用非线性涡粘性模式计算三维湍流边界层

针对非线性涡粘性模式在求解三维湍流边界层流动时的不足 ,本文从压力 变形率关联项中的快速项出发 ,考虑流动非均匀影响 ,在显式代数应力模式的雷诺应力表达式中引入了反映雷诺应力“松弛”效应的速度二阶导数项 ,构造了一个新的非线性涡粘性模式。通过对典型算例———翼体角隅流动的计算结果表明 ,新模式能较好地再现出三维湍流边界层内雷诺切应力方向的发展滞后于速度梯度方向发展这一流动特性。

漫滩水流摩阻因子与涡粘性系数的研究

对复式河道漫滩水流进行了研究,建立了摩阻因子与一维明渠流摩阻因子的关系,揭示出滩地的量纲为一涡粘性系数随着摩阻因子的增加而增加,并将二次流的影响表达成与雷诺切应力相同的形式,从而将其归入表观切应力中,由量纲为一表观涡粘性系数确定,后者可通过量纲为一表观涡粘性系数与摩阻因子之间的一个关系加以计算,该关系类似于量纲为一涡粘性系数与摩阻因子之间的关系。对光滑边界上对称的漫滩水流进行了计算,计算结果与实验资料吻合良好。

涡粘性模型和对流项差分格式对溶质输运模拟精度影响研究

紊流中的溶质输运和生化反应过程与流场的紊动结构密切相关,对溶质输运、化学反应和微生物生灭等过程进行模拟时能够达到的精度又与所采用的数学模型和差分格式有关。高精度的数值模拟计算方法能够给出不同设计方案下流场内溶质的掺混、输运过程和微生物消长的大量细节,可以快捷、准确地对设计方案的运行效率作出合理评判。数值模拟中的不同处理方法,如采用不同的紊流模型、输运方程差分格式等,对输运和反应过程的模拟精度都产生影响。本文采用不同的涡粘性模型和对流项差分格式的组合计算了输运过程结果,并与实测资料进行对比,分析了不同模型组合对溶质输运过程模拟结果精度的影响,以此为依据提出了计算精度较高的模拟方法。

自由空间中点涡粘性衰减过程中的声辐射及其频谱分析

本文利用奥辛涡(Oseenvortex)模型,应用涡声理论研究了自由空间中点涡粘性衰减过程中的声辐射问题,并在此基础上进行了频谱分析。经分析知点涡粘性衰减过程的外声场具有窄频段、频谱分布曲线峰值特征明显等特点,其远场声压及其频谱分布情况与粘性系数有一定的关联。

能加入湍流结构的方向性特征的边界条件的K-ε涡粘性模型

一、前言 当今使用最广的二方程的各向同性的涡粘性湍流模型K-εEVM的致命弱点是不能加入有关湍流结构的方向性特征的边界约束条件,因而不能通用于诸多实际上是非各向同性湍流场的预测。本文将提出一个新的线性非各向同性的涡粘性模型K-εLAEVM。

模拟跨声速湍流的线性和非线性涡粘性湍流模式(英文)

讨论应用线性和非线性涡粘性湍流模式计算跨声速湍流 .用于比较的 3个线性湍流模式是Shih和Lumley的k ε模式 ,CMOTT模式和SST模式 .2个非线性模式是Shih ,Zhu和Lumleyd的二阶模式 ,以及Shih等的三阶模式 .计算的典型流动是绕凸起的跨声速流动 ,该流动的特征是激波与边界层相互作用且伴有流动分离 .计算结果表明非线性湍流模式具有明显的优势 .

基于涡粘性模型的翼型湍流流场熵产率计算

利用有限体积法实现了基于非正交同位网格的SIMPLE算法。基于熵分析方法,采用涡粘性模型求解湍流熵产方程,系统研究了湍流模型对二维翼型绕流流场熵产率的影响。通过计算NACA0012翼型在来流雷诺数为2.88×106时,0°攻角~16.5°攻角范围内的翼型表面压力系数分布和升阻力特性,验证了算法及程序的正确性。结果表明,选择不同湍流模型时,翼型流场熵产的计算结果存在差异,湍流耗散是引起流场熵产的主要原因;翼型流场的熵产主要发生在翼型前缘区、壁面边界层和翼型尾流区域,流场熵产率与翼型阻力系数线性相关;当产生分离涡时,粘性耗散引起的熵产下降。

一类涡粘性下湍流底边界层的流场特征

利用涡粘性υ=az(1-z/d)~2模式,得出湍流底边界层的速度场和其他动力参数的解析解,数值结果表明:底边界层的速度场和剪应力受平均流的角频率和地球自转影响比较大,而对底边界层顶部粗糙度不敏感.并得到了和M2分潮观测数据拟合良好的速度分布图.

斜压海洋动力学的一种三维数值模式──Ⅱ.温度、盐度和垂直涡动粘性系数的计算

根据海水温度和盐度平流扩散方程给出一种数值计算方案并采用混合长度理论给出垂直涡动粘性系数的计算方法。对于温度和盐度方程，其平流过程采用了Lax－Wendroff格式，水平扩散采用显格式，垂直扩散采用隐格式。时间步长主要受平流过程的Courant-Friedrichs-Lewy条件限制。垂直涡动粘性系数计算依据Prandtl混合长度理论，并考虑了海水层化的抑制作用，因而其数值与流场及密度场结构有关。温度、盐度及垂直涡动粘性系数的计算与动力方程中内模态的计算同步进行。应用本模式模拟渤、黄、东海由潮流、密度流和风海流迭加而成的综合海流，得出了良好的结果。

潮致垂直涡动粘性系数的参数化

在理想地形条件下利用POM设计一套理想数值试验,由Mellor-Yamada湍流闭合方案对潮流所导致的海洋近底层垂向混合作用进行模拟计算,统计分析了不同水深和潮流振幅情况下潮致底混合层厚度和垂直涡动粘性系数的分布,进而对潮流引起的垂直混合作用进行参数化,得到了一个潮致垂直混合涡动粘性系数的拟合公式．将该公式应用于原理想试验中以取代在模式开边界加潮流边界条件的做法,得到了与加潮流边界条件较为一致的计算结果,验证了参数化方案的可行性．将该参数化方案应用于渤海、黄海和东海环流数值模式中,模拟的海洋温度三维结构与实际观测基本吻合．

用粘性涡方法计算伞状物绕流

文章用粘性涡方法计算了二维伞状物绕流问题。首先阐述了涡方法的基本理论 ,包括涡元的对流、粘性扩散、物面涡元的脱落、物体所受气动力计算等 ,然后介绍了使用涡方法的一般步骤。最后将完全充满的伞衣简化为二维圆弧壳 ,计算了伞衣内外压力分布。

粘性涡方法在多圆柱绕流数值模拟中的应用

用粘性涡方法求解了涡量速度形式的二维不可压缩Navier—Stokes方程．利用分步方法分别求解无粘的对流运动和粘性扩散，粘性扩散用随机走步方法来处理，利用涡量交换技术来满足无滑移边界条件，同时为进一步减少计算量，在求解对流速度时，采用了多极子展开法加速技术使得计算量由N2的量级减少到NlogN的量级．数值模拟了单圆柱和双圆柱纵向排列的绕流流场．

变化涡动粘性系数的Ekman动量近似模式风场结构

在边界层动力学中 ,涡动粘性系数是影响边界层风场结构的一个重要参数。本文利用边界层动力学中的 Ekman动量近似理论 ,给出了涡动粘性系数随高度缓变条件下的 Ekman动量近似边界层模式解 ,着重讨论了边界层的风场结构、水平散度、垂直涡度以及边界层顶部的垂直速度。结果分析表明 :与常值涡动粘性系数情况相比 ,在边界层低层随高度增加的涡动粘性系数可以导致低层边界层风速随高度迅速增加 ,即风速垂直切变增加 ,同时风速矢与地转风之间的夹角减小。惯性项作用可以导致上述作用在气旋性区域减小、而在反气旋性区域增大。随高度增加的涡动粘性系数导致水平散度绝对值、垂直涡度绝对值以及边界层顶部的垂直速度绝对值在气旋性区域减小 ,而在反气性旋区域增大。

流体机械中高雷诺数流动的大涡模拟

本文应用大涡模拟方法建立了管道流在高雷诺数条件下的数值求解方法，推导了用求和下标所表示的三维控制方程在贴体坐标下的张量形式．应用有限差分法对控制方程进行离散求解，用编制的三维湍流场LES计算程序对方弯管内的流动进行了计算验证．

JONSWAP波环境下湍动射流三维大涡模拟研究

在σ坐标下,采用分步算法求解3维滤波后的N-S方程,其中亚格子模型采用作者提出的动力拟序涡粘性模型封闭。数值模拟了波动环境下湍动射流问题。其数值计算结果与实验值和理论值吻合良好。分析了JON-SWAP波环境下垂直湍动射流回流区域拟涡能分布特性以及JONSWAP波作用下射流掺混特性;给出了射流掺混图像和射流对JONSWAP波波能损耗影响特性。成果为随机波作用下污染物排放的掺混与稀释特性研究提供了手段与理论依据。

新型大涡数值模拟亚格子模型及应用

基于湍流大小尺度间动量输运的结构函数方程,提出了一种新的湍流大涡模型(LES)亚格子涡粘模式.新亚格子涡粘系数正比于纵向速度增量的扭率,它表征大小尺度湍流间的能量输运和耗散之比.新模式通过各向同性湍流直接数值模拟数据库的检验,并用于槽道湍流的大涡模拟计算,将所得结果与DNS结果进行了比较.

用于建筑绕流预测的非线性涡粘模型改良

为了改良非线性涡粘性模型模拟建筑绕流问题的表现,首先介绍了采用涡粘性模型预测建筑绕流问题的现状,分析了模拟中存在的问题,然后基于Craft非线性涡粘性模型提出了一种用于预测建筑绕流的改良的非线性涡粘性模型,并利用日本建筑学会提供的风洞实验数据对改良的非线性模型进行分析验证.结果表明:改良的非线性涡粘性模型一方面改善了标准k-ε模型建筑前端湍动动能预测过大的问题,预测出了建筑顶部的分离和再附着;另一方面通过增大尾迹区的湍动动能,改善了涡粘性模型在预测建筑尾迹区流动中的表现.通过改良,非线性涡粘性模型可以较好地预测建筑风环境.

重气扩散的数值模拟

易燃易爆有毒物质泄漏事故常形成比空气重的气云 ,国外已开发了大量不同复杂程度的重气扩散模型 ,其中数值模拟已成为快速发展的领域。本文综述了重气扩散的湍流模型 ;还描述了数值模拟的计算方法及其准确性 ;最后分析了目前存在的问题 ,提出了今后的发展方向。

反映强流动曲率效应的非线性湍流模型

首先定性地分析了流线曲率效应对流场湍流结构的影响,然后以U型槽道流为典型算例,对多种湍流模型进行了评估.评估的模型包括:线性涡粘性模型,二阶和三阶非线性涡粘性模型,二阶显式代数应力模型和Reynolds应力模型.评估结果表明,性能良好的三阶非线性涡粘性模型,如黄于宁等人发展的HM模型以及CLS模型,可以较好地描述流线的曲率效应对湍流结构的影响,如凸曲率作用下内壁附近湍流强度的衰减和凹曲率作用下外壁附近湍流的增强,并且较好地确定了管道下游的分离点位置和分离泡长度,其预测的结果和实验符合较好,与Reynolds力模型的结果十分接近,因此可以较好地应用于具有曲率效应的工程湍流的计算.

长河段二维水流模型参数的合理选择

针对河道较长的天然河段,建立了简捷、高效,基本满足精度要求的数值流场计算模型,为相应河段的河床冲淤计算和适航性研究提供了必要的数值模拟基础;并在率定相应参数的同时,总结了不同Courant数以及无量纲涡粘性系数对计算结果的影响。