全三维粘性流场计算的快速收敛方法

以新的高收敛率的 L U型隐式格式和高精度、高分辨率的 MU SCL TVD迎风格式为基础 ,提出了一种快速求解三维粘性流场的计算方法。为有效减少计算工作量 ,近固壁区采用了壁面函数方法。湍流模型采用简单的混合长度模型。为提高迭代收敛速度 ,从多重网格理论出发 ,结合改良型L U隐式和迎风格式 ,对 Reynolds平均三维可压缩 Navier-Stokes方程进行求解。用此方法数值模拟了 NASA L ewis37跨音速压气机转子流场。计算得到的流场与实验结果进行了对比。结果表明 ,此方法可快速得到三维粘性流场的流动特性且计算结果精度较高 ,可望在叶轮机械多叶片排全三维粘性流场校核计算中发挥作用。     

二维翼型襟翼增升的数值模拟

为提高风力机的效率,缩短桨叶开发周期,应用新型LU隐式格式和改良型高阶MUSCL TVD格式,通过求解可压缩Reynolds平均的Navier-Stokes方程和q-ω低Reynolds数双方程湍流模型,数值模拟了NACA632-215翼型加45°襟翼及Gurney襟翼时,在0°到30°攻角范围内的流动,并与实验结果进行了对比.计算得到的压力因数与实验结果吻合很好.计算得到的翼型升力因数与实验值整体一致.对带Gurney襟翼的翼型,在计算中采用了一种近似的边界条件处理方法以简化网格生成.通过对大攻角工况下襟翼附近的分离流场进行分析,解释了翼型加襟翼能够增加升阻比的原因.     

环形压气机叶栅内部严重分离流动的实验研究

流动分离是关系到叶轮机械运行安全性和经济性的重要流动现象。为了进一步揭示这一复杂流动现象的特性和物理模型,该文应用激光Ｄｏｐｐｌｅｒ测速仪和七孔气动探针对一环形压气机叶栅在大攻角下的流道内部和流道出口的流场进行了实验研究。得到了流动严重分离情况下的流场速度、湍流度、湍流应力、总压损失及静压等重要流场参数的分布和分离区的形态。实验结果揭示： 在分离流动中粘性分离和惯性分离并存; 分离后的流场呈现出主流、剪切流和分离涡流三区共存的特征,其中速度剪切层对叶栅特性产生显著影响; 在分离边界附近,流动参数变化剧烈,可作为判定分离边界的依据。     

多组份混合工质掺混流动研究与工程应用

将高收敛率、高精度和高分辨率数值算法用于模拟热解炉内多组份湍流流场的掺混问题.数值结果表明,该算法能有效地模拟亚音速多组份混合工质的掺混流动,精确地捕捉主流垂直来流与水平射流间相互作用的流场中的种种物理现象.在单组份(空气)来流与射流相互作用的掺混中起主导作用的两类涡系,当来流与射流两者物性参数相差很大的时候依然起很大的作用.数值模拟得到的速度场、温度场、浓度场等为分析多组份混合工质掺混及化学反应条件的选择提供了定量的结果和依据.     

风能及其利用

大气运动形成风。风,可以酿成巨大灾害,但也是一种巨大的能源。合理利用风能,既可减少环境污染,也可减轻越来越大的“能源短缺”的压力。一、风能的来源风,起源于太阳,风能是太阳能的一部分。地球的周围包着厚厚的空气层,这就是大气。空气层底部对流运动显著的部分称对流层。它与地表联系最密切,厚度约7～18千米,其重量超过大气总重的3/4,是大气的主体部分。其上还有平流层与电离层。     

组合的LU分解迎风方法的多重网格收敛

为提高计算收敛速度,以新的高收敛率的LU型隐式格式和高精度、高分辨率的MUSCL TVD迎风格式为基础,对可压缩无粘和粘性流动问题计算的多重网格方法进行了探讨。采用二维凸包通道和VKI LS 59跨音速透平叶栅为算例,通过与单网格上的计算迭代性能做对比,证明这种算法在原有基础上更大幅度地提高了计算收敛速度,节省了CPU时间,而且方法本身也简单易行。     

透平叶栅大攻角流动特性的三维数值模拟

应用新型 L U隐式格式和改良型高阶 MU SCLTVD格式 ,通过求解全三维可压缩 Reynolds平均的Navier- Stokes方程和 q-ω低 Re双方程湍流模型 ,对一种透平叶栅在 - 6 0°到 35°攻角范围内的流动进行了计算。对不同攻角下叶栅内的三维流动结构进行了细致的分析。计算表明 ,该方法不仅可以准确地捕捉叶轮机械内部流动中出现的激波与边界层、激波与尾迹相互干扰等流动现象 ,而且也适用精确模拟不同工况下 ,特别是大攻角工况下带有分离流和强二次流情况下叶轮机械内部更加复杂的流动。