流函数-涡量法的二维方腔流数值模拟

采用流函数-涡量法对粘性不可压缩流体的二维瞬态流动进行模拟计算。对雷诺数为1000的方腔驱动流动进行计算,所得流线图与原始变量法进行对比,基本相似,说明这种方法具有可行性;与其他学者用流函数-涡量法计算的方腔流的结果对比,发现不同的驱动速度将引起漩涡的很大变化。研究过程中发现,壁面涡量的确定方法非常重要,处理不当会引起计算结果发散。

基于涡量-流函数法的二维顶板驱动方腔内涡旋分析

本文采用MATLAB编程,利用涡量-流函数法求解二维顶板驱动方腔内流动,对比分析了不同雷诺数时,二维顶板驱动方腔内涡旋的变化情况.采用有限差分法对二维顶板驱动方腔内不可压黏性流动的连续性方程和动量方程进行离散求解计算,得到了方腔内的流函数和涡量分布,以此分析方腔内涡旋随雷诺数的变化.结果表明:雷诺数对二维顶板驱动方腔内流函数分布影响较大.随着雷诺数的增大,方腔内流动的复杂度增加,表现为次级涡旋数量增加,且各个次级涡旋的涡心位置和涡面面积也呈现各异的规律变化.主涡涡面变化较小,但涡心随着雷诺数的增大而向方腔中心移动;由于二维方腔流动为带奇性流动,主涡涡心最终均未位于方腔中心.

涡量—流函数法模拟不同高宽比和角度的腔内自然对流

采用涡量—流函数方程,对FLUENT软件进行二次开发,对重力作用下封闭空腔内的二维自然对流换热流场、温度场进行了数值模拟。对非正方形的矩形空腔内的自然对流换热进行了数值计算,结果表明不同的高宽比例对自然对流换热有很大的影响;该文还对Ra=104时放置不同角度的封闭腔进行了数值计算,揭示了重力作用下不同角度时的自然对流换热变化,发现在某一倾斜角度时(θ=45°左右),平均换热系数Numean存在极大值。

基于涡量-流函数法的曲面方腔顶盖驱动问题的数值研究

对几种不同几何构型下的曲面方腔顶盖驱动问题进行了数值研究。采用曲面上的涡量-流函数方法和曲线坐标系下的有限差分格式对曲面上的不可压缩流动Navier-Stokes方程进行数值求解。计算结果表明:在Re=100和Re=1000下得到的稳态解与近期文献中基于原始变量的高阶曲面有限元方法所得的结果一致;在有限雷诺数下,正高斯曲率对漩涡有排斥作用,负高斯曲率对漩涡有吸引作用;曲面的曲率与涡量分布有复杂的耦合作用,可以造成更多漩涡结构的产生,且雷诺数越高,高斯曲率绝对值越大,几何效应越明显。

叉排椭圆管强迫对流换热的数值模拟

本文分析了二维稳态不可压缩流体横掠椭圆管束的强迫对流换热问题。在建立物理模型和数学模型的基础上采用涡量—流函数法对问题进行数值求解。在一定容积的空间内,优化椭圆管排的布置,使得管排与流体之间的对流换热密度达到最大值。比较了当椭圆管的短轴2b等于圆管的直径D时这两种管子的对流换热密度。分析了椭圆偏心率对热流密度的影响。数值计算的结果表明,当空气的ReH在400≤ReH≤900的范围内时,椭圆管换热器的对流换热密度比圆管的对流换热密度约大11%。

丁坝绕流及局部冲刷坑二维数值模拟

针对以往常用的丁坝绕流流场计算方法存在的不足,建立了边界拟和曲线坐标变换下的平面二维变水深流函数-涡量数值模型。给出的坐标变换可用于三维;计算紊动扩散系数采用F分布,模型可用于变水深情况。用本文的模型,研究了单个丁坝与不同个数、不同形式的丁坝群产生的流速场与涡量场,给出涡量与局部冲刷坑范围及最大冲深部位。结果表明:计算得出的流函数、涡量、流速合乎规律;丁坝坝头处涡量较大,是形成冲坑的主要原因。方法较通常紊流模型及原参数解简便,为丁坝绕流及局部冲刷坑的数值模拟,开辟了一条新途径。

扇环形截面弯曲管道内的粘性流动

本文利用涡量 流函数法系统地研究了扇环形截面弯曲管道内的二次流动 ,计算结果表明了采用控制体积积分法对涡量 流函数方程进行离散来求解弯曲管道内粘性流动问题是成功的 ,这样可以避免对压力项的处理 ;对所得结果的分析揭示了该二次流动不仅受雷诺数和曲率影响 ,而且扇形中心角。

高雷诺数情况下钝体绕流的数值模拟

在高雷诺数 (Re=1× 1 0 4)情况下 ,利用流函数———涡量法在二维空间对半圆半椭圆的拼接体 (新月形覆冰导线的截面 )绕流流场的流动结构、涡的变化及气动力特性进行数值模拟 .将模拟过程用于圆柱体和半圆半椭圆拼接体 ,结果与前人的研究结果及试验值相吻合 。

定床上丁坝流场数值模拟

建立了边界拟和曲线坐标变换下的平面二维变水深流函数-涡量数值模型。给出的坐标变换可用于三维;计算紊动扩散系数采用F分布,模型可用于变水深情况。用本文的模型,研究了单个丁坝与不同个数、不同形式的丁坝群产生的流速场与涡量场,给出涡量与漩涡回流范围。结果表明:计算得出的流函数、涡量、流速合乎规律;丁坝坝头处流速大,流速梯度即涡量也较大。本文方法较通常紊流模型及原参数解简便,为丁坝绕流数值模拟的一条新途径。

考虑湿润比和横向对流的降膜吸收过程的数值模拟及分析

针对以溴化锂水溶液为工质的水平管吸收器,考虑湿润比和横向对流作用,建立了描述水平管外表面的降膜流动吸收传热传质耦合过程的数学模型。采用涡量-流函数法求解,得到了考虑横向对流和湿润比时的液膜内部参数分布。模拟计算及分析的结果表明,横向对流可以强化传热传质效果;湿润比降低则吸收性能变差;吸收器传热系数和换热量随溶液喷淋密度增大而增大,而传质系数和吸收速率则先增大后减小,存在最佳喷淋密度。

硅油扭振阻尼器理论分析及实验研究

以涡－流函数法研究了硅油流体在扭振阻尼器内部的流动规律，在一定简化条件下，用有限元法对受叶片初始扰动下的流体流动性态进行了数值模拟，得到了流场规律．通过涡场强度的分析，揭示了有关阻尼机理，并利用频响函数法对典型阻尼减振系统进行了实验．结果表明，文中采用的方法在指导设计中是可行的．

德士古气化炉内煤气化过程的数值研究

采用涡量 -流函数法 ,并引入数性势函数对德士古气化炉炉内两相流动、传热、燃烧及气化过程进行了数值研究。计算提供详细的气化炉内速度、温度、浓度分布。计算结果合理 ,与实验结果定量相符 ,说明所采用的模型和算法是可行的 ,计算结果为深入研究气化过程及其机理提供了依据。图 6表 3参

Exact solutions for different vorticity functions of couple stress fluids

In this paper, inverse solutions are obtained for the class of 2D steady incompressible couple stress fluid flows. This class consists of flows for which the vorticity distribution is given by ▽2ψ=ψ+f(x,y). The solutions are obtained by applying the inverse method, which makes certain hypotheses regarding the form of the velocity field and pressure but without making any regarding the boundaries of the domain occupied by the fluid. Inverse solutions are derived for three different forms of f(x,y).