非正交曲线坐标系平面二维电厂温排水模拟

结合河道水流及温排水的运动特性,从非正交曲线坐标系下温排水基本方程出发,采用有限体积法及SIMPLE算法离散求解方程,建立了基于非正交曲线坐标系下非交错网格的平面二维温排水数学模型.用该模型模拟天然河流电厂温排水运动的计算结果表明,该数学模型能合理反映河段电厂温排水运动.

非正交曲线坐标下三维弯曲河流湍流数学模型

本文在水平方向采用非正交曲线坐标,在垂直方向采用笛卡尔坐标系统,结合实际河床地形实行堵塞技术以实现对实际地形的模拟,在河床表面使用壁面函数法模拟河底阻力,在自由水面采用改进的“刚盖假定”方法,研究开发了非正交三维曲线坐标下的k-ε双方程湍流模型。通过实验室弯道对模型进行了验证,计算结果与实测值吻合较好,将模型应用于天然连续弯曲河流的流场计算,给出了4层流速矢量图和4个断面二次流矢量图。

非正交曲线坐标下三维粘性流动数值分析

本文基于非正交曲线坐标与相应的非正交速度分量下导得的守恒型N—S方程，讨论了求解三维粘性流动的数值方法，计算中显式时间推进算法与Baldwin—Lomax湍流模型被采用，应用本工作发展的程序，作为算例计算了一个沿径向非等截面环形叶栅的三维粘性流场，得到了诸如三维压力分布，总压损失分布以及十分清晰的二次流动图景等丰富的流场信息。

非正交曲线坐标系数值模拟加力燃烧室湍流两相流燃烧

采用双流体模型对航空发动机加力燃烧室的湍流两相流燃烧过程进行了数值模拟 ,数值计算方法为非正交曲线坐标系下非交错网格的 SIMPL E方法 ,差分网格采用分区方法生成 ,计算时对整个流场进行分区迭代直至得到收敛结果。气相化学反应速率用涡旋破碎模型 ( EBU ) ,充分考虑两相之间的质量、动量和能量的相互作用 。

非正交曲线坐标系中空间度量张量的计算

运用非正交曲线坐标系中空间度量张量的一系列计算公式，建立了油气输送等复杂系统的动量或能量传递的物理问题在任意坐标系中的数学模型。通过实例说明了在非正交的任意曲线坐标系中选择和确定物理基及空间度量张量的方法，得到了与以往文献吻合的结果。

非正交曲线坐标系平面二维丁坝绕流数值模拟研究

将非正交曲线坐标系下的平面二维河道水流数学模型应用于丁坝绕流计算,克服了正交网格在对不规则边界进行局部模拟时存在的一些缺陷。几种丁坝布置方案下计算所得流速分布、局部流场、水面线变化结果与水槽试验结果吻合良好,表明模型具有较强的适应性和较高的精度,能应用于丁坝绕流计算。

一种简便的非交错曲线网格三维水流数值模型

在平面非正交曲线 ,垂向采用σ 坐标系统条件下 ,建立非交错网格变量布置的水深—流速迭代计算模式。由水深校正法求解水体自由表面和流速场耦合问题 ,为避免压力场波动 ,采用动量插值方法计算交界面处流速插值。运用该模式模拟了南京河段天然“S”型弯道三维水流流动。

非交错曲线网格的水流数值计算模型

在非正交边界拟合曲线坐标系下 ,建立非交错网格变量布置的水流计算模式 .采用逆变速度分量作为独立计算变量 .为避免出现棋盘格式压力场物理上的非真实解 ,采用动量插值方法计算交界面处的流速插值 .运用压力校正法 (SIMPLE、SIMPLEC或SIMPLER)求解离散方程 .并对S型弯道水流运动进行数值计算 .

复式断面三维漫滩水流的数值模拟

本文采用非正交三维曲线坐标下的k-ε双方程湍流数学模型,对弯曲不规则地形的渠道和漫滩流动进行数值模拟。该模型在水平方向采用非正交曲线坐标,在垂直方向采用等分网格的全坐标变换,对河道底部表面和两岸壁面使用壁面函数法处理。通过弯曲渠道和顺直漫滩带有弯曲主槽的模型对本文的数学模型进行验证,给出弯道各断面的主流速分布图、各断面的二次流分布图等。对比分析,本模型的计算结果能够较好的反映实验结果,表明该模型对三维漫滩水流流动有一定的应用价值。

天然弯曲河流的三维数值模拟

对Cartesian坐标系下的RANS方程进行三维ξ-η-ζ坐标变换,建立了非正交三维曲线坐标下弯曲河流的标准κ-ε湍流模型.对自由水面的模拟采用“改进的刚盖假定”,河床和岸壁阻力的模拟采用壁面函数方法.模型通过具有实验数据的实验室连续弯曲水槽进行验证,模拟的流速值与实验数据吻合良好,将模型应用于天然连续弯曲河流的流场计算,给出了表层和底层流速矢量场和11个断面二次环流矢量图,显示该模型具有模拟天然弯曲河流的能力.

修建辛安渡大桥对河道防洪影响的数值模拟

由于沪汉蓉铁路交通要道需要进行提速,铁路部门拟在湖北汉丹线跨沦河处新建辛安渡大桥.沦河上修建桥梁必然会对河道水位和流态产生影响,为了分析辛安渡大桥对沦河的防洪影响情况,建立了非正交曲线坐标下平面二维水流数学模型,并应用该模型对沦河修建辛安渡大桥前后的水流情况进行了模拟.模型计算结果表明,桥梁修建后对工程附近河段水位和流速影响均较小,基本上不会对沦河防洪产生不利影响.

ECOM模式的改进及在长江河口、杭州湾及邻近海区的应用

基于原正交ECOM(EstuarineCoastalandOceanModel)模式 ,把它改进为非正交曲线坐标系下模式 ,以较好地拟合河口海岸岸线的变化 ,有效提高局部空间分辨率 ,提高计算速度和精度 ;应用预估修正法提高模式的稳定性 ;扣除局域平均密度层结提高σ坐标系下斜压压强梯度力的计算精度 ;采用Euler Lagrange方法改进物质输运方程中的平流项计算方法。数值试验结果证明以上 4种方法有效地提高了模式的计算精度。把改进的模式应用于长江河口、杭州湾及邻近海区 ,模拟结果与观测资料较为一致。改进后的模式可更好地应用于河口海岸的研究中。

RNG k-ε湍流模型在三维弯曲河流中的应用

本文采用非正交曲线坐标下的三维RNG k-ε双方程湍流数学模型,该模型在水平方向采用非正交曲线坐标,在垂直方向采用等分网格的全坐标变换,采用由二维深度平均方程演化而来的2-D泊松方程计算三维自由水面,应用SIMPLEC程式求解方程。通过两个180°弯曲渠道和天然河流Fall River部分河段对本文的数学模型进行验证,给出水位、流速及二次流的分布图等。对比分析,本模型的计算结果和实测值吻合很好,表明采用2-D泊松方程法计算三维自由水面是可行的,RNG k-ε湍流数学模型可以应用到天然河道的计算中去。

水生植物对河道形态影响的三维湍流模型

植被是河床和河岸稳定性指标中的一个重要参数,它主要通过影响水流结构进而影响河道的形态。本文建立曲线坐标系下的三维湍流模型研究水生植物对河道形态的影响,在水流控制方程中加入植物阻力项和植物密度项来描述水生植物对水动力特性的贡献,通过泥沙质量守恒方程求解河道变形,在适体网格中求解模型的控制方程。应用该三维模型数值模拟了矩形水槽内两侧交替布置的非淹没刚性植物对水流结构的影响以及梯形河道内两侧交替布置的非淹没刚性植物对河道形态的影响,数值计算结果与实测结果吻合良好。

三维自由曲面上特殊点的自然基本矢量

冲击式水轮机的水斗是具有三维自由曲面的几何体,在曲面贴体网格(BFG)上,为了正确分析冲击式水轮机的流动,有必要引用非正交曲线坐标系。本论文介绍了如何得到边界贴体网格点的自然基本矢量g。在计算基本矢量的过程中,对三个特殊点进行了研究。对这些点的自然坐标矢量运用对角线进行了重新定义,计算后得到了理想的计算结果。

关于无限棒束间流动和传热特性的数值研究

应用非线性ｋε湍流模式，采用非正交曲线坐标系下求解三维ＮＳ方程的非交错网格有限体积方法，数值模拟了充分发展条件下，三角形排列无限棒束间通道内，不同的几何参数（Ｐ／Ｄ），雷诺数（Ｒｅ）下的流动和传热问题。给出了不同参数下的速度和温度分布以及湍流二次流动，分析了几何参数、雷诺数及二次流对棒束内流动和传热特性的影响，得到了不同参数下通道的摩擦系数和Ｎｕｓｅｌｔ数。

东风船舶公司船台滑道改造数学模型研究

由于工程修建后必然对河道水位和流态产生影响,为评价拟建工程对河道行洪、通航等方面影响大小,优化工程结构设计,采用非正交曲线坐标下的平面二维水流数学模型,对船台滑道改造前后河段水流情况进行了数值模拟。计算结果表明,工程修建后对附近河段水位和流速影响均很小,不会对河道河势、通航、行洪等方面带来不利影响。

中间包导热过程的温度场计算研究

运用非正交曲线坐标转换方程对其温度场控制方程进行离散和求解,生成了梯形区域物理平面的贴体网格,同时应用非正交曲线坐标系对任一角度的梯形区域的流场进行模拟计算。并在同一条件下与直角坐标系所模拟的温度场进行比较,说明了非正交曲线坐标方法的正确性和可行性。

机身边界层控制研究

对带壁面抽吸的三维可压缩机身边界层控制进行了计算研究。采用了非正交曲线坐标系边界层方程,通过修改矢量流函数关系式,将壁面法向速度转变成为控制方程的一个可调参数,从而消除了边界条件与方程未知参量之间的非线性耦合;所发展的横向分段推进数值技术,可用于计算横流速度在横向多次反号的复杂边界层流动;设计不同的壁面抽吸系数分布,以研究边界层控制对多种边界层特性的影响。结果表明:壁面抽吸对边界层的控制效果是显著的,合理的抽吸分布能有效地减小机身阻力。