两类相对流面上边界层微分方程组

本文在相对正交曲线座标系中建立了两类相对流面(S_1流面和S_2流面)上边界层微分方程组。所给方程不仅描述了静、动叶流道内边界层流动的一般特性,而且可用于叶片表面和内外端壁附近由于二次流动引起流面翘曲时的计算,特别适用于与S1、S_2流面的势流方程相互迭代,求解高R_e值下叶栅流道内的三元粘性流场。     

跨音速叶栅边界层积分解法的数值模拟

利用边界层动量积分方法与有限体积解法,进行有粘-无粘迭代求解粘性跨音速叶栅流场.边界层的计算方法概念清晰,程序简单,计算时间少,具有较高的计算精度,适于工程实用.     

径向透平可转导叶气动性能的数值计算

本文应用时间相关法进行了径向透平可转导叶二维跨音无粘流场的数值计算,应用动量积分关系式解法进行了边界层计算并得到有关的气动性能参数。     

关于用沿任意流面偏导数表示的运动分方程独立性的讨论

本文讨论了文献[1]、[2]分别给出的用沿S_1流面和S_2流面偏导数表示的三个运动分方程的独立性问题。证明了在具有普遍意义的非正交曲线座标系中用沿任意流面偏导数表示的三个运动分方程中只有两个是独立的;当流面为任意回转面时,独立的运动分方程只有一个。     

运输类飞机/发动机干扰流场纵、横向一体化数值分析

发展了一种计及粘性效应的运输类飞机／发动机气动干扰纵，横向影响的一体化数值分析方法，采用多块网络技术及求解椭圆型偏微分方程方法生成贴体，与边界正交的多块对接网格，对全机／发动机复杂外形的纵，横向绕流流场进行分布区求解，利用Euler方程和可压缩湍流边界层积分方程，研究翼面有粘与无粘强干扰流动，计算结果表明，无论对带翼吊还是尾吊发动机的全机构型，均获得了与实验值吻合良好的结果。     

层流边界层的一个新的通用级数解法

本文以文[4]提出的变换为基础,导出了一个求解平面定常不可压缩层流边界层的通用级数解法。文中给出了绕流钝头对称柱体时,用以计算摩擦应力的通用系数函数的二阶导数。作为算例,文中对 Curle 边界层和绕流圆柱体的边界层的壁面摩擦应力进行了计算。由于自变量和方程式的不同,本文方法在一些重要的方面与著名的 Blasius-Howarth 级数和 G(?)rtler 级数有着明显的不同:(1)新级数的收敛速度,特别是在接近分离点时,有了明显的提高。(2)新级数在收敛速度较快的同时,还显示出良好的规律性。本文据此提出一种估计余项,从而求得准确解或近似程度较高的近似解的“构造通项法”。实际计算表明,这种方法可以得出与准确解相当一致的结果。     

三体船压力跃变的喷水推进推力数值方法

为实现喷水推进船舶推力的快速预报,本文提出了一种通过求解兴波阻力、粘性阻力和进流面物理参数实现喷水推进推力快速迭代求解计算的数值方法。本文依据船舶受力的平衡方程,在喷水推进流道内采用压力跃变法,建立船舶喷水推进推力计算数学模型。采用边界元法对兴波势进行求解,通过对船体加长处理,解决兴波阻力计算中流道面元与自由液面面元互相穿透导致的影响系数矩阵异常等数值问题。运用湍流边界层理论计算控制体进流面的速度、压力和进流面边界层影响系数。以三体船船模为研究对象,将数值计算结果与粘流计算流体力学喷水推进自航结果进行对比分析,结果表明:该方法预报三体船喷水推进系统推力相对误差小于5%,能够快速有效预报三体船喷水推进推力性能及推力减额,具有较强的理论研究和工程实际应用价值。     

非结构网格多段翼型绕流Euler及N—S方程数值模拟

描述二维非结构无粘网格和粘性网格的生成方法,对二维翼型绕流进行了Euler及N－S方程数值模拟,运用推进面方法,生成无粘网格,进一步结合推进层方法,生成粘性网格,应用中心有限体积法,采用B－L代数湍流模型,完成了对多段翼型流场的Euler方程和N－S方程的数值模拟计算,计算与实验结果对比表明,所采用的网格生成技术及流场计算方法是正确、有效的。     

基于线性稳定性分析的eN方法在准确预测翼型气动特性中的应用

在耦合雷诺平均Navie-Stokes(RANS)方程求解可压缩层流边界层方程的基础上,求解了线性稳定性Orr-Sommerfeld方程,得到不同频率扰动在翼型边界层内沿弦向的放大因子N,进而采用eN转捩判断方法判断出流动转捩的位置.通过上述方法,实现了考虑转捩影响的翼型粘性绕流的雷诺平均Navier-Stokes方程数值求解,提高了翼型气动特性计算的精度.使用文中方法分析了翼型NACA63A015和NLF416的转捩点位置以及气动特性,与实验测得的结果进行比较验证了该方法的可靠性.     

二维Helmholtz方程Dirichlet问题的边界元解法

本文首先讨论了二维Helmho1tz方程Diricblet边值问题广义解的存在唯一性,然后得到了同时适合内问题和外问题的解的解积分表达式,并导出了与边值问題对应的第一类Fredholm边界积分方程.最后给出了与边界积分方程等价的变分方程的一种有限元近似解法.     

圆顶堰溢流边界层的发展

在总结溢流边界层的有关文献以及采用激光流速仪对圆顶堰模型进行系列试验的基础上,本文研究了圓顶堰外流(势流)区和边界层内的流速分布规律,并且提出了一些经验公式来定量地描述这些规律,经验公式与试验资料尚能吻合。此外,根据在正交曲线坐标系下推导的动量积分方程式,本文计算了圆顶堰溢流边界层的厚度,计算成果与试验资料也基本上相符。最后,本文分析了圆顶堰溢流边界层的发展规律,指出与此规律有关的重要特征参数是上游水头与圓顶堰半径的比值。     

下降液膜二维剪切表面波的演化方程

基于边界层理论,采用积分方法,建立了沿倾斜壁面下降、表面有气流作用的液膜二维表面波扰动演化方程。模型中包含了界面切应力、雷诺数、表面张力、倾角、流体物性的影响,为进一步分析上述因素对液膜流动稳定性的影响,提供了一种合理的数学模型。     

混流式水轮机转轮三元流场的分析及有限元解

根据两类相对流面的理论，引入边界条件及流面厚度，建立了Ｓ１流面和Ｓ２流面的运动微分方程，用有限元法离散处理，编制了网格自动生成程序，通过数值计算方法对一混流式水轮机转轮的流场进行了迭代计算，得出了流场的准三元解     

三维Laplace方程的虚边界配点求解法

针对三维Laplace方程的几种边值问题,采用基于单层位势和双层位势2种方式,利用分布在虚拟边界上的密度函数和矩密度函数,建立三维Laplace方程的虚边界元计算公式,并用常单元和等额配点法计算.该方法避免了传统边界元法中奇异积分的计算,采用较少的边界节点即可达到较高的精度.数值算例证明了此方法的有效性和可行性.     

用时间相关有限体积法求解任意旋成面叶栅的跨音速流动

用时间相关有限体积法求解叶轮机械中任意旋成面叶栅的跨音速流动.以积分型的基本方程出发,采用一种简单的四边形多重网格和差分格式,对定常、无粘性、可压缩完全气体的跨音速流场的数值分析,提出了一个行之有效的计算方法,以两个平面叶栅为例进行计算,其结果与实验结果的吻合证实了本方法的成功.这种方法可用于算带有激波的跨音速流场,并对叶栅的设计和叶片的造型有一定的指导作用.     

弹性半空间中矩形平片裂纹问题分析

通过使用超奇异积分方程方法,对弹性半空间中与自由边界面垂直的I型三维矩形平片裂纹问题进行了研究.首先根据弹性半空间问题的弹性力学基本解,使用边界积分方程方法,在有限部积分的意义下导出了以裂纹面位移间断为未知函数的超奇异积分方程.通过将位移间断函数近似地表示为特征函数与一组多项式之积的形式,建立了数值计算方法.通过对几个典型数值算例的计算,分析了自由边界面对裂纹前沿应力强度因子的影响.     

用双层位势求解三维Helmholtz方程Neumann问题的边界元法

本文给出一种三维Helmholtz方程Neumann问题的新的数值解法。首先利用双层位势推得问题解的积分表达式并导出了一个Fredholm第一类积分方程。然后证明了边值问题与积分方程的等价性及积分方程在适当Sobolev空间中解的存在唯一性。最后建立了与积分方程等价的变分形式的有限元逼近以求近似解,并进行了误差倍计。     

固／液界面前沿液流流场和动量界面层

首次在带有对流驱动器的水平Bridgman强制性晶体生长装置上,采用定速摄影对透明模型合金(SCN-Ace.)液体对流的流场及流动型式进行了精确测量,并对动量界面层厚度进行了计算.结果表明:经驱动器施加的对流具有古艾特(Couette)层流特性;所测得的S/L界面前沿的流速分布均在动量界面层内.此区域内的强制对汉将对枝晶间距及形成麦穗晶有重要影响.