基于CBOS有限元溃坝流数值模型

用基于特征线的算子分裂(CBOS)有限元法求解Naiver-Stokes方程:即在每一个时间层上,采用算子分裂法将N-S方程的对流项与扩散项分开求解,对流项离散采用特征线-Galerkin法,显式求解。流体自由表面跟踪采用浓度法,建立了新的水波模型。经过下游河床有水、无水溃坝模型的验证,表明该模型能精确模拟带自由表面流体运动问题。同时,研究了下游河床无水时溃坝模型自由水面运动特征;探讨了下游河床有水时溃坝模型中涌浪波形成原因、波浪翻卷形成过程,并分析了涌浪波与下游河床水体冲击接触瞬间,下游河床压力突然增大这一现象。

改进的基于特征线的N-S方程算子分裂有限元法

基于特征线的Navier-Stokes(N-S)方程算子分裂有限元法(CBOS有限元法)的核心是在每一个时间层上,采用算子分裂法将N-S方程的对流项和扩散项分开求解;对流项的求解过程借鉴了简单显式特征线时间离散,显式求解。该文在原CBOS有限元法基础上推导了一种更加精确的对流项显式离散方法。通过自编程序对方腔流进行数值模拟,表明该算法具有更高的计算精度。低雷诺数下圆柱绕流计算所得的阻力系数、升力系数、斯特劳哈数等与已有数据较为接近,表明该文中算法能较准确地模拟圆柱绕流的流场特性;最后,文中分析了Re=200时圆柱绕流在一个周期内所受升力变化与对应流场中压力和流线演化的关系。

壁面驱动粘性不可压缩半圆形空腔流的数值模拟

采用基于特征线的算子分裂(CBOS)有限元法对壁面驱动粘性不可压缩半圆形空腔流数值模拟研究.得到不同雷诺数下半圆形空腔流的流场达到稳定时速度分量沿x=-0.25和y=0.5的分布和流场中涡结构随雷诺数增加的变化情况.在较少的网格数和较大的时间步长下,达到稳定时的速度场计算结果与已有文献结果十分吻合.同时,捕捉到了流场中涡结构随雷诺数的变化,随着雷诺数的增加,在半圆形空腔中,涡结构越来越复杂,涡的数量也在上升.结果表明:CBOS有限元法采用非结构网格对具有曲线边界的半圆形流进行模拟时具有较高的精度和稳定性,能够很好地捕捉流场中涡结构随雷诺数的变化.