基于调和线性化Navier-Stokes方程的局部感受性

高超声速边界层中Mack模态的感受性决定了触发转捩的扰动的初始幅值,因而考虑感受性是构建合理的转捩预测方法的前提。壁面粗糙元与来流声波作用从而激发Mack模态是典型的局部感受性过程,对该过程的描述方法大致包括大雷诺数渐近理论、有限雷诺数理论和直接数值模拟。由于需要做小粗糙元线性假设,所以前两种方法无法有效预测有限高度粗糙元工况,而第三种方法则由于计算量庞大而无法进行参数化研究。本文发展了一套基于调和线性化Navier-Stokes方程的局部感受性高效算法,并针对马赫数5.92的高超声速平板边界层系统地研究了小尺度及有限高度粗糙元与声波引起的Mack模态感受性。结果表明,快声波诱导Mack模态的局部感受性显著强于慢声波。对于有限高度粗糙元,快声波的局部感受性在较大声波参数范围内随粗糙元高度增加而超线性增强。

非定常线性化Navier-Stokes方程的非协调流线扩散有限元法分析

对非定常线性化Navier-Stokes方程提出了非协调流线扩散有限元方法.用向后Euler格式离散时间,用流线扩散法处理扩散项带来的非稳定性.速度采用不连续的分片线性逼近,压力采用分片常数逼近.得到了离散解的存在唯一性以及在一定范数意义下离散解的稳定性和误差估计.

基于线性化Navier-Stokes方程二维水槽内单涡到双涡的数值模拟

建立了Navier-Stokes方程的预估-校正有限差分方法,在此基础上求得了二维水槽内部单涡到双涡的数值解,所得结果与前人的数值结果和解析解吻合很好.数值模拟结果表明,自由振动运动中自由面波高因粘性作用会发生衰减,且Reynolds数越大衰减越缓慢.在短时间内倾斜加速度激励下对于不同Reynolds数会出现一定周期的单涡.经过长时间的倾斜激励,水槽内涡场由单涡变化成双涡,而且只在较低的Reynolds数条件下出现双涡.

Navier．Stokes方程的全离散Jacobi-球面调和谱方法

提出了一种用于球内Navier-Stokes方程的全离散Jacobi-球面调和谱方法,并证明了它的广义稳定性和收敛性.数值结果表明了该方法的有效性.该方法也可应用于球形区域中的其它问题.

边界元法分析粘性液体小幅晃动

本文采用了边界元法对容器中粘性、不可压缩液体小幅晃动进行数值分析。在频域内考虑二维线性化Navier-Stokes方程,以问题的物理变量作为数值分析的未知函数,并推导了该问题分析的边界积分方程。自由面上的动力学条件为法向正应力和切向剪应力为零,这两个条件本身是线性的,避免了采用无粘势理论边界条件的非线性,固壁面上采用流体质点与固壁质点速度相等的条件,在数值计算过程中,结合有限差分法对边界条件进行了处理,由此建立了问题的一个边界元数值求解过程。