高阶WENO格式数值粘性对模拟R-T不稳定性的影响

利用3、5、7和9阶精度WENO格式求解二维无量纲Euler和Navier-Stokes方程对可压缩流体中的Rayleigh-Tay-lor不稳定性进行了数值模拟.通过研究该不稳定性后期激发出的Kelvin-Helmholtz不稳定性的强弱,详细分析了数值粘性和物理粘性对数值解的影响.计算结果表明,无粘情况下,格式精度和网格数量决定了数值流场的细微结构,高精度密网格得到的数值解通常是非物理的;有粘情况下,当格式固有的数值粘性远小于物理粘性时,所得到的数值解一般是可信的.

基于粘性流模型的筒型基础防波堤波浪力数值分析

筒型基础防波堤是一种新型港口海岸工程结构,其基础上部是由连续排列的圆筒构成的直立防浪墙。采用粘性流数值模型,研究连续圆筒防波堤上波浪力竖向分布、水平(沿圆筒环向)分布和波浪力合力特性,并对粘性流数值模型计算的平面直墙波浪力与海港水文规范方法计算结果;粘性流数值模型计算的连续圆筒墙面波浪力与平面直墙波浪力;无限长连续圆筒墙面波浪力与有限长连续圆筒墙面波浪力进行比较分析。针对所选工程算例,建议按《海港水文规范》中平面直墙波浪力计算方法确定连续圆筒防波堤上的波浪力时,波峰时考虑0.90左右的折减系数,波谷时考虑0.95左右的折减系数。

可控扩压叶型变工况粘性数值分析

一、前言 为了降低损失、减轻重量,可控扩压叶型被越来越广地应用于压气机的设计。[1,2]提出了不同的方法进行可控扩压叶栅的设计。但是在设计中叶型往往是只按设计工况来设计选取的。这样设计得到的可控扩压叶型的变工况特性如何是令人十分关心的问题。为了得到变工况特性通常需要进行大量昂贵费时的叶栅吹风实验。

考虑粘性影响的单体复合船型的运动预报

给出一种考虑粘性影响的单体复合船型运动预报的数值方法。基于RANS方程和VOF方法的非定常粘性数值方法计算了带半潜体的单体复合船型首部横剖面作微幅振荡时的水动力系数。计算中采用RNGκ-ε湍流模型,用有限体积法对流体域进行离散,网格划分采用分块结构化网格,并结合动网格技术。采用RANS方法计算了复合船型组合附体的升力系数。采用计算所得的水动力修正系数,应用STF切片法和二维半理论预报某一单体复合船型在规则波中的纵向运动响应,结果反应出的复合船型的减摇效果与试验值符合较好。计算结果表明组合附体的粘性效应不可忽略,文中提供的方法可提高这类单体复合船型的运动预报精度。

热/声耦合方程的解耦分析和数值求解

本文研究均匀各向同性介质中的相互耦合的热弹性波动方程和热传导方程的解耦分析和有限差分法的数值实现.在固体内部,介质声学参数的温度效应、弹性变形等因素导致声波传播的控制方程由相互耦合的热传导方程和热弹性动力学方程组成,数值求解存在很大的难度.本文根据二者受扰动的特征时间推进上的不同,不考虑应变位移对热传导方程的影响,将双向耦合解耦为顺序耦合,首先求解热传导方程,然后将温度场作为附加的热载荷,求解热弹性波动方程,得到结构的应变位移场.热传导方程采用经典的有限差分法进行求解,对于热弹性波动方程的有限差分法进行了研究,由于双曲型方程对于算法稳定性的要求很高,普通的显式和隐式差分方法无法达到理想效果,本文将数值粘性修正原理及五点CDD8格式应用到弹性波动方程的有限差分中来,通过Fortran语言进行编程实现,数值结果表明,精度和计算效率都较为理想.

海底管线附近底床侵蚀稳定性的湍流数值模拟判别

本文基于粘性流体理论采用NEW K-ε双方程湍流模式对复杂底床形态情况下的海底管线附近流场进行了数值模拟,计算结果显示NEW K-ε湍流模型能够较好的模拟出管线后方的涡旋以及分离、脱落趋势.在流场数值模拟结果的基础上,本文进一步计算了管线附近底床的壁面剪切应力,并结合相应的泥沙临界起动切应力判据对其进行了侵蚀稳定性判别.稳定性分析结果与已有成果的比较显示:本文的方法正确、可靠并具有能够揭示侵蚀机理和细微部位侵蚀情况等优点.同时,本文也对管线附近底质具有粘性特征以及固结作用的情况进行了有益的探讨.

稳定且维护细节的液体与烟雾模拟算法

半拉格朗日方法在欧拉模型的液体与烟雾模拟中,因均值运算过多而存在数值粘性的问题,且表面提取算法会抹平液体表面的细节。为此,提出一种稳定且维护细节的液体与烟雾模拟算法。采用精确的数值方法求解对流项,在流体的边界及内部分布隐式的无质量粒子,利用简单的插值策略以及粒子和网格的双向影响,保证数值的稳定性,减少数值粘性,并结合基于显式曲面机制的表面追踪方法来实现丰富的视觉效果。实验结果证明该算法具有维护细节的能力。

高耐波性单体船新构型及阻力性能分析

以某千吨级圆舭船型为母型生成两种深V型主船体,在此基础上应用减纵摇组合附体技术生成高耐波性单体深V复合船型。对这两种概念构型分别设计不同形式、不同尺寸的附体形成多个船型,从中优选阻力性能最优的方案。采用RANS方法对复合船型的绕流场进行计算,得到各方案的静水阻力,模型试验结果表明半潜体的形式和尺度对复合船型的静水阻力有较大的影响,采用上下表面非对称形式半潜体比上下表面对称的回转体形式半潜体具有更优的阻力性能。

双曲型守恒律方程的熵稳定格式的一些讨论

本文讨论双曲型守恒律方程的熵稳定格式.对于给定的熵对,格式所满足的熵条件中的数值熵通量是不唯一的.Tadmor的充分条件可以唯一地确定标量方程的熵守恒通量,但不能唯一确定方程组的熵守恒通量,却可以给出方程组的空间一阶精度的熵守恒格式.也讨论了在熵守恒通量上添加数值粘性得到的显式熵稳定格式需要满足的条件及常见的时间离散对熵守恒和熵稳定的影响.

一种基于WENO的无通量分裂低耗散格式

本文发展了一种基于WENO格式的无通量分裂的数值方法.这种格式使得原本是常数的通量分裂WENO格式中的最优化系数成为变量,令其随着特征空间中的特征值而变化.这样WENO格式中的权重就同时与当地的特征值和光滑性量度有关.通过对WENO权重的计算,避免了通量分裂过程,从而降低了数值耗散性.我们对这种新格式进行了一系列数值实验,结果表明,相比于带有通量分裂的WENO格式,新格式具有较低的数值耗散以及在相同网格密度下较高的分辨率.数值实验也表明了这种新格式相对较高的计算效率.特别是一个包含有激波、较强剪切和较长时间演化的算例中,以本文所发展的无通量格式和包含通量分裂的WENO格式进行计算,流场解出现了较为明显的差异.可以证明,这种新的无通量分裂格式是降低数值耗散、彰显真实物理粘性效应的有效途径.