到目标曲面,文中提出了一种基于内在特征和能量约束的曲面网格投影新算法.首先通过网格参数化方法将源网格和目标基准网格投影到平面上,然后利用网格内在特征表示方法和网格变形能量将平面上的源网格映射到目标基准网格上,并最终投影到目标曲面上获得目标网格.应用实例表明,该算法稳定可靠,可...     

翼型颤振分析的时域方法

使用全耦合法预测了翼型NLR7301的颤振边界.在流体域的动网格上,通过求解非定常的雷诺平均N-S方程,计算出翼型表面的非定常气动力.在耦合了翼型的结构动力学方程后,得到翼型表面的变形位移,通过变形网格技术对流体域的网格进行更新.在此基础上利用时间推进的方法模拟了翼型的自激振动过程.     

抛物型积分微分方程的连续时空有限元方法

针对抛物型积分微分方程提出了一种连续时空有限元方法，通过引入时空投影算子，得到了相应的最优误差估计结果.与传统全离散方式不同的是，该方法对时间变量和空间变量同时采用有限元逼近，且无时间离散步长和空间网格尺寸的网格比限制.所得结果对于进一步研究非定常偏微分方程的数值算法具有积极推动作用.     

数值模拟冲击式水轮机内部非定常流动

提出了用动画解析法解析冲击式水轮机非定常内部流动的方法,此法提供了如何将非定常流动按照时间顺序离散成动画单元,并通过拉格郎日法对流体质点的加速度进行积分来求出水斗内非定常流动的分布首次解析了其内部流动.     

数值模拟冲击式水轮机内部非定常流动

提出了用动画解析法解析冲击式水轮机非定常内部流动的方法,此法提供了如何非定常流动按照时间顺序离散成功画单元,并通过拉格朗日法对流体质点的加速度进行积分来求出水斗内非定常流动的分布首次解析了其内部流动。     

激波诱导变形液滴外流场数值模拟

基于Delaunay非结构网格生成方法和局部阵面推进重新生成网格的方法,应用边界边剖分与合并技术,对二维含自由表面流动中运动边界网格的生成方法进行了研究,改善了局部网格重新生成过程中的网格质量;对激波诱导变形水液滴在高速气流作用下的受力情况做了数值模拟.结果表明:该文在处理二维自由表面的动边界问题中采用的方法是可行的.     

应用滑移界面方法求解动/静相干叶排内非定常流动

基于滑移界面技术,发展了求解二维动／静相干叶排内非定常粘性流动的计算方法和软件,该方法克服了混合平面方法所引入的方法误差．压力与速度耦合采用非迭代ＰＩＳＯ算法;计算区域的离散采用非交错斜交网格．计算了二维不可压缩Ｃｏｕｅｔｅ流动及无限长相对运动动／静叶排内的非定常流动,验证了用该方法和软件计算动／静相干叶排内非定常流动的有效性     

用SMAC方法对二维非定常流动的数值模拟

使用ＳＭＡＣ算法,从非定常的Ｎ－Ｓ方程出发,对二维非定常流场进行数值模拟。并在非交错网格上,针对其压力算法的不足,通过求解压力Ｐｉｏｉｓｓｏｎ方程来求解压力。计算与实验的结果比较,显示了本文的算法较好地模拟了二维低Ｒｅ圆柱与方形钝体的绕流。     

激波诱导圆柱运动数值模拟

该文采用基于含有运动边界自适应非结构网格点的显式有限体积方法求解Euler方程，提出了一种运动边界的数值处理方法，对激波诱导的圆柱运动进行了数值模拟。由于物体的运动，物体边界附近的网格将发生变形。对运动边界附近严重变形的网格采用局部网格重新生成的方法进行处理。采用HLLC方法来处理运动边界问题，计算并比较了气流流过静止圆柱和圆柱在静止流场中运动2种情形。结果表明，应用HLLC方法处理运动边界是可行的。     

论流动的恒定性与非恒定性

恒定流与非恒定流是流动现象的最基本分类形式之一.非恒定流是实际存在的,是绝对的.恒定流是理想化的,是相对的.通常重视的是由于主动原因导致的流动整体非恒定性,运动要素整体上随时间变化在允许幅度内可以近似作为恒定流处理.往往被忽略的是由于被动原因导致的流动局部非恒定性,运动要素随时间明显变化的空间在允许范围内可以近似作为恒定流处理;否则则呈现为周期的或不规则的非恒定流.流动局部非恒定性是由流动实质所决定的,可由它所遵循的控制方程在相应局部边界条件下进行分析.现有一些流动的计算示例和工程实例就是该种类型非恒定流存在的佐证.     

减速运动活塞表面压力计算及空化初生预测

为了预测空化初生,用特征线法计算了减速运动活塞前管内一维非定常流的压力变化及分布,分析了管内压力变化规律及空化初生的条件。作为对照观察了液体中作减速运动活塞表面的空化现象,发现活塞在导管中做减速运动时,其表面压力下降。活塞前水柱愈长,活塞表面压力愈低。撞击骤停的活塞体基本上按线性变化的加速度减速,加速度变化斜率愈大,活塞表面在停止时所达到的压力愈低,加速度变化斜率趋于无穷时,该压力趋于确定的极限值。提出使用测量液体中运动物体的加速度来预测空化初生,以便监测装置运行。     

水平管内油滴分散流摩擦压降特性的实验研究

对水平放置的内径为40mm的钢管内的油水两相流进行了详细的实验研究。针对钢管内油水2相油滴分散流的流型进行了描述,从实验和理论2方面分别对含水率和混合流速等因素对油滴分散流摩擦阻力压降规律的影响进行细致分析。实验表明,含水率和混合流速是影响压降的主要因素,在不同流型下,同一因素对压降规律的影响也有所不同。     

飞行器操纵面嗡鸣的非结构网格并行计算方法

为了数值模拟飞行器操纵面的嗡鸣现象,在集群计算机MPI并行计算环境下建立基于三维非定常欧拉方程耦合结构运动方程的嗡鸣计算方法.气动流场求解采用基于非结构网格的中心有限体积法进行空间离散,时间推进采用双时间方法,结构运动方程采用Adams预估校正方法求解.针对翼面与操纵面缝隙间存在的网格运动问题,在非结构网格系统上采用Delaunay图映射方法实现网格的运动变形.最后,使用飞行器操纵面标准嗡鸣计算模型对计算方法进行验证,结果表明:所建立的并行计算方法正确,程序具有很好的计算效率,能够对飞行器操纵面嗡鸣进行高效的数值分析.     

泵出型螺旋槽机械密封端面间隙气液两相流动数值分析

针对泵出型螺旋槽气膜密封由于阻塞气压力降低,被密封液相介质进入密封间隙的情况,以密封端面间隙流体膜为研究对象,利用Fluent软件VOF模型模拟阻塞气压力恢复到正常值时端面间隙的流动状况。此时流体膜处于气液两相非稳定流动状态,研究密封端面间气液两相介质分布、压力分布及密封性能随时间的变化规律。结果表明:在假设条件下,内径处阻塞气压力恢复到正常值,流体膜能够恢复成纯气相流体膜;液相介质能增强流体动压效应,增大气相介质流动阻力,降低泵送量;气液两相掺混,改变了气液两相分布、压力分布、泵送量等密封性能,增大了流体膜恢复成纯气相的难度,且在液相介质进入螺旋槽状况下,流动过程中少量液相介质在内径处发生泄漏。