粘性不可压缩流动三维复杂流场分块耦合求解

提出了一个粘性不可压缩流动三维复杂流场的分块耦合求解方法。可解决科学和工程计算中的各种稳态和瞬态粘性不可压缩流动计算问题。

不可压缩流中二元翼运动的分支问题

考虑两个自由度的机翼在不可压缩流作用下运动的分支问题 ,弹簧的非线性刚度考虑为立方项。化方程为四维一阶微分方程 ,解析求出了系统发生叉式分支与Hopf分支的临界流速值 ,研究了在两个参数平面上的平衡点和极限环的稳定性及其个数。

简支梁在无限大不可压缩流体和声学流体中的固有振动问题

本文用边界积分方程描述无限大声学流体,从而得到了控制圆截面简支梁在该流体中固有振动的积分-微分方程。在此方程基础上,分别用摄动法和有限元与摄动展开相结合的方法,计算了简支梁在无限大声学流体中的固有频率。当声速趋于无穷大时,得到了无限大不可压缩流体中简支梁的固有频率。本文的方法可推广到较为复杂的结构声辐射系统的固有频率的计算上。

三维非定常/定常不可压缩流动N-S方程基于人工压缩性方法的数值模拟

基于人工压缩性方法提出—中心与迎风混合的算法,以数值模拟N-S方程的定常/非定常解。对半离散方程的左端采用中心差分,方程右端数值流量采用迎风Roe近似算法,其精度可达三阶。湍流模式利用Baldwin-Lomax代数模式。计算例子包括二维平板、机翼剖面、扁椭球、颅动脉瘤等。计算结果表明,压力和摩擦系数与实验符合,在分离涡旋区计算值与实验有差别,这或许是由于湍流模式不够精确的缘故。

不可压缩流的晶格玻耳兹曼模型的讨论

从分析研究"计算流体动力学"(CFD)的有关实验数据出发,讨论不可压缩流的晶格玻耳兹曼模型.内容包括:不可压缩流的Navier Stokes方程、稳定流(Poiseuille流)、不稳定流(Womersley流).

不可压缩流动的无网格Galerkin方法模拟

Galerkin型无网格方法在求解不可压缩流动问题时,会遇到对流占优、速度-压力失耦等问题,本文基于CBS有限元方法的基本思想,提出了无网格CBS方法来解决上述问题.通过对平面Poiseuille流动的计算表明:无网格CBS方法在采用压力速度等线性基近似的情况下,当时间步长大于某个临界值时可很好地解决速度-压力失耦问题,且具有相当高的计算精度.

三维不可压缩流的12速多松弛格子Boltzmann模型

为提高多松弛(MRT)格子Boltzmann模型的计算效率,运用反演法提出了一个求解三维不可压缩流的12速MRT格子Boltzmann模型(iD3Q12 MRT模型).这个模型比通常使用的D3Q13 MRT模型具有更高的计算效率.在数值模拟部分我们把iD3Q12 MRT模型与可压缩性较小的一个13速多松弛模型(He-Luo D3Q13 MRT模型)在精确性和稳定性方面作比较.通过模拟不同的流动,包括压力驱动的稳态泊肃叶流、周期变化的压力驱动的非稳态脉动流、顶盖驱动的方腔流,可以发现iD3Q12 MRT模型模拟以上三种流动时得到的数值解与解析解或与已有的结果符合很好,这说明我们提出的iD3Q12 MRT模型是准确的.在模拟稳态的泊肃叶流时,两个模型计算的速度场的全局相对误差完全相同,且两个模型都具有二阶的空间精度.在模拟非稳态脉动流时,大多情况下是12速模型的计算误差更小,但在脉动流的最大压降增大时, iD3Q12MRT模型先发散,这说明He-Luo D3Q13 MRT模型具有更好的稳定性.在模拟不同雷诺数下的顶盖驱动的方腔流时, He-Luo D3Q13 MRT模型也比iD3Q12 MRT模型更稳定.

基于投影法求解不可压缩流的高精度紧致格式

本文建立了一种基于投影法的求解不可压缩Navier-Stokes(N-S)方程的高精度紧致差分格式。该方法时间上采用Kim和Moin二阶投影法离散,空间上采用高精度紧致格式离散,并提出了一种新的离散压力边界的紧致格式,同时对计算结果进行分析以验证该投影法的精度和格式稳定性。文中Taylor涡列数值计算结果表明,Kim和Moin投影法能使得压力场和速度场均达到时间二阶精度,且高精度紧致格式投影法也具有空间高阶精度。驱动方腔数值模拟结果显示,本文对N-S方程的离散格式具有很好的可靠性,适用于对复杂流体流动的小尺度问题的数值模拟和研究。

计算不可压缩流的涡度法的收敛性问题

关于涡度法的起源可以追溯到1931年Rosenhead用点涡法计算二维涡流。但是在随后很长时间内没有新的进展。直到70年代,随着计算机的发展,涡度法才迅速地发展起来,以致现在成为不可压缩流计算的重要方法之一。 在涡度法中不使用固定的网格,而考察一个个大小不等的涡团的运动及其相互作用。

不可压缩流中非对称板状结构模态局部化分析的摄动法

本文研究一个两跨板状简单模型在不可压缩流中振动时的固有动特性。应用假设模态法建立系统的运动微分方程。应用摄动法着重考虑了结构的长度非对称及扭转刚度非对称对系统模态局部化程度的影响。结果表明,二阶摄动理论能很好地用于计算该系统的动态特性。水的耦合作用对上、下板模态局部化现象的影响有差异。长度非对称参数是导致结构模态产生局部化现象的主要原因。扭簧刚度扰动也对结构模态局部化现象有较大影响。

粘性不可压缩流的吸引子

在势函数存在的条件下证明了极小紧不变全局Ｂ－吸引子的存在性

不可压缩流中板状结构的振动分析

研究了一个两跨板状结构的简单模型在不可压缩流中振动的固有特性.采用假设模态法建立了系统的运动微分方程,着重考察结构非对称对固有频率和模态局部化的影响.研究结果表明,结构非对称是导致模态局部化现象的主要因素,而结构的固有频率随流体速度的增大而减小.

基于不可压缩光滑粒子流体动力学的旋转强制动边界问题研究

利用不可压缩光滑粒子流体动力学(Incompressible smoothed particle hydrodynamics,ISPH)方法,针对螺杆挤出数值模拟中提出的旋转强制动边界问题,采用FORTRAN语言编程,进行模拟计算。采用'静态粒子法'构建二维旋转强制动边界模型,同时构建基于相对运动假设的静边界模型。采用'参考压力法'解决了'张力不稳定性'。通过将旋转动边界模型的计算结果与静边界模型,以及商业软件FLUENT的计算结果进行比较研究,结果表明:该动边界处理方法简单有效,适当选取分辨率可以同时满足计算精度与运算速度的要求,选择具有高阶可导的核函数更佳。为三维复杂模型模拟奠定了基础。同时,该方法对于不同领域中的动边界问题的研究也具有一定参考价值。

人工压缩法数值模拟非定常不可压缩热对流流场

利用人工压缩方法数值模拟了由于强热浮力不稳定性引起的非定常不可压缩热对流流场．在非定常动量、能量方程中引入了一伪时间项，连续性方程中加入与伪时间层相关的人工压缩项，使连续性方程与动量方程自动耦合，得到一沿物理时间准确推进的沿伪时间层采用ＧａｕｓｓＳｉｄｌｅ内迭代的推进迭代算法．在每一时间层进行内迭代直到连续性方程满足为止．对流项用四阶中心差分格式，时间项用三阶向后差分．利用此算法数值研究了二维ＰｏｉｓｅｕｉｌｅＢｅｎａｒｄ流场和底部加热的非定常水平射流问题，成功地模拟了流场中涡旋的生成及发展过程．结果表明。

粘性不可压缩三维流场分块算法研究

提出了重叠对接耦合分块方法即为隐式求解的块迭代方法．采用自主开发的三维粘性不可压缩流场计算程序对重叠对接与不重叠对接的流场分块求解方法进行了比较研究．并与他人的实验结果进行了比较．研究表明，两种算法均能获得收敛解，而利用重叠对接分块法的收敛性优于不重叠对接分块法．Schwarz迭代法用于重叠分块网格的区域解法，而Dirichlet-Neumann迭代法用于不重叠分块网格的区域分解法．像Abdallah方法一样，控制方程在非交错网格下离散．如果网格雷诺数大于2则在对流项中采用逆风格式．

粘性不可压缩三维流场分块算法研究

提出了重叠对接耦合分块方法即为隐式求解的块迭代方法 .采用自主开发的三维粘性不可压缩流场计算程序对重叠对接与不重叠对接的流场分块求解方法进行了比较研究 .并与他人的实验结果进行了比较 ,符合很好 .研究表明 ,两种算法均能获得收敛解 。

不可压缩势流绕多段翼型流动的快速迭代解法

利用保角变换计算不可压缩势流绕翼型的流动,具有计算速度快和要求计算机内存小的优点,但主要用于单段翼型问题,而对于多段翼型,尤其是三段和三段以上的翼型则很难应用。本文在单段翼型的保角变换的基础上,提出了一种利用迭代算法计算任意多段翼型的不可压缩势流的绕流问题的方法。本文方法和目前常用的边界元法相比,具有计算速度快的优点。本方法还可进一步推广到考虑无粘流/边界层的迭代计算中。

不可压缩流的集中消失现象

分别对二维和三维不可压缩流体给出了一个较为直观的集中消失现象的充分条件,即若与近似解序列相应的弱*亏损测度所集中的集合在位置空间上的投影的Hausdorff维数小于1,则近似解序列在L^2中的弱极限是Euler方程的经典弱解.利用这个充分条件,验证了一个集中的例子.

壁面驱动粘性不可压缩半圆形空腔流的数值模拟

采用基于特征线的算子分裂(CBOS)有限元法对壁面驱动粘性不可压缩半圆形空腔流数值模拟研究.得到不同雷诺数下半圆形空腔流的流场达到稳定时速度分量沿x=-0.25和y=0.5的分布和流场中涡结构随雷诺数增加的变化情况.在较少的网格数和较大的时间步长下,达到稳定时的速度场计算结果与已有文献结果十分吻合.同时,捕捉到了流场中涡结构随雷诺数的变化,随着雷诺数的增加,在半圆形空腔中,涡结构越来越复杂,涡的数量也在上升.结果表明:CBOS有限元法采用非结构网格对具有曲线边界的半圆形流进行模拟时具有较高的精度和稳定性,能够很好地捕捉流场中涡结构随雷诺数的变化.