网格间距及正交性控制在翼-身-尾组合体三维绕流中的研究

用椭圆型方程生成网格。在二维发展两种Ｈｉｌｇｅｎｓｔｏｃｋ方法实现对网格与边界间距及与边界正交的控制，并将其思想推广到三维，生成了翼身尾组合体与公共交界面或边界面正交的三维贴体分块网格，用于Ｅｕｌｅｒ方程流场计算。

波浪对弹性结构三维绕流分析的半解析方法

采用二维解析和一维离散的方法处理无限流体介质 ,建立一种分析结构与外流体动力相互作用问题的半解析无限元法 ,使波浪对弹性结构绕流的三维问题化为一维数值问题来解 ,从而在很大程度上节省了单元、内存与计算工作量 ,同时径向无限域边界可得以正确模拟 。

靠近排列的两个交错方柱三维绕流的数值模拟

通过用时间分裂算法求解Navier－Stokes方程,对中等Reynolds数下靠近排列的两个交错方柱三维绕流进行了数值模拟,其中,中间速度场用四阶Adams格式计算,压力场通过结合近似因子分解方法AF1与稳定的双共轭梯度方法Bi-CGSTAB进行迭代求解．数值模拟发现当两个方柱靠得较近时,有互相吸引趋势,而且上游方柱的Strouhal数较大．方柱的交错排列方式对绕流影响明显．计算结果与实验定性吻合,而且比用MAC－AF1方法计算的结果好．

双曲冷却塔表面三维绕流特性及风压相关性研究

为探究双曲冷却塔表面的三维绕流特性以及空间相关性,以某大型冷却塔为例进行刚体模型同步测压风洞试验,对表面平均和脉动风压分布以及环向和子午向的相关性进行了分析。研究发现,冷却塔的长细比较小,上下端均存在明显的三维绕流特性,并以塔筒上端尤为显著;端部效应主要表现在侧风区平均风压幅值下降、脉动风压激增、平均和脉动风压幅值最大点的后移以及风压环向相关性减弱。风压的环向相关性可以分为两个区域:"相关区域"(0≤|θ|≤100)和"非相关区域"(100°≤|θ|≤180°),其子午向相关性可以分为三个区域:"强相关区"(0°≤|θ|≤100°)、"弱相关区"(100°≤|θ|≤150°)以及"中等相关区"(150°≤|θ|≤180°);这使得冷却塔表面风压的双向(空间)相关性只存在于0°≤|θ|≤100°范围内。另外,在迎风点和侧风点,平均风压和脉动风压基本同时达到幅值的峰值,并且在环向和子午向存在极高的相关性,这都将显著增加风压分布的环向不均匀性以及风致结构响应。

基于LES方法圆柱绕流三维数值模拟

该文采用计算流体软件CFX5中Large-eddy simulation(LES)模型计算了均匀流场中三维圆柱绕流的水动力特性。使用有限体积法对三维N-S方程进行求解。数值模拟着重研究了高雷诺数时展向各截面的压力、阻力、升力及涡管特性。数值计算结果表明:展向各截面柱体受力关于中截面对称且小于二维情况,柱体周围流场呈现明显的三维特性。

基于LES方法圆柱绕流三维数值模拟(英文)

采用计算流体软件CFX5中large-eddy simulation(LES)模型计算了均匀流场中三维圆柱绕流的水动力特性.使用有限体积法对三维N-S方程进行求解.数值模拟着重研究了高雷诺数时展向各截面的压力、阻力、升力及涡管特性.数值计算结果表明:展向各截面柱体受力关于中截面对称且小于二维情况,柱体周围流场呈现明显的三维特性.

三维圆柱体绕流数值模拟流场选择及网格划分

文章通过数值模拟结果确定适合的三维圆柱体绕流流场的尺寸,采用不同的计算流体力学(CFD)软件对有限元模型进行网格划分,对比网格划分质量的优劣,选择适合数值模拟的软件CFX。确定采用的网格形式为六面体网格(Hex8)以及流场不同部分网格的尺寸。圆柱绕流展向各截面平均压力系数沿周向无明显变化,脉动压力系数变化显著,绕流后的旋涡发放形式具有明显的三维特性的数值模拟结果验证了本文的流场选择和网格化分尺度的合理性。

三维飞船绕流问题的高精度迎风紧致差分格式

从迎风紧致逼近出发，给出了一个求解二维可压Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程的一种高精度的数值方法. 利用Ｓｔｅｇｅｒ－Ｗａｒｍｉｎｇ的通量分裂技术将守恒型方程小的流通向量分裂成２部分，在此基础上据风向构造逼近于无粘项的三阶迎风紧致有限差分格式．对方程中的粘性部分采用通常的二阶差分逼近．所建立的差分格式被用来数值求解了三维飞船绕流问题．

基于神威超算平台的三维方柱绕流大规模并行数值计算与分析

异构众核已成为超级计算机架构的发展趋势,而如何有效利用异构超算系统的能力,是当前CFD界面临的一项重大挑战。本文基于神威异构超算平台,采用自主开发代码,开展三维非定常不可压流动的大规模并行数值模拟研究。论文的数值计算采用MPI+Athread多级并行方式,其中在Athread众核并行时,针对神威众核处理器的特点,采用循环融合的方式对SIMPLE算法求解流程进行优化,提升加速效果。首先以Re=10的三维方柱准定常绕流为例,开展并行计算测试,包括MPI并行和MPI+Athread多级并行,结果显示2025万网格125进程MPI并行效率为70%以上,Athread众核并行加速7.9倍。随后,针对Re=250的三维方柱非定常绕流,开展网格数量从384万到2.46亿的大规模并行计算,结果与相关文献符合良好,同时表明网格数量增加能够更好地捕捉流场细节。本文的研究工作展现了神威异构超算平台在非定常不可压缩流动CFD大规模并行计算方面的应用能力。

基于“神威·太湖之光”的三维有限长方柱绕流直接数值模拟

[目的]旨在探索基于国产处理器的异构超算平台在船舶水动力学领域的应用效果。[方法]基于“神威·太湖之光”超级计算机,采用MPI+Athread的编程方法,对雷诺数Re=250的三维有限长方柱绕流进行直接数值模拟,并对模拟结果进行验证与分析。模拟使用的网格规模最大达到245.76百万(t=600 s,dt=0.001),并行规模最高达到133 120核。[结果]经统计,在133 120核并行规模下245.76百万网格规模计算能够在数天之内完成。模拟结果显示,在三维有限长方柱绕流流动中,方柱各横截面具有同步涡脱的特征;对比不同长径比方柱绕流尾流场,发现长径比为2时的尾流涡系结构呈现出长直状的流向涡二次结构,而大于2时则为反对称卡门涡。[结论]模拟表明,基于“神威·太湖之光”超级计算机的多级并行计算可有效减少小尺度网格下因规模提升所导致的时间成本,在船舶水动力学领域有较好的应用潜力。

电脱水器绝缘棒圆柱绕流数值模拟研究

使用FLUENT软件数值模拟研究原油电脱水器绝缘棒的三维圆柱绕流问题,旨在寻找合适的原油流速,使得漩涡区域最小。采用标准k-ε模型对来流速度为0.5、1.0和2.0m/s三种情况进行了模拟计算,并详细分析了计算结果,包括压力云图和速度云图等。对不同流速下三维圆柱体绕流的各个截面漩涡脱落形式和速度、压力的变化情况进行分析,从而研究圆柱体绕流问题的三维效应,研究发现,通过改变区域的速度就可达到改变甚至消除卡门涡街的目的,同时也证明了FLUENT软件对不可压缩绕流计算的可行性和准确性。

国产新型轿车空气动力特性的三维仿真计算

本文应用计算流体动力学(CFD)方法处理汽车的三维绕流问题,采用有限体积法求解三维定常不可压N-S方程,给出了某国产新型轿车的计算结果,得到了其三维速度场、压力场和六分量气动力,并与实车风洞试验结果进行了对比,结果吻合较好。

SPS在SPH模拟黏性流动问题中的应用

针对传统光滑粒子流体动力学(SPH)无法准确定义雷诺数问题,引入亚粒子尺度技术(SPS)对流体黏性进行处理,开发了SPS-δ-SPH算法.分别采用人工黏性、层流黏性和SPS湍流黏性的处理方法对不同雷诺数下的二维圆柱绕流进行数值模拟,分析不同黏性处理方法下的水动力系数的变化并与相关文献结果进行比较.结果表明:SPS湍流模型在较低雷诺数下的升阻力计算结果与实验值较为接近,且在较高雷诺数下有效可靠,SPS-δ-SPH算法适用于黏性绕流问题.在此基础上,将SPS-δ-SPH算法进一步应用于穿透自由液面的三维圆柱绕流问题并得到了较高精度的计算结果.研究结果对解决海洋工程领域的相关问题具有参考价值.

多相空间数值模拟并行化研究

This paper researches on parellelization of multiphase space numerical simulation with the case of the gaskinetic algorithm for 3-D flows. It focuses on the techniques of domain decomposition methods, vector reduction andboundary processing parallel optimization. The HPF parallel program design has been developed by the Parallel Pro-gramming Concept Design (PPCDS). The preferable parallel efficiency has been found by the HPF program in highperformance computer with massive scale parallel computing.

数值求解Navier-Stokes方程的迎风紧致差分格式

从迎风紧致逼近 [1] 出发 ,提出数值求解可压 Navier- Stokes方程的一种高精度的数值方法。利用 Steger- Warming的通量分裂技术 [2 ]将守恒型方程中的流通向量分裂成两部分 ,在此基础上据风向构造逼近于无粘项的三阶迎风紧致有限差分格式。对方程中的粘性部分采用通常的二阶差分逼近。所建立的差分格式被用来数值求解了三维粘性绕流问题。

网格结构对Euler方程解的影响

采用 2种不同对接分区网格技术讨论了不同的网格结构对绕偏副翼的三维机翼流动的Euler方程解的影响 .一种是部分不连续的网格 (PDG) ;另一种是完全连续的网格 (CCG) ,分别在PDG和CCG中采用VanLeer的矢通量分裂格式和Jameson的中心差分格式求解了Euler方程 .算例表明 ,2种网格各有其优缺点 ,且都能得到有用的结果 ,但为了高效地取得更好的计算结果 。

基于拟流体模型的碎冰与直立圆柱结构碰撞作用的SPH模拟

碎冰作为一种主要海冰形式,会不可避免地发生与海洋结构物的碰撞,影响结构物的安全性。论文将冰-水界面视为两相流,基于拟流体模型构建SPH冰-水两相流模型,通过模拟计及自由液面影响的冰、水混合物中的三维圆柱绕流,对小尺度碎冰和海水混合环境下直立圆柱结构的冰载荷特性进行研究。在此基础上分析冰块尺度、厚度、密集度以及结构尺寸等参数对冰载荷的影响。研究发现:冰载荷具有强烈的随机性,其对直立结构的作用远大于水的作用;冰载荷随结构尺寸的增加而线性增大,随碎冰厚度的增加呈二次曲线递增关系;对于稀疏流冰,冰载荷随碎冰密集度的增加而增大。