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。     

超高水头混流式长短叶片转轮内部流动数值模拟

对超高水头混流式长短叶片转轮内部流动进行数值模拟分析.计算基于连续方程和雷诺时均N-S方程,选用Spalart-Allmaras一方程湍流模型使方程组封闭,通过贴体坐标下的有限体积法对控制方程进行离散,数值求解采用SIMPLIC算法.通过计算得出不同工况下长短叶片转轮内部流动的速度及压力分布,发现不同工况下短叶片表面的压力分布规律与长叶片基本相同.与常规转轮叶片流场比较发现,在上冠流面和中间流面上二者有相似的翼型压力分布规律,而在下环流面上长短叶片转轮翼型表面压力分布要优于常规叶片转轮,因而具有更好的空蚀性能.     

用代数应力紊流模型预估水轮机转轮内部三维流场

以三峡水轮机组转轮内部流动研究为背景,基于雷诺时均方程和代数应力紊流模型,采用贴体坐标和交错网络系统,用ＳＩＭＰＬＥＣ算法对一比转速为２４０的混流式水轮机模型转轮内部三维紊流进行了数值模拟,得出了设计工况的流场特性,并初步分析了转轮的汽蚀和能量特性。结果表明,研制的程序可作为水轮机组转轮内部流场分析、数值试验和性能预估的工具。计算结果可为改进和优化转轮设计提供有益的参考资料。     

混流式水轮机转轮内部流场数值分析

从Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程出发,采用层流模型描述水流动状态,并在欧拉坐标系中用速度－压力修正法对模型进行求解,考虑到转轮内流道几何形状比较复杂,故采用有限元法进行数值离散,并将该解法用ＦＯＲＴＲＡＮ语言编制计算程序,对三峡工程混 式水轮机转轮内部的流场进行数值计算,分析了转轮内的速度和压力分布。     

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.     

多缸柴油机进气管三维定常湍流流场数值分析

采用任意拉格朗日－欧拉（ＡＬＥ）法,对多缸柴油机进气管管内流动进行三维稳态可压缩湍流数值模拟。计算物理模型针对实际进气管形状,湍流模型采用ｋ－ε双方程模型,进出口边界采用给定压力边界条件。以某一非增压６缸柴油机进气管为例,对６分支歧管出口同时打开的情况获得了速度场,揭示了进气管管内流动特性,为进一步进行各缸进气不均匀性分析奠定了基础。     

用于三维非均质流场计算的改进流线迎风Petrov-Galerkin(SUPG)方法

在流线迎风Petrov-Galerkin(SUPG)稳定有限元方法基础上,通过引入双时间步法和变量分裂算法,发展了一种可用于三维非均质流场计算的改进SUPG方法。该方法摒弃了传统不可压缩流动问题中密度为常数的假定,采用包含密度输运方程的流体运动控制方程;基于变量分裂算法,速度、压强场采用同阶插值函数进行空间离散,使改进SUPG方法具有简明的有限元格式,同时对速度场、压强场进行迭代求解,以降低线性代数方程组的阶数。双时间步法的引入,有利于提高SUPG方法对复杂非定常问题的求解效率。采用该方法对非均质、非定常三维矩形管道重力作用下的自由流动问题进行了分析,研究了重力作用下两种不同密度液体的相对运动过程。计算分析表明:在采用较大时间步的情况下,速度场和压强场在整个流动过程中随时间平稳过渡且分布光滑,没有出现数值波动现象;旋涡位置及其随时间变化的规律与经典文献结果相符,没有出现跳跃和不连续现象。算例分析表明,改进SUPG方法具有良好的计算精度及数值稳定性,可用于三维非均质流动类似问题的研究。     

水泵水轮机转轮全三维逆向设计方法

为研究可逆机转轮的设计方法,提出了按水泵给定流道参数和转数,从水轮机方向计算叶型的全三维逆向设计方法。对高水头水泵水轮机转轮进行了全三维设计,并对所设计的转轮用三维湍流数值模型进行了性能预估。结果表明全三维逆向设计方法是可行的,设计方法有较好的可控性。由于在设计中综合考虑了水泵和水轮机的双向流动特性,设计转轮有较好的效率。     

直接三维有限元求解转轮内部流场周期性边界条件的处理

本文重点介绍在以变分原理为基础的直接三维有限元求解转轮内部流场时,周期性边界条件的处理过程,以及所用的计算程序,并对 FB-8 型风机做了计算,得到了满意的速度场和压力场。     

三维液体大幔晃动及其抑制的数值模拟

利用ＡＬＥ（Ａｒｂｉｔｒａｒｙ Ｌａｇｒａｎｇｅ－Ｅｕｌｅｒ）有限元方法,以速度和压力为基本变量,数值模拟了圆筒形贮不可压粘性三维液体的大幅晃动问题,为了避免混合插值在求解三维问题中的数值计算麻烦,推导了分步插值的有限元计算格式,得到了横向强迫晃动下的速度及压力响应,根据工程需要,对带有圆环肋板的圆筒形贮腔中的非线性晃动进行了数值模拟计算,得到了强迫激励下的速度及压力响应,并将得出的一些重要结论与     

部分充液柔性转轴的动力稳定性

讨论了腔内部分充液的细长柔性转轴的动力稳定性。通过选择特征量和估计控制方程,边界条件中所有项的量级,把腔内流体的三维流动问题简化为二维流动问题,使用Ｂｅｒｎｏｕｌｌｉ－Ｅｕｌｅｒ梁的弯曲来描述转轴的变形以及二维转子的结果后,可以得到转轴失稳判别的解析表达式,本文工作发展了Ｃｒａｎｄａｌｌ的结果。     

三维超音速和高超音速无粘非定常流动的数值模拟

对于钝头体的三维高超音速和超音速非定常绕流，给出了Ｅｕｌｅｒ方程在团结于钝头体 的非惯性坐标系中的守恒形式，通过对求解域的有限体积离散，矢通量分裂方法以及Ｗａｒｍｉｎｇ 和Ｂｅａｍ的二阶迎风格式用数值方法计算了Ｅｕｌｅｒ方程的时间精确解。给出了利用本文的非定 常流动数值计算结果及１９９２年任玉新的学位论文“气动稳定性导数的理论与数值方法”计算出 的俯仰阻尼导数的值，它与实验结果较好地符合。表明文中的非定常流动数值计算方法是可靠 的，对准确确定飞行器的动导数具有意义。     

基于有限分析法和高阶紧致格式的新计算方法

将有限分析法和高阶紧致格式两种计算方法相结合,并提出了一种新的压力方程修正方法,发展了一种新的流体力学计算方法,并用它求解三维N-S方程组,计算结果表明,此算法较适应于复杂流动问题的计算。     

粘性分离格式中压力的收敛性

考虑Navier-Stokes方程的三维初边值问题。在每一个时间步方程分离为一个Euler方程和一个非定常的Stokes方程。在原问题具有一个光滑解的假设下,得到了压力的误差的L²模估计。     

Quasi-Geostrophic方程经典解的爆破准则

考虑Quasi-Geostrophic方程,以经典解沿流线小时间的表现,给出Quasi-Geostrophic方程经典解沿流线爆破的一个充分条件.方法是从Quasi-Geostrophic方程推出一个解的梯度长度的倒数沿流线的微分不等式,从而推出结论.手法与结果都类似于Chae关于3维不可压Euler方程组经典解的爆破工作.该结果对进一步研究Quasi-Geostrophic方程相关问题,有一定的启示作用.     

基函数法在黏性可压缩流动中的研究与应用

研究基函数法在二维和三维轴对称情形下可压缩黏性流动中的应用, 并利用此法数值地计算了二维圆柱的超音速黏性绕流和三维球头的轴对称超音速黏性绕流两个算例。取一阶三角函数为基函数, 构造出导数的中心格式和迎风格式。对于可压缩N-S 方程中的对流项, 采用通量分裂法及中心格式与迎风格式相结合的技术;对于可压缩N-S方程中的黏性项, 则采用中心格式进行处理。由此, 构造出了数值求解黏性可压缩流动的一阶三角函数类型的基函数格式。两个算例的数值计算结果表明, 基函数法不仅在处理无黏可压缩流动时, 是一种高精度、高分辨率的新型计算方法, 而且在处理黏性可压缩流动问题时也一样行之有效。     

Euler方程有限差分方法数值模拟

研究了定义在二维水槽上带非线性自由面边界条件的Euler方程的数值解.通过合适的σ坐标变换对不规则的水槽液体区域变换为一个规则的正方形区域,建立流场变量的差分耦合迭代的算法,运用交错网格求解了无粘不可压缩的Euler方程的数值解,数值结果表明,与之前结果和解析解比较数值解较好,对水平激励和垂直激励下非线性的效果和波拍的现象非常明显.     

混凝土流场的简易化拟流固两相模型

针对组成复杂的混凝土流固多相流体建模及求解的难题,提出简易化拟流固两相流场的数值模拟方法.即将混凝土中颗粒物(石子与沙砾)近似处理成拟流体相,在欧拉欧拉模型的基础上,两相拥有各自的动量方程和连续方程以求解,相间通过压力相、体积系数和液面交换系数耦合,实现了对组成复杂的混凝土多项流体的简易化拟流固两相流场数值模拟.将此模型用于混凝土搅拌运输车搅拌筒数字化设计过程中,为提高搅拌性能提供了定量化、可视化的设计模型.同时,通过实验结果,间接验证拟流固两相模型的正确性.     

可动凝胶深部调驱流线模拟方法研究

可动凝胶深部调驱过程中流体的流动涉及复杂的物理化学过程,快速准确地模拟该过程是参数优化、方案设计的关键.在建立起可动凝胶深部调驱的油水两相多组分数学模型的基础上,推导出了考虑重力和毛管力的三维流线模型,将求解饱和度的三维问题转化为一维问题.采用算子分离技术将流线上的饱和度方程分解为典型的双曲型方程和抛物型方程,并采用分数步差分法求解饱和度方程,利用显示方法解决了隐式问题,提高了求解精度和速度,从而实现了可动凝胶深部调驱的快速准确模拟.     

柔性磁带与磁头气膜耦合问题的有限元解

基于一维模型，将磁带近似为带张力轴向运动的Ｅｕｌｅｒ－Ｂｅｒｎｏｕｌｌｉ梁，而气膜压强用Ｂｏｌｔｚ－ｍａｎｎ方程描述，以适应极低间隙的计算，采用有限元法进行求解，比较了不同间隙时，Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ方程和卫滑移修正Ｒｅｙｎｏｌｄｓdisplay structure