不可压缩Navier-Stokes方程最优动力系统建模和分析

研究了同时满足任意速度边界条件和速度不可压条件的Navier-Stokes方程最优动力系统的建模方法.通过对方柱绕流问题的最优动力系统的建模与分析,发现该最优动力系统的动力学特性为极限环.同时,该最优动力系统仅使用了三个最优基函数就很好地描述了所有主要的流场特征和该问题的动力学特性,故满足任意速度边界条件和速度不可压条件Navier-Stokes方程最优动力系统的建模方法,能够用最少的基函数最大限度地描述复杂流体问题及其动力学特性.

二维不可压Navier-Stokes方程的特征混合有限元算法

针对二维非定常不可压Navier Stokes方程的特点 ,对流函数方程及漩涡度方程采用混合有限元方法离散 ,避免了处理漩涡度边界的困难 ,同时 ,对漩涡度方程的对流项 ,使用了沿特征线离散技术 。

二维非定常不可压涡量-速度Navier-Stokes方程组的高精度紧致差分格式

提出了数值求解二维非定常不可压涡量-速度变量Navier-Stokes方程组的一种高精度全隐式紧致差分格式,其空间为四阶精度,时间为二阶精度,并且是无条件稳定的。为了验证本文方法的精确性和可靠性,进行了数值实验,数值实验结果与精确解或文献中的结果吻合得很好。

无单元伽辽金法求解不可压Navier-Stokes方程

用无单元伽辽金法 (EFGM )求解了不可压的Navier Stokes方程 .由加权残值法推导了系统无单元伽辽金法离散的Navier Stokes方程 ,在时间域上采用分步格式计算 ,使速度和压力采用同阶线性插值并由相互独立的方程以解耦的形式求解 .在每一时间步中 ,对压力解和速度解采用了Newton Raphson迭代法进行修正 .最后将所得到的方法应用到Couette流中 ,验证了本文方法的有效性 .

不可压Navier-Stokes方程的扩散松弛近似(英文)

通过扩散松弛机制,研究了二维环T2上不可压Navier-Stokes方程一个双曲奇异摄动问题.运用可对称化双曲系统的能量方法,严格证明了Navier-Stokes方程的扩散松弛极限.

不可压Navier-Stokes方程组和MHD方程组解的正则性研究进展

不可压Navier-Stokes方程组和MHD方程组模型作为一种描述物质运动的宏观模型,是认识与理解自然现象的两类非常重要的非线性偏微分方程组.关于这两类方程组的适定性研究是数学物理学界的核心研究领域之一.本文主要阐述它们的研究背景、理论依据、实际意义、研究内容、主要的研究方法以及国内外研究现状和经典结果.

三维不可压Navier-Stokes方程组模型的整体适定性

研究一个新的三维不可压缩Navier-Stokes方程组模型,新模型与经典的三维不可压缩Navier-Stokes方程组相比较,模型中方程的对流项u·u被调整为(D-12u)·u,其中D=是一个傅里叶乘子,其特征是m(ξ)=ξ.利用能量估计方法和Sobolev空间的相关理论,证明了当任意初值属于L2(3)时,该Navier-Stokes方程组模型的柯西问题是整体适定的.

三维不可压Navier-Stokes方程组轨道统计解的退化正则性

该文研究三维自治不可压Navier-Stokes方程组轨道统计解的退化正则性.作者证明了当该方程组的外力项具有H^(-1)正则性且Grashof数小于2.057时它的弱轨道统计解退化成具有部分正则性的统计解.同时也证明了当外力项具有L^(2)正则性且Grashof数小于2.057时它的轨道统计解退化成强轨道统计解.

不可压Navier-Stokes方程的投影方法

不可压Navier-Stokes方程是流体力学的基本控制方程,其高精度数值模拟具有重要的科学意义.本综述性文章回顾了求解Navier-Stokes方程的投影方法,重点介绍了时空一致四阶精度的GePUP方法.该方法用一个广义投影算子对不可压Navier-Stokes方程进行了重新表述,使得投影流速的散度由一个热方程控制,保持了UPPE方法的优点.与UPPE方法不同的是,GePUP方法的推导不依赖于Leray-Helmholtz投影算子的各种性质,并且GePUP表述中的演化变量无需满足散度为零的条件,因此数值近似Leray-Helmholtz投影算子的误差对精度和稳定性的影响非常透明.在GePUP方法中,时间积分和空间离散是完全解耦的,因此对这两个模块都能以“黑匣子”的方式自由替换.时间积分模块的灵活性实现了时间上的高阶精度,并使得GePUP算法能同时适用于低雷诺数流体和高雷诺数流体.空间离散模块的灵活性使得GePUP算法能很好地适应不规则边界.理论分析和数值测试结果都显示,相对于二阶投影方法,GePUP方法无论在精度上还是效率上都具有巨大优势.

关于3D不可压Navier-Stokes方程H1正则性的注记

这篇论文主要研究了3D不可压Navier-Stokes方程解的H1正则性. 首先, 本论文给出井详细证明 了3D不可压Navier-Stokes方程解的局部适定性引理. 其次, 应用上述解的局部适定性引理, 第一, 可以严格证明解在小初始数据情形时的全局正则性. 第二, 对于最大可能的所有U0和最大可能的所 有F , 证明出3D不可压Navier-Stokes方程解的H1 正则性. 本论文强调不仅对最大可能U0和某一 固定F 这一情形, 解具有H1正则性, 而且对最大可能U0和最大可能的F 这一情形, 解同样具有H1正则性。

三维不可压Stokes系统的全局强弱解

研究三维有界光滑区域上的非齐次不可压Navier-Stokes方程的Stokes系统的全局强弱解.通过一个半离散化的Galerkin格式构造逼近解,利用一致估计进而通过取极限来得到原方程组的解,证明了不可压Stokes系统的全局强弱解.

带自由液面Navier-Stokes流动问题的ALE分步有限元方法

将任意的拉格朗日 欧拉 (ArbitraryLagrange Euler,简称ALE)描述引入到Navier Stokes方程中 ,以速度和压力为基本变量 ,在时间域上采用分步求解格式 ,利用Galerkin加权余量法推导了分步格式的ALE有限元数值离散方程。并对带有自由液面的Navier Stokes流动问题的定解条件进行了分析讨论。最后利用所得到的ALE分步有限元方法对二维及三维不可压粘性液体大幅晃动问题进行了算例数值模拟 。

三维不可压N-S方程的多重网格求解

应用全近似存储 (FullApproximationStorage,FAS)多重网格法和人工压缩性方法求解了三维不可压Navi er Stokes方程 .在解粗网格差分方程时 ,对Neumann边界条件采用增量形式进行更新 ,离散方程用对角化形式的近似隐式因子分解格式求解 ,其中空间无粘项分别用MUSCL格式和对称TVD格式进行离散 .对 90°弯曲的方截面管道流动和 4∶1椭球体层流绕流的数值模拟表明 ,多重网格的计算时间比单重网格节省一半以上 ,且无限制函数的MUSCL格式比TVD格式对流动结构有更好的分辨能力 .

不可压湍流反应流直接模拟和RANS反应模型检验

用谱方法对三维不可压槽道湍流反应流动进行了直接数值模拟,得到了温度和质量分数耦合的瞬态数据库.结果显示温度与质量分数脉动在近壁区都有条带结构.推导了雷诺平均方法中湍流二阶矩反应模型中所求关联量的精确输运方程,发现耗散项是化学反应率系数-质量分数关联量封闭的关键,耗散项需要考虑化学反应影响.基于数据库的统计结果,对关联量模型方程中各项进行了先验研究,发现产生项和耗散项的贡献最大,扩散项和反应项的贡献较小,化学反应对各项大小和分布形状有明显影响.在算例中,直接模拟统计得到的化学反应率系数-质量分数关联和用代数二阶矩模型的模拟值很接近,说明ASOM模型具有一定的合理性.

管内四孔通道后不可压湍流流动的LDV测量

运用偏振分离型ＬＤＶ系统对流经管内四孔通道的不可压湍流流动过程进行了测量研究。结果表明，通孔下游附近，流动具有湍动射流特征；管壁附近存在明显的回流再附区；在轴向时均速度分布趋于稳定前后，轴向湍流度由大于切向湍流度变化至两者近似相等。

使用GAO-YONG方程组对不可压转捩/湍流平板边界层的计算

与以往的湍流模型不同的是GAO-YONG不可压湍流控制方程组不需要任何经验系数及壁面函数。本文运用SIMPLE方法QUICK格式求解GAO-YONG方程组,对二维零压力梯度下平板转捩/湍流边界层进行了数值模拟。结果表明,方程不仅对于边界层流动的各项细节(如表面摩擦系数Cf,对数律,亏损律等)能作出良好的预测,成功地解决了以往一般模型不能同时计算近壁区和远壁区的难题,而且能够预报层流-湍流转捩过程。本文还对机械能方程如何影响边界层近壁区特性进行了数值研究。

基于H(div)型有限元的非定常Navier-Stokes方程的涡旋黏性法

本文结合涡旋黏性思想与H(div)型有限元(如RT元和BDM元)逼近,对不可压非定常Navier-Stokes方程提出了一种新的稳定化有限元格式.这种格式不但满足守恒条件,而且克服了对流占优引起的振荡.通过半离散有限元格式,本文得到了与约化雷诺数相关而与雷诺数无关的误差估计.

非定常不可压粘性/无粘性耦合方程的一种分步分解方法

给出了数值求解初始变量不可压Navier Stokes/Euler耦合方程的一种分步块LU分解方法。与传统的时间分裂法不同,该法无需压力中介边条件,从而避免了传统时间分裂法要求的复杂的压力中介边条件逼近。分步块LU分解方法可看做经典的Uzawa算法的改进,后者曾被成功应用于不可压Navier Stokes/Euler耦合方程的求解。但本文显示分步块LU分解法比经典的Uzawa方法更经济。分析显示该法具有良好的稳定性和高精度,数值结果支持这一理论分析。

多重网格法求解原始变量形式的Navier-Stokes方程

采用多重网格法 ,求解原始变量形式的Navier Stokes方程 .控制方程在交错网格上离散 ,并采用SIMPLE算法计算 .为加速收敛 ,结合使用适合非线性方程的全近似格式的多重网格法FAS .文章计算了雷诺数Re =10 0 ,10 0 0时不可压粘性流体绕圆柱的流动 .计算结果与实验结果和国外的计算结果基本吻合 。

三维轴对称Navier-Stokes方程的爆破问题

在这篇文章中，我们将要研究的是具有旋流的三维轴对称不可压缩Navier-Stokes方程在有限时间内的爆破问题，并且此发展方程的张量和涡量在这种情况下显着降低。在局部极小值的假设条件下相对于径向的变化，我们表明，解在对称轴的有限时间内爆破。