预处理算法在非定常流动计算中的应用

介绍了一种可应用于全速度范围的非定常N-S方程数值求解方法,并全面考核该方法的适用性。该方法通过引进伪时间导数项,对伪时间导数进行预处理以解决低速时方程系数矩阵刚性过大的问题;同时用双时间步推进算法保证时间精度,将该方法推广应用到非定常问题的求解。文中给出了若干算例,覆盖了从极低马赫数到超音速、无粘/层流/湍流、二维/三维、定常/非定常情况。算例结果表明,该方法在较宽的使用范围内均能得到理想的计算结果。     

可压缩自由混合层中的输运平衡

为研究可压缩混合层中的输运特性 ,该文采用气动BGK格式模拟了超音速来流条件下的二维平面可压缩混合层的空间发展 ,给出了湍能、雷诺应力和动量输运方程中各项的分布情况。各平衡方程中粘性耗散项和粘性扩散项都很小。湍能主要是通过对流、湍流扩散和压力扩散进行输运 ;切应力输运方程中主要是生成项与压力扩散项和压力 -应变关联项的平衡 ;雷诺应力 (1,1)分量输运方程中以生成项和压力 -应变关联项为主 ;雷诺应力 (2 ,2 )分量输运方程中主要是压力 -应变关联项与湍流扩散项和压力扩散项之间的平衡。     

基于雷诺平均方法的高超音速边界层转捩模拟

基于雷诺平均方法,建立了一种合理反映扰动模态和可压缩性影响的新型k-ω-γ湍流／转捩模式,它由关于间歇因子γ、脉动动能k及其单位耗散率ω的3个输运方程组成．其主要特点为：（i）k包含湍流脉动部分和非湍流脉动部分,且对后者的模化应用了稳定性分析的结果;（ii）γ方程的源项中构造了具有“自动判断转捩起始位置”功能的函数;（iii）构造的新型物面法向长度尺度使该模式的所有表达式均由当地变量构成,可以方便地应用于现代CFD程序之中;（iv）该模式在完全湍流区还原为标准的SST湍流模式．模式在亚音速、超音速和高超音速条件下的边界层流动中进行了验证．计算结果表明,该模式可应用于较宽马赫数范围,所具有的捕捉流动转捩的性能优于国际上的现有模式．     

火箭级间热分离过程耦合数值模拟

为了研究某火箭一、二级级间热分离的级间流动机理和分离过程的安全性,采用Chimera/Overset方法并结合N-S方程和刚体动力学方程,以流动和刚体动力学耦合计算的方式对该多级火箭的一、二级级间热分离过程进行了数值模拟。模拟结果显示,轴对称工况分离过程的流动存在剧烈的震荡,而二级喷管有偏转工况分离过程的流动比较平稳,...     

快速畸变下的压力应变快速项模式研究

尽管湍流模式在工程实际中得到越来越广泛的应用,基于传统思想设计的湍流模式在很多领域都有不错的表现,但随着人们对于湍流理论研究的不断深入,这些模式的一些基本缺陷也不断显现出来。Mansour用快速畸变理论模拟纯旋转条件下湍流的演化,发现初始各向异性湍流在纯旋转流动中会经历一个振荡衰减的过程,最终趋向于一个与湍流初始状态有关的渐近状态。而Johansson和Hallbāck指出用传统思想设计的雷诺应力压力一应变快速项模式在预测这类流动时给出的湍流演化过程将是一个无衰减的等幅振荡过程。Sjòǒgren和Johansson指出,现有模式理论框架下的雷诺应力压力。应变快速项模式不能同时捕捉湍流在大速度梯度快速畸变条件下平面流动的变形和剪切这两种变化。在这两种基本流动中,现有模式给出的雷诺应力各向异性张量不变量的演化曲线在不变量示意图中没有区别,表现为同一条曲线,而根据快速畸变理论,它们应该是完全不同的两条,分别反映变形和剪切的不同流动机理。依靠快速畸变理论给出的结果,分析快速畸变条件下湍流雷诺应力的演化特点,结合湍流的可实现性理论扩展压力。应变快速项原有的展开形式,尝试解决传统方法中存在的固有缺陷,为扩展现有湍流模式的适用范围提供可能。     

湍流模式——研究现状与发展趋势

随着人们对湍流运动的物理认识的深入,湍流模式的研究近年来有了长足进展,以线性的涡粘性和二阶矩闭合模式发展到非线性的描述,以模式系数的经验标定进入了理性推导。传统上湍流模式建立在连续介质力学理论基础上,目前统计力学方法也被成功地应用于模式的研究,如概率密度函数方法和重整化群理论等。本文除介绍和讨论了目前工程应用中常见的一些湍流模式外,还就作者本人的研究体会探讨了湍流模式的研究动向和发展趋势。     

Numerical Simulation of Uniform Flow past an In-Line Oscillating Circular Cylinder

IntroductionOscillation of cylinders in the in- line or cross- flowdirection relative to an incident flow is a commonoccurrence in industry. Understanding vortex-induced vibrations is of great importance in thedesign of a variety of offshore engineeringstructures and nuclear plant components,forexample,heat- exchangers. To understand thebehavior of this complex interactive vibrationsystem,a number of researchers have examinedthe somewhat simpler and more tractable problemof circular cylinder f…     

Numerical Investigation of Fire Smoke Transport in the Tsinghua University Sports Center

Fire Dynamics Simulator v3.0 was used to investigate and management in a realistic indoor sports center. An atrium fire test case assess fire smoke transport and ustrated the code＇s superiority over code-type empirical models for both accuracy and capability. Four fire scenarios in the Tsinghua University Sports Center were then simulated. The smoke layer＇s descent speed was predicted for each case. The importance of the door effect was revealed and an additional mechanical ventilation system for the building was proved to be of no help. The door effect must be carefully considered in future fire safety designs.     

竖直平板间湍流自然对流中的螺旋羽流结构

通过直接数值模拟研究竖直平板间温差湍流自然对流的相干结构。研究表明，流场中同时存在大尺度展向涡结构和螺旋羽流结构。螺旋羽流结构对应于流场中相对螺度、法向涡量及脉动温度较大的位置，定性分析了 螺旋羽流结构的形状、特点、成因以及与Rayleigh-Benard对流的异同，并应用条件采样分析说明了螺旋状热羽流结构的主要特性。     

Experimental Study of Effects of Cross Wind on Flow in Natural draft Dry cooling Towers

ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＳｔｕｄｙｏｆＥｆｆｅｃｔｓｏｆＣｒｏｓｓＷｉｎｄｏｎＦｌｏｗｉｎＮａｔｕｒａｌ┐ｄｒａｆｔＤｒｙ┐ｃｏｏｌｉｎｇＴｏｗｅｒｓＺｈａｉＺｈｉｑｉａｎｇ（翟志强）,ＺｈｕＫｅｑｉｎ（朱克勤）,ＦｕＳｏｎｇ（符松）Ｄｅｐａｒｔｍｅ...