三维定常问题的高阶紧致差分格式向非定常问题的推广

将已经建立的求解三维定常对流扩散方程的高阶紧致差分格式直接推广到三维非定常对流扩散方程的数值求解,时间导数项利用二阶向后欧拉差分公式,所得到的高阶隐式紧致差分格式时间为二阶精度,空间为四阶精度,并且是无条件稳定的.数值实验结果验证了本文方法的精确性和稳健性.     

非定常对流扩散方程的高精度多重网格方法

由已有的求解定常对流扩散方程的高阶紧致差分格式出发,直接推导出了数值求解非定常对流扩散方程的一种高阶隐式紧致差分格式,其时间为二阶精度,空间为四阶精度,并且是无条件稳定的。为了加快传统迭代法在求解隐格式时在每一个时间步上的迭代收敛速度,采用了多重网格加速技术。数值实验结果验证了本文方法的高阶精度、高效性及高稳定性。     

多组分气体在多孔介质中扩散过程的数值模拟

通过对已有的多组分气体在多孔介质中的扩散模型与实验结果对比,发现尘气模型(DGM)与实验结果吻合较好,并利用该模型对CH_4/O_2/N_2三元混合气体在不同孔径的多孔介质内扩散过程进行了数值模拟,分析了扩散与对流两种机理在有/无压差下对扩散通量的影响,对比分析了干燥和含水非饱和多孔介质中的扩散过程.结果表明在无压差的扩散过程中也存在对流;气体的扩散速度随孔径的减小先增大后减小;含水非饱和多孔介质中扩散速度减弱。     

新建堆厅的密封包容性检测

新建堆厅必须具有很好的密封包容性，即对放射性气溶胶具有小的泄漏率（常压下约10^-2／d；超压保持约1h，超压情况下的泄漏率是常压下的约10倍）。在堆厅建造完成后，用实验来检验其是否满足设计要求。采用工程模拟性的SF6气体作为示踪剂对3个堆厅的密封包容性进行了检测，该方法是研究气体扩散、混合、渗漏及泄漏和传输等气体动力学特征的有效方法。SF6气体示踪检漏的基本原理是在堆厅内具有所需压力后，在堆厅内迅速释放一定量的SF6气体，然后将堆厅内取样点处的气样通过管道直接引入气相色谱进样系统，     

单相合金凝固过程时间相关的界面稳定性(Ⅱ)实验对比

采用典型的透明模型合金，即丁二腈-1．5at％水杨酸苯酯(SCN-1．5at％Salol)合金，对界面前沿溶质扩散边界层和界面稳定性进行了实时观测，并结合丁二腈-1．1wt％乙醇(SCN-1.1wt％Eth)、丁二腈0.43wt％氧杂萘邻酮152(SCN-0.43wt％C152)的实验结果，对纯扩散和存在对流情况下的定向凝固界面形态稳定性进行了系统的分析.发现以往所进行的界面稳定性分析能够准确描述实验中所观测到的界面失稳的时间相关特性，并发现界面失稳演化存在两个时间结点，即界面失稳孕育时间和平胞转变孕育时间，所获得的时间相关解能够准确预测实验中观测到的平胞转变孕育时间，而对流效应则明显缩短了界面失稳和平胞转变的孕育时间.实验中获得的单位扰动振幅发展速率比稳态理论预言值小了将近一个数量级，而与时间相关解较为接近. 关键词： 界面稳定性 凝固 扩散 对流     

数值求解对流扩散方程的特征有限分析方法

本文在详细分析了对流扩散过程物理特性的基础上,按对流扩散过程的物理要求应用特征方法处理对流项、以能充分描述扩散效应的有限分析方法处理扩散项,建立了一种合乎对流扩散物理要求的、无条件L_∞稳定的、数值模拟对流扩散物理现象的特征有限分析方法;并就非线性情况证明了特征有限分析方法的收敛性、给出了解的误差估计。最后的数值实验表明它能很好地模拟对流扩散过程,数值粘性小,精度高,稳定性好,并且没有伪振荡现象发生。     

三维流线上风方法

1引言在流场的数值模拟中，为了消除高雷诺数流动中数值的不稳定和非物理振荡，普遍采用能反映流动物理本质的上风方法。在有限元法中，上风法主要有三种表达形式：（1）采用有上风特性的权函数，如SUPG法山；你对流项和扩散项分别离散，对流项直接采用上游点作为积分点，如MonotoneStreamelineUpwind法［‘］及SkewedPositly，CoeficientUpwind法［’］；由用特征法处理非定常的对流扩散方程，使其具有上风特性，采用传统的Galerkin法离散方程，如TaylorGalerkin法＊。ttice及SchniPke门提出的一种流线上风方法能方便地应用于已有的…     

求解非定常不可压N-S方程的预处理方法

应用预处理技术,对不可压非定常N-S方程使用双时间推进法求解.当沿物理时间层推进时,连续性方程和动量方程沿伪时间方向使用隐式线Gauss-Seidel迭代法求解,对流项采用三阶迎风差分法离散.通过对不同Reynolds数、不同深宽比下非定常驱动腔内流动的模拟,数值研究了预处理法计算非定常不可压粘性流动的收敛特性,分析了沿伪时间层的迭代收敛速度对流场Reynolds数的依赖特征.     

复杂系统对流-扩散问题的多尺度关联模式与数值模拟

本文针对一类与时间相关的具有某种周期性的复杂系统对流-扩散方程,初步建立了介观与宏观耦合的多尺度分析的一般框架,并进行了数值实验。     

基于非结构网格的高精度投影法

本文提出了一种基于非结构同位网格的求解非定常不可压缩流动的高精度投影算法。采用单元中心非结构网格,利用动量插值方法实现同位网格上的压力速度耦合,对流项和扩散项的时间离散均采用C-N格式,空间离散则分别采用QUICK格式和中心差分。运用二维衰减涡流动、圆柱绕流和顶盖振荡驱动流等经典算例对算法进行了考核,结果表明本文算法与实验结果或经典数值解良好吻合,时间和空间均达到了二阶以上的收敛精度。     

对旋轴流水轮机的非定常数值模拟研究

为了研究采用对旋转轮的新型轴流式水轮机的非定常性能,应用三维非定常数值计算方法,对该新型水轮机进行了数值模拟研究.数值计算中,采用了全三维全流道的数值计算方法,基于DES(Detached Eddy Simulation)方法获得了对旋轴流水轮机的非定常流场和能量性能.计算结果显示,该新型水轮机在一个转动周期的不同时刻,其内部流场存在显著的非定常特性.     

叶栅内定常及非定常粘性流动数值模拟

本文给出了一个模拟叶栅内准三维定常和非定常粘性流动的数值方法。对于定常流动,采用ＴＶＤ Ｌａｘ－Ｗｅｎｄｒｏｆｆ格式和代数湍流模型求解雷诺平均Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程,使用当地时间步长和多网格技术使计算加速收敛到定常状态;对于非定常流动,使用双时间步长和全隐式离散,采用与求解定常流动相似的多网格方法求解隐式离散方程。文中给出了ＶＫＩ透平叶栅内的定常流结果和１．５级透平叶栅内的非定常数值结果。     

6110柴油机进气过程流动的多维瞬态数值模拟研究

柴油机进气过程中气体流动是强瞬变的非定常三维湍流运动,直接影响到充气效率、缸内气流状态及进气道和缸内壁面换热,因而也影响到燃油雾化、燃烧及有害废气生成等,对柴油机的动力性、经济性起着重要作用。因此,本文利用大型通用CFD软件STAR-CD及ES-ICE对6110柴油机进气过程的气体流动进行多维瞬态数值模拟研究,通过计算可以得到不同时刻进气道和缸内流场分布,为柴油机进气系统的优化设计提供重要的理论依据。     

从非定常效应看对旋风扇/压气机的工程实现

首先利用全隐格式的非稳态压力修正求解方法；计算对旋风扇级间流场非定常流动情况，并与实验结果进行了有益的对比；在动态实验研究中则通过单斜丝热线风速仪对对旋风扇级间速度场进行了详细分析，并揭示其级间非定常效应的独特规律：下游转子的非定常位势流作用在对旋级间流场的周期性非定常影响中占主导地位，级间径向速度的大小则主要与前级转子叶尖区和叶根区的二次流动旋涡强度有关．上述结果表明：对旋风扇／压气机的非定常效应对其性能有很大影响，如果很好地组织对旋叶轮的非定常流动气动布局，可进一步提高增压系统的压比、效率和稳定工作范围。     

压气机悬臂静叶流场非定常数值模拟

以现代高压压气机一排悬臂静叶与一排转叶组成的典型级为研究对象,采用非定常数值模拟方法,分析了非定常与定常数值模拟计算得出的级特性线以及峰值效率点气动参数在展向分布的差异,并对悬臂静叶内部流场结构进行了详细分析,结果表明:当悬臂静叶的轮毂设计间隙为2.5%叶高时,非定常计算的综合喘振裕度比定常大5.85%;在峰值效率点工况下,悬臂静叶总压损失和转子效率的非定常影响范围在10%以内,转叶进口相对气流角沿展向分布的影响在0.5°以内。悬臂静叶根部10%叶高以下区域出现了明显的泄漏流动,3.4%叶高压力系数变化最大,轮毂泄漏流起始于20%弦长附近,发展到70%弦长位置时泄漏损失最大,随后逐渐减弱.     

动静叶栅优化改型及其性能分析

本文对动静叶栅分别进行优化改型,并对改型前后叶栅的气动性能进行数值分析。动静叶栅的优化改型基于正反问题相结合的流函数方法,性能分析一方面基于单排叶栅定常粘性流动的数值计算,另一方面基于动静叶栅相互干扰非定常粘性流动的数值计算。算例结果表明,经过优化改型后的动静叶栅的气动性能,无论在定常流动条件下还是在非定常流动条件下,相比改型前均有较大幅度的改善。     

空温式翅片管气化器非稳态结霜速率分析

观测了某实际运营的空温式翅片管气化器附近湿空气流动状态。基于热力学理论和湿空气流动状态建立了空温式翅片管气化器表面非稳态结霜模型,推导了非稳态结霜速率的关系式,分析了不同工况下非稳态结霜速率影响因素。非稳态结霜速率随湿空气温度、相对湿度和气流速度增加而增加,其主要影响因素为湿空气温度和相对湿度,而气流速度影响相对较小。非稳态结霜速率分析为精确计算空温式翅片管气化器传热特性提供了一定理论依据。     

使用非定常无反射边界条件模拟上游尾迹/叶片排干扰问题

本文采用显式时间推进方法求解二维Euler方程计算了上游尾迹与下游叶片排相互干扰而形成的复杂流场。根据Giles提出的理论编制了无反射边界条件非定常计算程序，取得了满意的效果。进口上游尾迹的特性白尾迹模型给定．预测到了尾迹在叶栅流道内的切割，迁移及剪切等重要的非定常现象。     

Numerical simulation of the evolution of unstable disturbances of various modes and initial stages of the laminar-turbulent transition in the boundary layer at the freestream Mach number М = 6

Direct numerical simulations of linear and nonlinear stages of the evolution of unstable disturbances of various modes and initial stages of the laminar-turbulent transition in the boundary layer on a flat plate at the freestream Mach number M = 6 are performed on the basis of full unsteady Navier–Stokes equations for a compressible gas. A considerable effect of three-dimensional unstable disturbances on initiation of the laminar-turbulent transition is demonstrated.     

A multi-block ADI finite-volume method for incompressible Navier–Stokes equations in complex geometries

An efficient second-order accurate finite-volume method is developed for a solution of the incompressible Navier–Stokes equations on complex multi-block structured curvilinear grids. Unlike in the finite-volume or finite-difference-based alternating-direction-implicit (ADI) methods, where factorization of the coordinate transformed governing equations is performed along generalized coordinate directions, in the proposed method, the discretized Cartesian form Navier–Stokes equations are factored along curvilinear grid lines. The new ADI finite-volume method is also extended for simulations on multi-block structured curvilinear grids with which complex geometries can be efficiently resolved. The numerical method is first developed for an unsteady convection–diffusion equation, then is extended for the incompressible Navier–Stokes equations. The order of accuracy and stability characteristics of the present method are analyzed in simulations of an unsteady convection–diffusion problem, decaying vortices, flow in a lid-driven cavity, flow over a circular cylinder, and turbulent flow through a planar channel. Numerical solutions predicted by the proposed ADI finite-volume method are found to be in good agreement with experimental and other numerical data, while the solutions are obtained at much lower computational cost than those required by other iterative methods without factorization. For a simulation on a grid with O(10⁵) cells, the computational time required by the present ADI-based method for a solution of momentum equations is found to be less than 20% of that required by a method employing a biconjugate-gradient-stabilized scheme.