圆碟形潜水器阻力性能研究

提出了一种新型碟形潜水器外形设计.在三维贴体坐标系下,采用有限体积法求解不可压缩的雷诺平均(RANS)方程,使用标准k-ε湍流模型实现方程的封闭,数值模拟了艇体周围的粘性流场.通过对不同雷诺数下的粘性绕流和阻力性能的研究,并与水池实验结果相比较,证明了数值计算在潜水器阻力性能研究方面的应用价值.     

K-∈湍流模型下门桥水阻力的数值计算

采用RANS方程和RNGκ-ε二方程湍流模型及VOF算法对绕门桥的自由表面流动进行了数值计算。数值计算时，使用有限体积法离散控制方程，对流项采用二阶迎风差分格式，扩散项采用中心差分格式。对门桥模型进行了一系列速度下的数值模拟；计算结果与试验测量数据相比较，该计算方法具有较好的计算精度，可用于门桥性能分析和优化。     

大型散货船阻力性能分析

根据数值预报方法对200 m大型散货船阻力性能进行了数值计算,并利用模型实验进行验证。采用直接求解RANS方程的方法对散货船的流场和阻力进行了数值计算,湍流模型选用RNG两方程的模式,自由面处理采用VOF法。本文对200 m散货船进行不同航速下阻力、流场和兴波的数值计算,结果显示数值预报的计算结果与模型试验结果吻合较好。本文的结果可为同类船型阻力性能数值和实验研究提供参考。     

连铸结晶器内湍流场的测试与计算

将ＳＩＭＰＬＥ算法应用于冶金中的数值计算，采用Ｋ－ε双方程模型和雷诺方程数值计算了拉速１．３ｍ／ｍｉｎ条件下连铸结晶器内的三维湍流场。得出了与实测一致的流场特点，同时，得出了松驰因子的新经验值α＝０．２５及压力修正因子αｐ＝０．５。编译的计算程序，可用来计算任意有限空间的三维流场。     

带自由面三维船体周围粘性流场的数值模拟

采用有限体积法通过求解不可压缩的雷诺平均(RANS)方程,数值模拟了包括兴波的三维船体周围的粘性流场,湍流模式使用了子网络尺度模式(SGS)和Baldwin-Lomax模式相结合的混合模式.对于自由表面的处理,应用了任意拉格朗日-欧拉方法,网格采用了不仅与物体表面贴体,而且与自由表面贴体的动网络,即随着自由表面的变化要不断重新划分网格.虽然此方法需要很长的计算时间,但能较好地描述船体的兴波情况.计算了系列60船模在Fn=0.316,Re=1.9×106时带自由面的粘性流场,计算结果与试验结果吻合较好.     

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。     

混流式风机流道内三维湍流流场的研究

应用高雷诺数ｋ－ε湍流模型进行了混流式风机叶轮机三维流动的计算研究，使用ＳＩＭＰＬＥ型算法求解了全三维雷诺平均质量加权Ｎ－Ｓ方程对流式采用了高阶精度的上流国权近ＴＶＤ类型的ＭＵＳＣＬ差分格式，采用非正交贴体坐标和同位网格系，速度的协变物理分量被选作为独立求解变量，为了消除非物理的压力和速度振荡，对界面上的逆变速度分量采用Ｒｈｉｅ，Ｃｈｏｗ动量插值方法，离散方程以能够使用三对角矩阵算法的形式书写，并     

基于k-ε模型的剪切流中湍流动能衰减规律研究

分别从理论推导和数值模拟的角度,分析了剪切流中湍流动能的衰减规律.通过简化湍流变量输运方程,采用Matlab求解了使用标准k-ε模型计算剪切流时湍动能在不同高度处的数值解,通过fluent数值模拟,验证了理论数值解,并与均匀流中的数值模拟结果进行对比,分析了在剪切流中入口湍流强度和湍流黏性比、来流速度梯度和输运方程扩散项等对湍流变量衰减的影响规律.结果表明:剪切流中存在湍流动能衰减;入口湍流强度对湍流变量输运方程生成项的影响较大,湍流黏性比对湍流变量输运方程生成项的影响较小;当入口湍流强度相同时,入口湍流黏性比越大,湍动能衰减的越快,来流速度梯度对湍动能衰减的影响越小;当入口湍流黏性比相同时,入口湍流强度越大,湍动能衰减的越慢,来流速度梯度对湍动能衰减的影响越大.     

RANS方法和升力面理论预报螺旋桨敞水性能比较研究

利用CFX软件,通过求解雷诺平均的Navier-Stokes(简称RANS)方程和使用标准的两方程k-ε湍流模型对MAU4-50螺旋桨进行了敞水性能预报,同时应用基于势流理论的升力面方法加粘性修正对同一螺旋桨进行了计算.为了评价两种方法的预报精度,将计算结果与试验值进行了对比.对于推力系数,RANS和升力面理论的平均误差分别为3.8%和12.7%;对于扭矩系数,RANS和升力面理论的平均误差分别为6.2%和7.4%.RANS和升力面理论计算得到的敞水效率的平均误差分别为-3.94%和3.69%.结果表明,RANS的计算精度高于升力面理论,但前者的计算成本高.     

三维扩散方程非正交六面体网格的有限体积差分法

三维扩散方程非正交网格的差分方法是计算流体力学和数值热传导中一个基础性的课题。该文在二维扩散方程的有限体积差分方法的基础上,研究了在非正交六面体网格下三维扩散方程的有限体积差分方法,提出了一个计算精度很高、通量守恒且适应大变形网格的有限体积差分格式。取单元中心作为计算节点,减小了计算量;利用通量守恒条件确定界面中心的函数值,保证方法的守恒性;对网格点采用了Lagrange因子插值法,考虑了各插值点的相对位置,因此更适应非正交网格的计算;采用不完全三角分解预处理Bi-CGSTAB方法求解线性代数方程组。不同Z网格上的数值实验结果表明该算法是有效的。     

对流换热的高精度非结构网格算法

以层流流场的非结构网格高精度算法为基础,加入湍流模型和能量方程,实现了适合复杂区域中层流和湍流对流与换热问题的非结构网格高精度计算。运用发展的算法计算自然对流和后台阶突扩分离流,同时采用FLUENT软件在网格和参数设定相同的条件下对比计算,运用实验结果或经典数值结果比对考核。和FLUENT的计算结果相比,本文算法中高精度格式的计算结果与实验结果或经典数值结果吻合程度整体上更高,验证了本文算法的正确有效性和高精度。     

连铸结晶器熔池内三维流场的研究

本文采用快速收敛的ADC法,k-ε双方程湍流模型和雷诺方程,计算了连铸结晶器熔池内的三维流场,计算结果与实验测定相一致,取得了快速收敛节省机时的突出效果,并且在流场结构及特性上得出了较二维计算更为真实全面的结果。在湍流计算中得出C_2的新经验值,保证了计算的稳定性。     

用有限体积法计算叶轮机械内三维粘性流动

用数值计算方法离心叶轮内流场的三维粘性流动,在流场计算中,利用有限体积法对三维Ｎ－Ｓ方程组进行差分离散,并应用ＳＩＭＰＬＥＲ算法来求解。在流场计算的基础上,应用速度矢量图等后处理方法来显示和研究湍流的存在与发展,并将数值模拟的结果与实验数据进行对比和分析,两者相符表明了该数值模拟的有效性。     

用有限体积法计算叶轮机械内三维粘性流动

用数值计算方法研究离心叶轮内流场的三维粘性流动.在流场计算中,利用有限体积法对三维N-S方程组进行差分离散,并应用SIMPLER算法来求解.在流场计算的基础上,应用速度矢量图等后处理方法来显示和研究湍流的存在与发展.并将数值模拟的结果与实验数据进行对比和分析.两者相符表明了该数值模拟的有效性.     

迭代型体积力法预报船舶推进性能

摘要： 应用计算流体动力学的方法（CFD）,采用迭代型体积力法,耦合螺旋桨势流涡格法（VLM）和船体周围黏性流场RANS（Reynolds Averaged Navier Stokes)方程,代替真实螺旋桨的作用,即将VLM法计算得到的推力和转矩分布插值后作为源项加载到RANS方程中,将RANS方程得到的流速扣减诱导速度后得到实效伴流作为VLM法计算的进流条件,计算得到新的推力和转矩值,重复迭代直至螺旋桨的推力变化达到收敛要求.在无舵情况下对集装箱船KCS(KRISO Container Ship)的自由面黏性流场进行了数值模拟,计算结果与试验结果吻合良好.整个计算过程由集成了VLM和RANS方程的程序自动完成.研究结果表明,迭代型体积力法可以快速准确地预报船桨干扰下船体的推进性能.     

混合LES-RANS模型在结晶器钢液流场模拟中的应用

采用了一种新的混合LES-RANS(大涡模拟-雷诺平均模型)湍流模型模拟结晶器中钢液的流场.模型通过修正湍流黏度系数对水口和结晶器内湍流进行过滤,对大尺度的湍流直接采用Navier-Stokes方程求解计算,对小尺度的脉动采用标准k-ε模型进行计算.该模型能避免RANS的过分耗散并且能捕捉到更多的瞬态湍流信息.模型通过对连铸结晶器内液态金属GaInSn模型速度进行测量验证,速度测量方法为超声波多普勒测速仪(UDV)测速法.新模型与实验测量值吻合程度明显好于RANS模拟的结果,能更准确地预测结晶器和水口内的湍流行为.结晶器内瞬态流动特征表明,水口两侧流体呈周期性的偏流,周期约为5s.     

带端板地效应翼性能的数值研究

通过求解不可压缩流体ＲＡＮＳ方程,数值模拟带端板三维地效应翼的性能及周围流场。数值方法引进了Ｃｈｏｒｉｎ的人工可压缩性概念,应用近似因式分解技术同时求解速度和压力场,动量方程对流项用二阶迎风差分格式离散,其余空间导数项均采用四阶精度的中心差分格式离散,时间离散采用欧拉隐式格式,计算在非交错网格上进行,为了避免压力场的振荡,在连续方程中隐式地加入了压力的四阶数值耗散项,湍流计算采用了Ｂａｌｄｗｉｎ－     

液固流化床颗粒速度场和固含率的数值模拟

基于三维N-S方程同时选用标准 湍流模型,采用通用流场分析软件fluent对液－固循环流化床的颗粒速度场和固含率的轴向分布情况进行了数值研究。结果表明流场的数值计算结果与文献中的试验值吻合较好,对进一步研究具有指导意义和实用价值。     

求解不可压三维湍流的隐式SMAC方法

该文基于SM AC(s im p lified m arker and ce ll)方法,发展了一种在任意曲线坐标系中求解三维粘性不可压湍流R eyno lds时均方程的全隐式数值方法。基本方程是以逆变速度为变量的R eyno lds时均动量方程和椭圆型压力Po isson方程,并采用标准k-ε湍流模型封闭方程组。压力Po isson方程用T schebyscheff SLOR方法交替方向迭代求解。R eyno lds时均动量方程、k方程和ε方程对流项均采用Chakravarthy-O sher TVD格式离散,该格式不但有助于提高数值稳定性,而且能有效消除网格扭曲较大的地方产生的非物理振荡误差。用自编程序对后台阶方腔流场进行了计算,计算结果和实验结果吻合较好。     

多级能量回收透平水力模型方案的开发

通过对九级能量回收水力透平的全流道三维定常湍流计算,确定能量回收水力透平水力模型的设计方案.计算以连续性方程、雷诺时均N-S方程作为其控制方程,采用标准κ-ε双方程湍流模型使方程组封闭.流速、压力的求解采用SIMPLE算法实现,离散采用具有二阶精度的隐式格式差分.计算结果详细地显示出透平内全流道的流速和压力分布,验证了...