Spalart的曲率修正方法在SST k-ω模型中的应用

基于Spalart和Shur的曲率修正方法,修改SST k-ω模型的生成源项,给出了一种考虑曲率效应的SSTRC k-ω模型,然后数值模拟了具有轻微曲率效应的弯曲壁面和具有强曲率效应的180°U形弯管流动。数值模拟结果表明:修改后的SSTRC k-ω模型能够正确反映曲率效应所带来的额外雷诺应力,可以给出比原SST k-ω模型更加准确的计算结果,更适用于处理带有流线弯曲的流动问题;并能保证和原SST k-ω模型相当的数值收敛性;SSTRC k-ω模型对计算精度的改进程度严重依赖于曲率修正常数,但对大多数流动问题,采用目前确定的常数,SSTRC k-ω模型都可以给出比较准确合理的结果。     

采用修正的二维浅水模型模拟连续弯道流场

计入深度平均流速与真实流流速分布的差值所引起的扩散效应,建立了正交曲线坐标系下的平面二维浅水模型.紊动应力项采用以标准k-ε模型为基础的曲率效应修正紊流模型模拟,在一定程度上计及流线弯曲水流紊动应力各向异性.采用控制体积法、交错网格和SIMPLEC算法离散求解水流方程.采用修正后的模型对连续弯道水流进行了数值模拟,并与实测资料进行了比较,结果表明该模型能够有效地模拟流线弯曲的水流水力特性.     

多点成形回弹补偿算法及其验证

采用理论分析、数值模拟与成形试验相结合的方法,研究了板材多点成形回弹补偿和修正方法。基于弹性幂强化材料模型推导了回弹前曲率的计算公式,结合三次B样条拟合建立了修正回弹的模具型面补偿方法。根据计算得到的模具型面信息对成形过程进行了数值模拟及试验验证,结果表明:本文方法可以有效地控制单曲率曲面多点成形过程中回弹引起的形状误差。     

偶应力理论的层状岩体洞室数值模拟

传统的等效连续介质理论忽略了梯度应力的影响,未能很好地解释岩体工程中出现的弯曲变形及破坏现象。而引进偶应力及弯曲曲率的Cosserat介质理论考虑了弯曲效应对介质变形特性的影响。首先对基于平面应变问题的Cosserat介质理论以及扩展模型的弹性本构方程进行介绍,再利用快速拉格朗日法FLAC软件对地下洞室工程数值模拟,并将Cosserat法与增设节理单元法进行结果对比。模拟结果不仅能较好地显示层状岩体的弯曲变形,也证明了Cosserat介质扩展模型的有效性和优越性。     

复杂边界水流高分辨率数值模拟

将基于流向量分裂技术的两步有限体积分量方向TVD格式应用于求解浅水方程的控制方程,建立了高分辨率的计算模型.实际算例表明,该模型能较好地计算浅水流动问题,为浅水流动数值模拟提供了精度高、稳定性好的数值计算模型.     

射流泵内流场的大涡模拟

阐述了二维弱可压缩流体流动控制方程和大涡模拟湍流模型.基于该模型对射流泵各种运行工况进行了一系列数值模拟计算.计算中模拟了异常边界条件下射流泵的流场特性,重点模拟喷嘴出口回流旋涡并给出了可视化描述.对不同计算网格数和大涡模拟系数对计算结果的影响也作了论述.提出的网格生成和数值模拟方法具有较高的效率,计算结果可靠.     

曲线坐标系下平面二维水流水质模型的修正

采用边界处正交的曲线网格生成技术处理水流不规则的计算区域边界,基于有关弯道水流流速分布的研究成果,计入弯道环流引起的横向的动量交换,建立了曲线坐标系修正的平面二维水流水质数学模型.采用修正后的模型对实际弯道水流和污染物的扩散输移进行了数值模拟,并与原模型的计算结果及实测资料进行了比较,结果表明该模型能够有效地模拟流线弯曲的复杂水流的水力特性和水质分布.     

基于CFD技术的管内流动精细仿真方法

利用数值仿真方法模拟管内流动具有适应性好、高效方便的优势.充分考虑到管道壁面对管内流动的作用,引入湍流双层流动模型分别对近壁面和管道中心流场进行求解.采用增强壁面处理方法描述壁面对流场参数的影响关系,选取了合理的边界条件和计算区域以消除管道物理模型对流场边界的反作用,基于CFD技术发展了一种可对管内流动进行精细模拟的数值方法.通过对典型直管和三维细长管道的计算结果的分析,表明所建立的数值方法准确模拟了管道入口处流场的发展过程,通过对数值计算结果与理论计算结果的对比分析,表明所建立的数值方法正确、模拟精度较高.     

单壁碳纳米管弯曲屈曲行为的原子模拟

借助一个原子尺度的数值计算方法模拟单壁碳纳米管在弯曲载荷作用下的机械反应.碳原子之间的影响用Tersoff-Brenner势函数描述,计算了每个迭代步系统总势能对原子位置的一阶和二阶导数,系统的平衡位置通过Newton's方法来确定.不同类型的纳米管被模拟,当弯曲曲率达到一定值时,纳米管将发生屈曲变形.讨论了纳米管的长度和直径对屈曲变形以及关键屈曲曲率的影响.测试了2种弯曲加载方式,并对结果进行了比较和讨论.     

电梯导轨立式压力矫直关键技术研究

为解决在垂直方向上具有非对称性的电梯导轨的弯曲变形矫直问题,提出确定电梯导轨立式矫直的反向弯曲曲率和矫直下压量的理论模型,给出明确的矫直曲率方程和矫直行程公式.从电梯导轨生产工艺流程出发分析电梯导轨弯曲变形原因,并基于弯曲变形测量数据拟合出电梯导轨垂直方向弯曲变形的原始弯曲曲线,利用线性弹塑性理论分析了导轨立式压力矫直的反向弯曲曲率与原始弯曲曲率间的关系,给出具体的导轨压力矫直曲率方程,可便捷得到矫直一定原始曲率的矫直反弯曲率.为便于实际电梯导轨矫直的操作,利用所得的反弯曲率进一步推导出矫直行程的表达式,可直接用于计算矫直一定原始弯曲的矫直行程.利用该方法,对T90/B电梯导轨进行求解,给出其初始弯曲曲率与反弯曲率、矫直下压量的关系曲线,并对其进行有限元验证,结果显示,计算矫直行程和矫直曲率的方法有效可行.