热壁面位置对矩形腔内自然对流影响的数值分析

对矩形腔内冷热壁面位于侧壁不同相对位置时的自然对流换热问题进行了数值模拟.腔体左侧局部壁面维持恒定高温,右侧局部壁面维持恒定低温,左右侧壁的其它部分以及顶部和底部壁面绝热.按照冷热壁面的相对位置是否左右对称,通过改变Rayleigh数的大小,分析了不同工况下矩形腔内温度场、流场和热壁表面平均Nusselt数的变化,得到了Rayleigh数在103~106之间的结果.冷热壁面对称分布时,位于侧壁中部的换热作用最强;不对称分布时,热壁面位于侧壁中部、冷壁面位于侧壁上部的换热作用最强.     

矩形腔内冷水稳态自然对流换热的二维数值模拟

为了了解矩形腔内非Boussinesq流体自然对流换热的特有现象和规律,利用有限容积法对矩形腔内的冷水自然对流进行了一系列数值模拟,得到了不同宽深比、Rayleigh数下的流场和温度场,并对不同条件下的壁面传热特性进行了比较与分析。计算结果表明:随着宽深比的增大,流动逐渐增强,流胞数逐渐增多,壁面平均Nusselt数逐渐增大,并趋于某一定值;随着Rayleigh数的增加,换热能力也会增强,而且流动结构的转变会在更小的宽深比下发生。采用逐步线性回归方法,得到了关于热壁平均Nusselt数的传热关联式。     

基于非结构网格的斜腔驱动流数值模拟

为了分析大长宽比斜腔驱动流内部的流场结构,编制了基于非结构网格的二维CFD计算程序,主要包括：采用3次样条拟合边界点,使用阵面推进法生成非结构网格;采用Poisson方程解给出的结构化背景网格、Laplacian算子和对角交换技术改善生成网格的质量;利用同位网格上的压力加权插值算法避免压力速度失耦.通过对比等长宽比斜腔定常问题,验证了程序的有效性,发现在使用网格数仅为已有相关文献中的1/6的情况下,其结果与相关文献较吻合.对具有工业背景的长宽比为2的斜腔内流场进行了数值模拟与相应的分析,结果表明,斜腔驱动流中心线速度受雷诺数的影响较大,而受斜腔角度的影响相对较小;随着斜腔长宽比的增加,流场内的旋涡结构形式变化不大,只是中部旋涡的尺度增加.这些结果将有助于指导工业流动设备中类似结构的设计与加工.
     

常规结构和“腔中腔”结构的涡轮级间燃烧室数值模拟

利用流体计算软件模拟涡轮级间燃烧室(ITB)三维两相燃烧流场,研究了常规结构收集涡和腔中腔(CIAC)结构收集涡的ITB燃烧和流场变化规律。湍流模型采用可实现[WTBX]k-ε[WTBZ]模型模拟,燃烧模型采用非预混平衡化学反应模型，并对2种不同结构ITB模型的温度、流场、组分等进行了分析和比较。结果发现2种结构的ITB燃烧室可以很明显地提高低压涡轮进口速度及进口温度,周向腔内前半段温度要高于后半段,主流通道下游参与二次燃烧的燃料为未完全燃烧氧化的低碳化和物。“腔中腔”结构的ITB燃烧更充分,温升更大,顶部凹槽具有明显增强火焰稳定性的作用。     

QUICK和乘方格式在顶盖驱动方腔流动数值计算中的比较

推导了非均分网络系统中QUICK格式附加源项的表达式，并用QUICK和乘方两种差分格式，分别对不同网格数下的二维、三维顶盖驱动方腔流动进行了数值计算。通过与文献中基准解的比较，考察了两种对流差分格式的数值预测性能。     

矩形盒零件拉深成形极限的模拟研究与分析

矩形盒在深拉深时会产生断裂或皱曲，影响成形极限的工艺因素有很多，利用锻造模拟分析软件Qform2D／3D，对拉深过程重要工艺参数（即rc／B、rd等）进行模拟分析，讨论它们对矩形盒一次拉深成形极限的影响。     

绕不同扭曲水翼的空穴发展及其水动力特性研究

针对水力机械叶片表面的空化问题,作者开展了绕不同扭曲水翼的空化流动特性的数值研究,采用均质流模型并耦合大涡模拟方法(LES)和Zwart空化模型计算了绕NACA0009和Clark-Y两种扭曲水翼在不同空化数下的空化流动。结果表明：绕不同翼型的空穴发展随着空化数变化呈现明显不同的特性。相比于NACA0009翼型,绕Clark-Y翼型的空穴尺度随着空化数的减小而增大的幅度更明显,对空化数更为敏感。绕NACA0009翼型的空穴可以将翼型导边完全覆盖,而Clark-Y翼型导边的两侧并没有被空穴覆盖。另外,绕NACA0009翼型的空穴更容易出现准周期性变化和形成U型涡结构的脱落空泡团。不同翼型的升力系数的变化规律也显著不同,Clark-Y翼型的时均升力系数均显著大于NACA0009翼型。随着空化数的减小,相比于Clark-Y翼型,NACA0009翼型的升力系数更容易出现准周期性变化。     

亥姆霍斯线圈为矩形时两线圈之间磁场分布的MATLAB的数值模拟

利用MATLAB数值模拟了亥姆霍斯线圈为矩型时两线圈之间的磁场分布。该方法具有直观形象物理图象清晰的特点.利用MATLAB数值模拟能有效地进行数值实验的教学活动。     

双板驱动矩形空腔STOKES流动的数值模拟

用边界元方法对A =1.5 ,s为任意值时的双板驱动矩形空腔Stokes流动进行数值模拟 .研究了矩形空腔内涡旋生成和发展的规律 .数值计算结果表明 :在s的绝对值不太大的范围内 ,伴随s的增加 ,矩形空腔内涡旋的生成、发展过程可由s的 5个临界点分成 6个阶段 .第一个临界点 ,s =- 8.5 5 ,1个涡旋变成 2个涡旋 .第二个临界点 ,s =- 0 .118,2个涡旋变成 1个涡旋 .第三个临界点 ,s =- 0 .0 0 0 1,1个涡旋变成 3个涡旋 .第四个临界点 ,s =0 .0 5 ,3个涡旋变成 2个涡旋 .第五个临界点 ,s=15 5 ,2个涡旋变成 3个涡旋 .s =- 1时的数值计算结果与理论分析结果以及实验结果比较完全一致 ,令人非常满意 .特别是 ,本文方法适用于不同高宽比和任意速率比的矩形空腔驱动流动问题 ,因此不但具有方法上的理论意义 ,而且数值计算结果还具有工程应用上的实际意义 .     

斜流式喷水推进器内部三维紊流流动的数值模拟与性能分析

应用数值模拟方法研究斜流式喷水推进器内部紊流流场,基于紊流流场计算分析了其特性.采用三维贴体坐标网格对计算区域进行剖分离散,选择k-ε双方程紊流模型,应用SIMPLEC数值方法计算内流场各流动参数,进而根据流场的计算结果预测了该推进器内部泵在不同工况下的性能.计算结果与实验结果进行了对比,二者有较好的一致性.     

高雷诺数下二维长方形截面柱绕流数值模拟

为了研究高雷诺数下长方形截面柱绕流特性,基于Fluent软件对宽高比分别为2,3,4的二维长方形截面柱绕流开展数值模拟,并考虑角部修正对长方形截面柱的绕流特性的影响.采用Realizable k-ε模型结合标准壁面函数求解长方形截面柱的绕流,研究宽高比分别为2,3,4的长方形截面柱在不同风向角α和不同雷诺数的条件下,阻力系数C_D、斯托哈数St的变化规律.研究结果表明:一定雷诺数范围内,方向角为0°时,C_D,St随着雷诺数的增加而增加,随后基本保持不变;在相同雷诺数下,宽高比增大,C_D减小,St增大;在高雷诺数条件下,随着风向角α的增加,C_D出现先减小后增大的现象,而St与之相反.     

二阶迎风有限体积法方腔流数值模拟

介绍了一种基于非结构网格的二阶迎风有限体积离散格式，在对流项的离散过程中，为了达到二阶精度，在界面上对物理量咖作Taylor展开，在处理展开项中的梯度时经入NND格式的优点，克服了中心差分格式不稳定的缺点，并对方腔流动进行了系统的数值模拟．计算网格采用三角形网格，节点数为12960，单元数为25600．压强修正基于SIMPLEC方法．给出了雷诺数Re达到5000时的定常流动结果，与以往方腔流计算的标准解非常吻合，但所用的网格数要少．计算结果表明该二阶迎风有限体积算法有很好的收敛性和稳定性，且松弛因子对计算结果影响很小．     

不同边界条件下液体静压油腔流场与承载稳定性数值研究

 液体静压支承系统因其承载性能好、摩擦阻力小、精度高、稳定性好的优点,逐渐成为现代高精度数控机床中的核心部件。研究不同情况下油腔承载稳定性对于提高机床加工精度具有重要意义。本文数值研究了不同边界条件以及不同转台转速下液体静压油腔内的流动状态和稳定性。选取圆形静压油腔为计算模型,转台转速范围为0-5m/s。研究结果表明：静态下,油膜厚度对油腔承载能力有很大影响,随着油膜厚度的增加,油腔压强降低,导致油腔承载能力降低;润滑油黏度增加,减弱了涡旋影响,增强了油腔稳定性;油腔深度和油腔入口半径增大,增大了涡旋影响,降低了油腔稳定性;转台的转动造成油腔中的压强分布不均,油腔压强沿转台运动的方向逐渐提高。提高转台转速,油腔内部流场中的涡旋位置和大小也会随之变化,入口附近的涡旋逐渐减弱并远离入口。涡旋的位置影响了油腔压强分布,贴于上壁面的涡旋导致上壁面压强上升,而远离上壁面的涡旋导致上壁面涡旋处的压强下降。     

一维双动边界谐振腔的广义Moore方程的数值解和能量密度

基于求解一维单动边界谐振腔的Moore方程的思想，提出了一维双动边界谐振腔的广义Moore方程的数值求解方法。利用广义Moore方程的数值解，进一步计算了一维双动边界谐振腔内的能量密度。     

旋转同心圆筒间Couette-Taylor流动的数值模拟

通过求解三维不可压缩流Navier Stokes方程 ,数值模拟了旋转同心圆筒间的Couette Taylor流动问题 .计算预测了流动失稳的临界Reynolds (Rec)数及相应的空间失稳波长 ,与已有的实验结果相符很好 .同时 ,还计算显示了复杂的流场结构 ,结果表明 ,当Re小于Rec 时 ,流场为二维结构 ;当Re数增大到Rec数之后 ,流场发展成三维定常流动结构 ;当Re数进一步增大 ,流场演化为三维非定常流动结构     

串列钝体绕流的数值计算

用二阶投影法求解二维不可压粘性流体的N -S方程 ,计算了高雷诺数Re=1× 10 5下串列圆柱的非定常绕流 ,得到的阻力系数及斯特劳哈尔数与试验结果吻合良好 ,结合工程实际 ,用同一程序计算预测了钢管混凝土拱桥哑铃型拱肋的阻力系数和涡脱频率     

幂律流体在矩形通道中充分发展流动的数值模拟及阻力计算

针对假塑性幂律流体在矩形通道中充分发展流动问题,用帕坦卡方法作数值分析,文中讨论了不等距网格的划分方法和粘度系数的插值方法。数值解给出了流变指数n=0.1,0.2,…,1.0及矩形边长比s=0.1,0.2,…,1.0范围内的全部fRe,发现圆管阻力计算公式只在一定范围内适用。本文作者给出了上述广阔范围内以当量水力直径为定性尺寸的阻力系数计算公式,其最大误差为3.57％,平均误差为1.9％。     

局部全息格式用于环扇形顶盖驱动流的数值模拟

针对旋流燃烧器数值模拟中回流区伪扩散问题，在极坐标系下提出局部全息格式（LHDS），并运用LHDS对环扇形空腔中顶盖驱动流进行了数值模拟研究，计算结果与文献吻合良好。同时结果表明，LHDS精度高于乘方格式和迎风格式，可以在较大速度范围内得到足够精度的计算结果。LHDS的计算程序比乘方格式简单，比迎风格式略微复杂，计算时间短于乘方格式，与迎风格式基本相当。     

扰流片定常和非定常分离流动的数值模拟

扰流片的定常绕流和它作垂直方向振荡的非定常绕流,其流动特性有着本质的区别。本文利用有限差分方法求解二维不可压缩的定常和非定常Navier-Stokes方程。系统地研究了这两类流动问题。考虑了Reynolds数、扰流片高度和宽度、来流速度分布等因素对流动的影响。对于非定常绕流,还研究了振荡频率的影响。并对对流项采用一阶迎风、混合和幂函数等不同差分格式做了计算和比较。     

两种类型内构件对矩形错流移动床贴壁的影响

在矩形错流移动床内考察了两种类型的内构件——整流子及多孔隔板对移动床内颗粒贴壁的影响。实验表明:与无内构件的移动床相比,在床层内设置整流子降低了颗粒贴壁的临界压降,整流子放置的横向位置距上流面越远其值越低,而整流子的型式和叶片长度对此几乎无影响;在移动床中设置多孔隔板则可提高颗粒贴壁临界压降值,多孔隔板距上流面越远其值越高。利用散料力学建立了计算贴壁临界压降的数学模型,对设置内构件的移动床,可将床层简化为由内构件位置决定的两个流道,以近下流面的流道宽度计算这一临界值,计算结果与实验值吻合。