使用粘性—非粘性相互作用技术预测离心式叶轮的性能

使用粘性－非粘性相互作用技术，对离心式压缩机叶轮进行了流场分析，其中势流分析采用流线曲率通流方法，边界层逆分析采用Ｃｅｂｅｃｉ给出的反解法，文中对两个离心式叶轮作了实验研究，测出了叶轮出处沿宽度方向的气流参数和叶轮总报失，分析结果与实验结果有着较好的吻合，充分表明本文提供的方法能为设计者预测离心式叶轮的性能。     

使用粘性－非粘性相互作用技术预测离心式叶轮的性能

使用粘性－非粘性相互作用技术，对离心式压缩机叶轮进行了流场分析，其中势流分析采用流线曲率通流方法，边界层逆分析采用Ｃｅｂｅｃｉ给出的反解法，文中对两个离心式叶轮作了实验研究，测出了叶轮出口处沿宽度方向的气流参数和叶轮总损失，分析结果与实验结果有着较好的吻合，充分表明本文提供的方法能为设计者预测离心式叶轮的性能。     

二维凸肋通道中湍流动量与对流换热协同关系的分析

用数值计算的方法模拟了二维凸肋通道的流场和温度场，考察了不同肋高时充分发展湍流流动的热边界层中流体的温度梯度矢量与速度夹角对换热的影响，分析了二维加肋通道流的传热强化机理，提出了通过改变边界层来控制出纳感协同的方法，在湍流流场中进一步发展了场协同理论。     

液体膜态沸腾自然对流变物性影响

提出了液体沿竖壁二维稳态膜态沸腾自然对流变物性影响问题的控制方程相似变换模式，提出了汽、液耦合边界层平面流场的无因次速度分量，全面考虑了汽、液两相边界层诸变物性及相关物理因素的合影响，提出了关于传热理论公式，提出了关于传热理论公式，揭示了主要影响因素，通过数值计算，获得了与传热有关的数值解。     

不可压边界层中点源产生的波包

根据线性稳定性理论研究点源产生的波包在二维和三维不可压边界层中的传播特征 .发现点源波包在二维边界层中呈楔形向下游传播 ,其横向偏角为 1 0°,与相关的试验图片相吻合 .波包的最大幅值在点源附近区域偏离中心线 ,随着波包向下游传播 ,波包的三维性很快减小 ,最大幅值沿中心线增长 .同时发现波包的幅值放大因子远小于最不稳定单色波 .波包在后掠平板三维边界层的传播与二维不同 ,其波形基本不变 ,最大幅值的增长路径和势流的夹角变化很小 ,且幅值增长迅速 .证明流场显示观测到的条纹结构是波包的等位线 ,在三维边界层中应用 e N方法应沿着波包增长方向积分 .     

一种外旋蜗尾船型的势伴流场数值模拟与分析

采用涡环栅格法并结合Ｈｅｓｓ－Ｓｍｉｔｈ方法，建立了一种计算任意三维物体绕流的源汇－偶极子复合奇点法，提出了蜗尾船型势流场的计算模型。对长江优秀船型东方红１１号（ＤＯ１１）及其外旋蜗尾改型进行了计算，结果表明：ＤＯ１１外蜗改型船桨盘面处的周向和径向合成伴流计算结果与流场测量结果定性一致。     

流场数值计算的等效势流法

在流场的数值计算中,根据势流理论,引入平均水力损失,提出了一个整个流场有旋而局部流场有势的等级势流的概念,不仅在理论上进行了分析和推导,还对某一溢流流场进行了数值计算,并与实验测试的结果进行了比较,从而给出了一个计算简便、计算结果与实际情况更加吻合的流场数值计算方法。     

一种基于CFD理论船舶附加质量与阻尼的计算方法

以计算流体动力学(CFD)理论为基础,给出了一种船舶附加质量与阻尼的计算方法.对船体二维横剖面绕流进行了数值模拟,计算分析了不同振荡模态下浮体的附加质量与阻尼,并与相关势流理论结果进行了比较.研究表明,文中的方法能准确给出浮体运动时的附加质量和阻尼,比势流理论更具有可扩展性,比实验方法更易实现和控制,在船舶性能的分析预报等方面具有广阔的应用前景.     

基于Helmholtz速度分解的黏势流耦合方法

针对Navier-Stokes(N-S)方程,根据Helmholtz速度分解,将流场速度分解为势流部分和非势流部分,剥离势流部分后得到黏势流耦合的变形N-S方程.变形N-S方程求解的是非势流部分速度分量,其在远场的影响较弱,故较传统计算流体动力学(CFD)方法求解N-S方程计算区域小,计算效率较高.以圆柱绕流为例,势流部分速度分量采用解析解,并在OpenFOAM平台内实现了变形N-S方程的黏势流耦合计算.对不同雷诺数下圆柱绕流进行了计算模拟,并将耦合方法计算获得的流场中的速度、压力,与文献中的试验及传统CFD等计算的结果进行仔细比较和分析,相关结果吻合良好.研究表明,该方法适用于层流和湍流模型的计算模拟,为改善黏流计算效率提供了新的途径.     

数值模拟气泡在粘性液体中上升运动的Euler—Lagrange方法

在考虑界面张力的条件下，用边界层方法通过把液体粘性对无粘势流的影响化为修改势流在自由面上边界条件的办法，导出了数值模拟二维气泡在粘性液体中上升和变形的边界积分方法，势流计算采用Ｌａｇｒａｎｇｅ坐标，粘性修正采用Ｅｕｌｅｒ坐标，边界层近似的误差为δ的三次方量阶。数值模拟结果显示，在大气泡情形，粘性的影响很小，随着气泡尺寸的减小，表面张力和粘性的影响都增强，但与表面张力相比，粘性的影响处于比较次要的地     

船体三维边界层计算的初值确定

为了研究绕船舶后体粘性绕流计算方法，提供了一个实用、简单和准确预报船舶前体边界层的方法。该计算由简化的Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程、三维传输补充方程、幂指数速度分布函数、表面摩擦律和一个积分数值计算方法组成．计算实例表明，沿船长自首部 ７０％的范围内，数值计算结果同高阶理论所给出的计算结果以及同Ｌａｒｓｓｏｎ给出的测试结果符合良好。     

计算旋转螺旋面三维边界层的一种积分方法

本文将计算二维层流边界层的Thwaites方法和计算二维湍流边界层的Truckenbrodt方法推广,用以求解旋转系统的“准三维”边界层方程,得到了计算旋转螺旋面上三维边界层的一种可迭代求解的积分方法.应用此方法进行了两例计算.计算结果与理论精确解或实验测量的对比表明,本文方法是有效的.     

振荡流底边界层运动的数值研究

将大涡模拟法简化为二维形式,利用SGS格子涡模型封闭二维Navier-Stokes方程水流运动方程组,得到平底振荡流动边界层立面二维水流数值模拟,控制方程采用SMAC法求解,计算结果与水槽实验的实测资料比较较表明,该模型能够模拟振荡流边界流动特性,并进一步讨论了振荡流边界的紊动特性沿垂线分布和随相位变化的情况。     

超音速风洞扩压器激波串现象的数值模拟

超音速扩压器性能研究具有非常重要的工程实际应用价值。该文为加深对超音速风洞扩压器内流场结构的理解,采用Fluent软件对“收缩段等直段扩张段”型扩压器流场进行了数值计算,较好模拟了扩压器中由激波/边界层干扰诱导的复杂流场的流场特性,再现了流场中的“激波串”和“伪激波”现象,与文献结果吻合较好。并以比较精细的二维网格计算结果对激波串的形成机理和典型流动结构进行了分析,同时应用于实际工程,对某超音速风洞扩压器不同二喉道长度状态下的扩压效率进行了比较。     

一种对船桨干扰问题的黏势流耦合求解方法

基于黏性流计算流体力学(CFD)及势流理论,建立了一种黏流雷诺平均方程/面元法耦合迭代求解方法,对船桨相互作用问题进行了数值模拟.自由面的船体绕流场模拟应用CFD黏流方法,螺旋桨水动力载荷计算采用势流面元法.在黏性流场模拟中得到桨盘面处的总速度分布,减去螺旋桨诱导速度得到实效伴流速度并作为势流计算速度进口条件,螺旋桨效应以体积力的形式在黏性流场中体现.计算值与试验值的对比结果表明,黏势流耦合迭代求解方法能较好地预报船桨干扰问题,且较全域船桨离散化网格CFD求解船桨干扰的方法,计算量大为减少.该方法充分融合了黏势流方法的优点,既能计及黏性效应又能发挥势流快速准确的优势,能够拓展应用于船体及螺旋桨性能预报及设计优化的研究.     

任意旋成面叶栅边界层和损失计算

本文应用变分有限元方法和边界层理论对实际叶栅内部流场进行了数值计算,求出了中心势流场的速度和压力分布、型面边界层特征参数、叶栅损失系数及型面摩擦损失系数。计算结果与实验数据吻合较好。文中所建立的方法和编制的计算程序可用于对轴流式或离心式叶栅进行计算,并以此判断叶栅性能优劣,改善叶型和设计高效叶栅,减少不必要的试验经费。     

二维平板内驻波声流对传热的影响

利用时空守恒元解元(CE/SE)算法求解二维无量纲非稳态可压缩Navier-Stokes方程,将CE/SE算法应用于二维平板内驻波声流的计算,对求解出的流场与理论近似解作对比分析,在此基础上通过对比自然对流换热来研究驻波声流对二维平板内对流换热的影响。分析结果,CE/SE算法能很好的计算出声流流场,计算得到的声流流场与理论近似解相吻合,同时得到了声流流场下的温度场。结果表明了驻波声流能明显的加快对流换热,有效的降低流场中的热量。     

边界层分离流动的三层结构理论计算

在流动分离的高雷诺数渐近理论“三层”理论的基础上,发展了一套计算二维定常不可压脱体分离三层结构的数值方法。采用相互作用程序控制方程组获得了椭圆型的数学结构,克服了传统边界层计算不能通过分离点的困难,得到了分离点附近的流场分布。计算结果令人满意。     

船体绕流计算网格自动生成研究

应用保角变换函数和多项式拟合函数，建立了覆盖船体表面及其外场的数值计 算网格自动生成的数学模型和计算机程序。此项研究的主要贡献为：应用边界层薄层 理论计算结果控制网格的总体扩展，应用边界层速度剖面的指数分布律控制网格的局 部扩展；从而保证了计算网格的有效性。可用于船体势流与粘性流的绕流计算，也可 用于船型的计算机辅助设计。     

源汇分布法求解非对称剖面水动力系数

在线性切片理论中水动力系数的计算剖面按对称剖面处理,而在大幅波浪中剖面非对称的影响不容忽视,为此提出了一种基于源汇分布法的二维非对称剖面水动力系数的求解方法.首先在二维柱体周界表面上连续分布强度待定的脉动点源,然后使流场速度势及流函数满足除物面条件以外的全部边界条件,再通过流函数物面条件的满足来求解出待定的源强,进而由流场的辐射势计算水动力系数.经与有关文献数据和实验数据的比较,验证了该方法计算的有效性.且实算表明,剖面非对称性对某些水动力系数的影响较大.