同轴圆柱间旋转流动Taylor-Couette流的数值模拟

本利用有限方法对同轴圆柱间Taylor-Couette流进行数值模拟，轴对称的旋转流动分歧现象被发现，展示了数值模拟结果。     

两同轴旋转柱体间隙区域上流体流动的数值模拟

应用Fluent 6.0软件数值模拟研究了两同轴旋转圆柱体间隙区域上不可压缩流体流动的稳定性.取间隙比η=0.18,给出了流体流动从涡流模式到层流模式转变的临界雷诺数.     

压气机旋转失速数值模拟和流动显示

在压气机气动设计中,目前正大力开展的新技术是采用主动控制技术来提高压气飞机的旋转失速裕度;利用涡雾法对叶轮机叶栅流动进行数值模拟和计算机实时流动显示,从而揭示旋转失速的产生、发展和传播的机理和规律,为研究采用主动控制技术提高旋转失速裕度提供理论依据和指导,数值实验表明这种方法可模拟出旋转失速的产生、发展和传播的整个过程,并可正确地计算出旋转失速的传播速度。     

二维非定常有涡流动的数值模拟方法

为有效地模拟二维有分离现象的粘性流动,发展了求解涡量流函数方程的数值方法。对涡量输运方程的时间项运用四阶Runge-Kutta法离散,从而将方程分解为4个计算步分别求解。在每一计算步对方程进行Steger-Warming近似因式分解,从而使涡量的计算在空间的两个方向上分别进行。对流项采用Chakravaythy-Oscher总变差减少(TVD)格式离散。流函数的Poisson方程运用Tschebyscheff SLOR方法交替方向迭代求解。运用该方法对突然起动圆柱和高雷诺数时弯曲薄翼的非定常有涡流动进行了数值模拟,并将计算结果与其它方法的计算结果和试验结果进行了对比,结果表明本方法具有精度高、数值稳定性好和计算效率高的优点。     

微喷管内气体流动的三维数值模拟

微尺度流体的流动仿真分析是微喷管优化设计的基础.采用Navier-Stokes理论对采用微机电系统技术制作的微喷管中的气体流动进行了三维数值分析,建立了微喷管流动的三维数学模型,给出了该模型的求解算法.对不同燃烧室压强和温度下的微喷管内气体流动的计算结果进行了分析,并与二维计算结果进行了比较.结果表明 微喷管内的流动状态没有因压强和温度的变化而发生根本性的改变; 在微尺度下,由于附面层效应,采用二维数值计算将高估微喷管的性能.     

滤筒多孔阻力影响旋转过滤流动特性的模拟

为分析旋转过滤技术在高过滤比条件下滤网多孔阻力对流场稳定性及过滤性能的影响,对由非渗透静止外圆筒与多孔旋转内滤筒所构成的Taylor-Couette流动进行数值模拟,该模型经实验结果对比验证,表明：1)适当降低滤筒阻力有助于稳定流场;2)阻力进一步降低将引起沿滤筒过滤速度的轴向分布不均匀,进而诱导流动失稳;3)阻力系数过低将导致涡流来回横穿滤筒.进一步讨论旋转过滤所需的最小阻力系数及有效阻力系数范围,结果发现,进料流量、过滤比及滤筒转速对最小阻力系数都有一定的影响,但临界有效阻力系数随工况基本不变.研究可为高过滤比、低跨膜压降的旋转过滤器设计及应用提供参考.     

轴向浮力驱动下的旋转圆筒热对流稳定性

研究了热对流驱动下的同轴旋转圆筒的线性稳定性问题. 模拟内外圆筒温差引起的热浮力采用了Boussinesq假设, 双圆筒同向旋转, 其半径比为0.5, Prandtl数为0.709. 通过分析发现, 由于圆筒旋转离心失稳和热浮力剪切失稳两种机制的互相竞争, 临界失稳中性曲线发现间断现象, 失稳模态产生跳跃, 形成“孤岛”效应. 在研究稳定性问题的同时还对求解圆筒稳定性问题的数值方法进行了研究和探讨.     

基于动态嵌套网格方法的摆动翼型粘性绕流数值模拟

该文根据摆动翼型的流场特性运用动态嵌套网格技术将其划分为不同的子区,在不同的子区中使用不同的流动控制方程,以提高计算效率.对翼型生成一个随其摆动的相对较小较密的贴体网格,在它上面采用Navier Stokes方程;对整个流场生成了一个大的相对较稀的静止背景网格,在它上面采用Euler方程.两个网格间的流场信息交换通过动态嵌套网格技术来实现.通过与单块翼型网格的计算过程和计算结果的对比分析,表明该方法在不损失计算精度的前提下计算非定常问题时具有相对较高的计算效率.     

不规则区域中可压缩流动的数值模拟

将不可压缩流动的SIMPLE算法推广到可压缩流动的计算中。将二维直角坐标系和轴对称坐标系下的可压缩流动的控制方程用统一的方程式表达,在贴体网格中利用有限体积法进行离散,编制了通用的求解程序。对带有凸包的通道可压缩流动和轴对称坐标系下的马赫反射问题进行了数值模拟,得到的结果与相关文献中的结果吻合,表明了所提算法的正确有效性。     

激波作用下气柱不稳定性发展诱发湍流大涡数值模拟

利用Smagorinsky亚格子湍流模型,采用大涡数值模拟方法求解可压缩流体Navier-Stokes方程,通过算子分裂分步计算,给出了适用于可压缩多介质流体界面不稳定性发展诱发湍流的计算程序MVFT（multi-viscosity-fluid and turbulent）.引入耗散界面过渡层ITL（interface transition layer）描述SF6气柱初始状态,用MVFT程序对LANL激波加载SF6气柱的激波管实验进行了数值模拟,分析了气柱的形状、流场速度以及涡的特征.计算结果表明,MVFT给出的气柱宽度、高度比RAGE的更接近于实验,气柱上游边界、下游边界和涡边界的速度与实验基本吻合,略小于RAGE的计算结果.MVFT程序的有效性得到初步检验和验证.     

滤除泰勒涡的同心环隙科特流临界雷诺数的实验确定

通过模拟实验对同心环隙科特流进行了研究.实验表明:滤除掉泰勒涡的影响后,在同心环隙科特流中,层流与紊流的相互过渡是在同一临界雷诺数上发生的,没有过渡区.临界雷诺数与泰勒涡没有直接联系.同时还表明,不同的压力梯度下有不同的临界雷诺数.     

有压环隙科特(Couette)流的实验研究

本文公布了有压环隙科特流的21组实验曲线,这些曲线是在剪切流已充分发展而泰勒涡尚未生成的条件下测得的。由于采用了二维多普勒激光测速仪以及新发展的三光束光路,取得了十分贴近动壁、并覆盖整个测量截面的较完整的二维速度的信息。这些资料的公布,无疑对发展有压环隙科特流的实验与理论研究工作将起到重要的作用。     

环隙科特层流润滑理论

根据环隙科特流理论导出了滑动轴承偏心环隙的单位宽循环流量公式 .在以空气为介质的实验中 ,证实了Sommerfeld边界条件 ,即在最大间隙和最小间隙处的压强等于环境压强 .并分别对无限长轴承与有限长轴承建立了断面流量与坐标之间的关系 ,揭示出了这种偏心轴承可能产生的极限承载能力和最小承载能力 .并第一次提出了在最大压强、最小压强处的坐标和通过该断面的流量与相对偏心量有函数关系的观点 ,以及有限长轴承中界面上的压强分布与无限长轴承压强分布成比例 .     

摇荡物体周围粘性流的数值模拟

提出了一种新的求解非定常不可压Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程的数值方法，在每个时间步长上采用人工可压性技术，通过对动量方程取散度，从而获得离散化的Ｐｏｉｓｓｏｎ方程，当关于虚拟时间的迭代过程达到收敛时，便得到了无散速率场，采用该方法模拟了一个纵摇椭圆柱体周围的非定常不可压性流动。     

弹丸湍流流场数值计算研究

该文对弹丸粘性绕流流进行了数值模拟研究。 数值模拟的出发方程为雷诺平均的Navier-Stokes方程,湍流模型采用了高雷诺数k-ε两方程模型,应用二阶的TVD格式,给出了SOC形弹丸的流场波系结构和湍流粘性系数的分布规律。结果表明,该数值计算方法可以取得高精度清晰度的流场结构。     

科特(Couette)数Pr=1的环隙科特紊流

本文论述了科特数Pr=1的这种流动的研究成果。实验是在剪切流已充分发展,泰勒涡充分抑制的始发条件下在η=R_2/R_1=1.022的设备中进行的。第1次取得了覆盖整个不可压缩流范围(V_0=4.96～80m/s)的这种流动的定常的二维流场数据。实验证明:贴近动壁存在一厚度为δ/h=10/Re c_(f1)~(1/2),流速为1-μδ/V_0=(Reδ)~(1/2)·(c_(f1)~(1/2)=10 (c_(f1))~(1/2)的线性层,文中还提出了动壁面的阻力系数为c_(f1)=0.01/Re~(0.15)与断面平均流速公式v/V_0=0.89/Re~(0.214),以及经过修正后的对数圆周切线速度模型u/V_(max)=■/V_0In(h-αδ)/(y-αδ)。这个模型能准确地通过线性层端点(δ/h,uδ/V_0),平均流速点(y/h=0.368,■/V_0)与最大流速点(y/h=1,V_(max)/V_0=1)的坐标。     

湍流泰勒涡流特性的数值模拟

利用数值解截断误差所形成的小扰动在雷诺应力方程(RSM)的数值迭代过程中的发展,求解具有内筒旋转和固定端面的同轴圆筒环隙间的湍流泰勒涡流;然后在数值模拟出湍流泰勒涡流的基础上,定量分析湍流泰勒涡流的周向速度的波动性及其壁面附近的速度陡降特性、沿半径向外的强射流特性、轴向速度周期分布特性、压力周期波动特性、壁面切应力极化特性和强湍动射流特性;对比前人对湍流泰勒涡流进行实测的结果,数值模拟湍流泰勒的流动特性误差在30%以内。     

基于Galerkin有限元方法的射流泵流场数值模拟

以原参数形式的Navier-Stokes方程为基础,采用Galerkin有限元迭代解法和时间推进解法,在Baldwin-Lomax二层代数湍流模型下,对射流泵内部轴对称流场进行数值模拟,求解过程中引入波阵解法,提高了计算效率;采用混合插值函数避免了压力振荡;采用简化迎风有限元技术,避免了解的非物理振荡和发散,以大峡大电站顶盖排水射流泵为实例进行计算分析,得到了全流场的速度、压力分布,与实验结果基本一致。     

用直接解法计算外掠后台阶层流流动

求解不可压流体耦合方程的直接解法（ＣＥＬＳ算法）在许多计算问题中体现了其优越性,多重网格法在加速数值计算的收敛速度方面也表现出了其有效性。作者将ＣＥＬＳ算法在多重网格下实施,对控制方程采用指数格式和虚拟时间步法进行离散,用原始变量对外掠后台阶的层流流动进行了数值计算。结果显示,外掠后台阶层流流动中,主涡,主涡下游的底部二次涡和上部二次涡开始出现的Ｒｅ数和位置均与Ａｒｍａｌｙ等人的实验数据符合良好,     

高雷诺数下双圆柱绕流的数值模拟

使用表面涡法研究高雷诺数下不同排列方式双圆柱绕流的流动状态．计算了双圆柱在并列、级列的情况下的各种流动结构,涡街的变化及作用在圆柱上的受力情况．计算结果清楚地描述了双圆柱绕流复杂的流动状况,与实验显示的流动状况十分相似,斯特罗哈数与阻力系数均与实验结果相符．