具有固壁边界的RT不稳定性问题及其数值模拟

本文利用流体力学扩散抛物化基本理论,研究Rayleigh-Taylor(RT)不稳定性问题。描述流场的模型为方程组体系:边界层方程组,DPNS方程组,Euler方程组。数值例子中,采用3rd-MCeno格式模拟RT不稳定性问题并与3rd-WENO、5rd-WENO数值结果比较。数值结果表明,扩散抛物化基本理论是描述RT不稳定问题的一套有效理论,并且,通过与高阶格式的比较显示出3rd-MCeno格式的优势。

铸造充型过程模拟中复杂固壁法向量计算方法研究

为了在采用差分法的铸造充型数值模拟中能够准确地处理固壁边界条件,提出了一种准确计算复杂铸件内壁法向量的容错计算方法。该方法借鉴了LevelSet界面追踪数值方法的思想,采用AABB层次包围盒算法将铸件STL三角表面转化为有符号距离场,从而在差分网格中离散求解出铸件表面任何位置的准确法向量。本方法解决了差分网格几何体难以描述曲面几何体的问题,同时克服了在数值模拟中直接采用STL几何体难以计算出奇异点位置法向量的缺点。数值算例证明了该方法的有效性。

基于离散单元法和人工神经网络的近壁颗粒动力学特征研究

颗粒与壁面的相互作用往往对颗粒流动具有显著影响.为研究颗粒与壁面作用机理,对滚筒内颗粒流动过程进行离散单元法(DEM)数值模拟.基于模拟结果统计分析靠近壁面处颗粒的运动特征,结果表明,小摩擦系数时颗粒平动和旋转速度均近似满足正态分布,但由于壁面影响,摩擦系数增大时颗粒沿滚筒轴向的旋转速度偏离正态分布,颗粒动力学理论推导壁面边界条件时应考虑速度正态分布的修正及速度脉动的各向异性.采用人工神经网络(ANN)构建了颗粒无因次旋转温度、滑移速度和平动温度之间的函数模型,进而可以在常规双流模型壁面边界条件中考虑颗粒旋转的影响.基于DEM模拟及结果分析可以为壁面边界条件的理论构造和半经验修正提供基础数据和封闭模型.

自由表面流动问题的SPH方法数值模拟

利用光滑粒子流体动力学 (SPH)方法对两个自由表面流动问题——水坝坍塌及涌波进入静止水塘作了数值模拟 ,尝试了一种处理固壁边界条件的方法——边界力方法。数值模拟结果表明 ,SPH方法在处理流体复杂大变形问题方面具有优越性 ,而边界力方法则是

SPH求解器的开发及其在液舱晃荡数值模拟中的应用

本文提出一种改良的SPH固壁边界条件处理方法,并基于此开发适用于模拟液舱晃荡的数值求解器。采取该求解器对液舱晃荡现象进行数值模拟,结果与相关文献结果相当吻合,验证了其可靠性和准确性。在此基础上,通过计算分析横荡状态下不同隔板高度液舱晃荡时所产生的壁面压力和液体重心高度变化趋势,探讨了隔板高度对液舱晃荡的影响规律和物理机制,并为防荡隔板的设计提出合理建议。

垂直转子轴式微型泵的LBM模拟

为了对垂直转子轴式微型泵内部流动规律进行深入研究,采用格子Bo ltzm ann法(LBM)对该微型泵全流场进行了数值模拟。采用基于插值公式及固壁处动量平衡的弯曲固壁统一边界条件和移动边界条件,对具有圆、椭圆、互垂直双椭圆等3种不同截面形状转轴的微型泵内部流动进行了定常与非定常的计算,得到了微型泵进出口处平均压差、出口处平均量纲一化速度随时间的演化过程。结果表明:随着R eyno lds数的减小,流体的粘性作用不断增大,垂直转子轴结构可对流体进行更加有效的输送;圆形截面转轴比椭圆和互垂直双椭圆截面转轴具有更好的泵送性能。