激波在Laval喷管中传播特性的数值研究

采用高解GRP有限差分方法求解了激波在Laval喷管中的传播特性.按照不同喷管截面形状及入射激波Mach数,得到七种可能的波谱结构。     

数值模拟二元喷管的三维可压粘性流场

发展了一种用扫描有限元素法求解二元喷管内部湍流流场的数值模拟方法，并提出了ＮＳ方程中二阶导数项新的离散方法，推导了更完善、更简洁的扫描有限元方程的表达式。用本文发展的方法对二维平面收扩喷管、两个大宽高比的二元喷管（宽高比分别为７和４）及其圆转方转接段的三维粘性流场等算例的计算结果表明，该方法具有较宽广的适用范围，有较高的应用和研究价值。     

基于动网格方法的圆柱启动瞬态流动数值模拟

为考察有限体积法求解边界突然变化引起的流动问题的有效性,并考虑向流体机械瞬时启动问题求解的拓展,基于非结构化动网格,采用有限体积法对圆柱突然启动过程的二维非定常黏性不可压缩流动进行了数值模拟,分析了雷诺数为60～9 500的非定常流动的演化过程.在不同雷诺数下的计算结果与实验结果吻合很好.对于高雷诺数（800≤Re≤9 500）的情况,当雷诺数为5 000时捕捉到了α现象;当雷诺数为9 500时依次捕捉到了β和α现象,且流动分离区的几何参数和流型均与实验结果符合较好.同时计算得到了在不同雷诺数下圆柱的瞬态阻力系数.     

弯道行驶车辆瞬态气动特性的数值模拟

应用计算流体力学方法,采用重叠网格的策略,对直道行驶的简化模型进行瞬态数值模拟研究,然后进行风洞试验验证。在此基础上,对弯道行驶状态下简化模型周围流场的瞬态气动特性进行了数值模拟,得到了弯道行驶状态下模型周围的流场分布和气动阻力系数等气动特性,并与直道行驶状态下的结果进行对比分析。结果表明:弯道行驶车辆受到了瞬态侧向力及横摆力矩的作用,并且随着转弯半径的减小,侧向力和横摆力矩急剧增大,行使速度的变化也会带来侧向力和横摆力矩的改变,从而影响车辆的行驶稳定性。本文为进一步研究弯道行驶车辆的瞬态气动特性提供了理论参考。     

基于非均匀网格的高效高精度洪涝过程模拟

随着计算机技术的发展,网格划分技术日趋成熟.针对变化环境下洪涝灾害频发以及实际地形范围广泛,且通常存在狭长沟道与广阔泛洪区等问题,本文建立了一套具有层次拓扑关系的结构化非均匀网格划分模型,并与基于GPU加速的高分辨率数值模型相结合模拟地表水流动过程.高质量网格影响着模型计算精度与计算效率,非均匀网格划分技术以地形高程的...     

基于非结构化网格的人工源频率域三维电磁场数值模拟

借助ＣＯＭＳＯＬ生成完全非结构化三维网格,提出了一种可用于求解非均匀介质中可控源电磁法三维问题的有限元数值模拟方法。为了回避引入场源带来的奇异性,基于Ｃｏｕlｏｍｂ规范,导出了关于耦合二次磁矢量位及电标量位所满足的Ｍａｘｗｅl l方程组;形成了Ｇａlｅｒｋｉｎ大型线性代数方程;鉴于计算机存贮空间及巨大的计算量,运用预条件复系数Ｋｒｙlｏｖ子空间迭代法求解后续形成的大型稀疏对称非正定线性方程组。主要成果体现在：笛卡尔坐标系网格生成及优良的局部网格加密;引入Ｃｏｕlｏｍｂ规范和适当的边界条件保证矢量位唯一;采用滑动最小二乘插值获取高精度二次矢量位旋度及标量位梯度。通过与同类研究结果的比较,文中所提算法精度得到验证,且该方法具有良好的通用性。     

一维激波管问题的无数值积分间断伽辽金法数值模拟

本文利用间断伽辽金法对一维激波管问题进行了数值模拟。在使用间断伽辽金法过程中,会引入额外的积分项,对于这些积分项,每一时间步进行数值积分需要大量的计算时间,为了克服这个问题并优化相应的求解器,提出了一种基于Lagrange插值多项式的无数值积分格式的间断伽辽金法,这样所需计算时间以及内存将显著减少,同时应用也变得更为简便。最后,利用无数值积分间断伽辽金法,对算例进行了数值模拟并与精确解对比,取得很好的吻合效果。     

贴体网格的生成方法及其在天然河道数值模拟中的应用

由于生成网格质量的优劣直接影响流场计算的精度和效率,在对目前常用的几种网格生成方法进行比较的基础上,提出了代数法和偏微分方程相结合的一类新的混合方法。该方法能有效地控制所生成网格的疏密,且在边界处有良好的正交性。通过具体算例,说明该生成方法具有良好的可靠性和较强的适应性等特点,可以用于解决天然河道、水库等不规则边界网格生成问题。     

封闭腔内自然对流数值方法研究

在文献[1]的基础上,将非定常流函数涡量方程的数值求解方法推广至非等距网格剖分,其中流函数一阶导数即速度项采用二阶精度公式,包含温度在内的离散方程组采用ADI迭代方法求得定常解,以封闭腔内自然对流为例,进行了不同瑞利数(Ra)条件下数值试验,对Ra=106的计算进行了必要的处理.计算结果表明,该数值方法推导简单,计算稳定,为采用K-ε模式计算封闭腔内层流到湍流的转捩打下基础.     

间断洪水波高精度数值模拟与应用

基于守恒型浅水二维方程,采用三单元模板的加权本质无震荡(WENO)格式插值界面两侧守恒变量,并采用Roe方法计算界面处数值通量,建立了平面二维溃坝水流数学模型.为使模型总体精度不致因为时间离散而降低,源项采用三阶Runge-Kutta方法进行处理,时间步进采用自适应步长法.验证结果表明数学模型计算结果与精确解基本一致,间断处数值解无明显震荡,具有高分辨率和高精度.数学模型应用于坝体溃决后水流在干河床上运动、河道部分堤防溃决后水流同时在河道以及洪泛区的演进过程以及天然复杂地形条件下实际工程溃堤方案的比选等预测计算.     

激波绕尖劈障碍物运动粘性流场的数值模拟研究

本文以数值方法研究了运动激波绕射的非定常粘性流的发展过程．计算中采用二阶ＴＶＤ差分格式求解二维非定常薄层Ｎａｖｉｏｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程，得到了清晰的流场结构图谱，分析了产生局部粘性分离的现象．研究结果表明，本文的方法可以很好地描述激波绕射的复杂流动，对流场间断有较高的捕获能力，同时表明在激波障碍物干扰的绕射场研究中局部粘性效应作用是不可忽视的重要因素     

低速流场中的声传播模拟

为了研究流噪声的产生机理,且考虑介质粘性和流场对声传播的影响,采用分解法对低速流场中的声传播进行数值模拟.基于非结构化网格,采用有限体积法对时域上低速流的声传播问题进行研究.把可压缩N-S方程分解成不可压N-S方程和声扰动方程,并采用SIMPLE算法来求解声扰动方程,吸收边界采用DRP(保持色散关系)无反射边界.对流场...     

Numerical simulation of A1203 deposition at a nozzle during continuous casting

The effects of various factors,such as argon flow rate and slide gate opening ratio,on the alumina deposition rate were re- searched by the numerical simulation method.The pressure in the nozzle is significantly affected by argon flow rate and slide gate opening ratio.To keep positive pressure in the nozzle,the argon flow rate should be increased with a decrease in slide gate opening ratio.The effect of argon flow rate on the alumina deposition rate depends on the condition of opening ratio or casting speed.The ef- fect of increasing the argon flow rate on the deposition rate is not obvious when the opening ratio is small.The Al_2O_3 deposition rate decreases significantly with an increase in argon flow rate when the argon flow rate is low,but it decreases slowly when the argon flow rate reaches a certain value.The alumina deposition rate is linear with alumina content at different slide gate opening ratios and argon flow rates.The observed thickness of the deposition layer at the bottom and outlet of a real clogged nozzle is almost equal to the result of the numerical simulation.     

喷管内雾状气液两相流场计算分析

基于双流体模型,考虑两相间动量和热量传递,采用变步长的Runge-Kutta法,对喷管内雾状气液两相流场进行了数值模拟.分析了亚声速及超声速流场特性,重点研究了液滴尺寸及初始含气率对两相流动的影响.计算结果表明:液相速度增长相对缓慢,喷管出口处两相速度差异最大;液相出口速度随液滴尺寸减小而增大,气相出口速度随其减小而减小;液相、气相出口速度均随着初始含气率的增大而增大;在超声速流动中,喉部马赫数小于1,喉部面积随初始含气率及液滴尺寸的增大而减小.这将为喷雾发动机性能的研究分析奠定基础.     

水下爆炸冲击波数值模拟中的参数影响

为提高数值模拟水下爆炸冲击波的精度,研究了状态方程、网格密度、人工粘性对数值模拟的影响．以球形药包为例,采用有限元程序MSC．Dytran进行数值模拟,将结果与经验公式对比,分析了各参数的影响作用．结果表明,状态方程的形式对结果影响不大,而网格密度有很大影响．为确定最佳的网格密度,定义了一个描述网格密度的无因次量,并给出了不同药量时最佳无因次网格密度的范围．人工粘性能够较好地抑制冲击波压力计算中出现的数值振荡,但同时也引起了冲击波峰值的衰减．调整水的状态方程的系数,能够在保证数值模拟效果的同时,减少水域中的单元数量。     

Numerical simulation of Al2O3 deposition at a nozzle during continuous casting

The effects of various factors, such as argon flow rate and slide gate opening ratio, on the alumina deposition rate were researched by the numerical simulation method. The pressure in the nozzle is significantly affected by argon flow rate and slide gate opening ratio. To keep positive pressure in the nozzle, the argon flow rate should be increased with a decrease in slide gate opening ratio. The effect of argon flow rate on the alumina deposition rate depends on the condition of opening ratio or casting speed. The effect of increasing the argon flow rate on the deposition rate is not obvious when the opening ratio is small. The Al2O3 deposition rate decreases significantly with an increase in argon flow rate when the argon flow rate is low, but it decreases slowly when the argon flow rate reaches a certain value. The alumina deposition rate is linear with alumina content at different slide gate opening ratios and argon flow rates. The observed thickness of the deposition layer at the bottom and outlet of a real clogged nozzle is almost equal to the result of the numerical simulation.     

高压除鳞喷嘴内部流场数值模拟与仿真分析

针对目前工厂广泛使用的高压除鳞喷嘴，应用前处理软件Gambit建立其内部流场的三维模型，采用Fluent软件提供的Laminar层流模型对不同结构参数的喷嘴内部不可压缩、稳态、层流流场进行了数值模拟，并分析了各参数对其流场速度分布、压力分布和出口轴心速度的影响。仿真值与理论计算值十分接近，数值模拟结果表明，喷嘴收缩角和直径对其内部流场影响较大，而扩张角对其内部流场影响相对较小，但各参数都存在最优值，且各参数之间也存在着最优搭配使射流打击效果最好。     

吹除法对斜激波/边界层干扰控制数值模拟

为了对进气道内斜激波/边界层干扰进行控制,采用RSM模型,以二维平板/楔结构为基础,研究了斜激波冲击平板诱导边界层分离现象,探讨了吹除状态下流场波系结构和壁面参数分布,分析了吹除位置和总压对分离区及流场的影响.研究表明加入吹除控制之后,流场参数得到了有效改善,吹除喷嘴靠近分离区,吹除效果更好.吹除总压并不是越高吹除效果就越好,存在一个最佳吹除压力,该压力就是使吹除喷嘴出口气流达到近似音速,这一结论如进一步得到实验证实,对实际工程具有指导意义.     

一类交通流问题及其激波解

讨论在1维空间R+×R上一类交通流模型的性质及其激波解存在的条件,并给出了它的一般解法和近似解法.