具有指定边界网格间距和正交性的BFC网格生成方法

边界拟合曲线坐标(BFC)网格生成的质量直接影响流场的数值模拟精度和收敛速度,而如何选取生成BFc网格的Possion方程右端调节因子P和Q,则关系到生成的BFC网格质量.本文提出了一种可以同时实现控制网格正交性和控制边界网格间距的BFC网格生成的新方法.该方法可任意控制生成的网格边界间距大小,同时,生成的BFC网格还具有边界及内部较好的正交性.应用实例的计算结果表明,该方法能够对复杂边界的单连通域或多连通域生成较理想的BFc网格,网格分布能够适应流动参数的变化.     

近似正交的曲线网格生成技术研究

基于Thompson曲线网格生成方法,导出一组新的调节函数P、Q的表达式,并给出了曲线网格生成实例。实例检验表明,该调节函数能够对复杂边界的单连通域或多连通域生成理想的曲线网格,即网格近似正交,网格分布能够适应物理量场变化的情形。在实际水利工程流场数值模拟中,该方法能够准确地使用边界条件,提高求解精确度。     

曲线坐标下施工导截流二维水流数值模拟

采用B型交错网格布置物理量,引入动边界扫描技术建立了曲线坐标系下的施工导截流二维水流数学模型。采用贴体坐标变换,将复杂的物理域变换成规则的计算域,在计算域上采用控制容积法离散方程,并运用SIMPLEC算法求解,使计算的流场更符合实际流场。采用白石窑水电站施工导流模型试验的实测资料对模型进行验证,计算结果与实测资料吻合较好,表明该模型可用于施工导截流的水力计算。     

计算域中存在直立岛式结构物时波浪传播的数值模拟

针对计算域中存在直立岛式结构物的复连通区域，提出了岛体边界条件，利用缓坡方程建立了在计算域中存在直立岛式结构物时波浪传播的数值模拟模型。模型适用于变水深水域问题，克服了解析解只能适用于等水深水域的不足。直立圆柱和无穷小厚度岛式防波堤周围波浪传播的数值算例表明，数值解与解析解吻合良好，说明所建立的数值模拟模型能有效地模拟复连通区域内的波浪传播。矩形固定式防波堤周围波浪场的数值模拟说明该模型对工程实际有较强的适应性。     

应用于有限分析法的等参元变换

有限分析法是近年发展起来的数值计算方法,该方法对非矩形的计算域必须使用坐标变换。本文使用有限元中等参单元的概念,在物理平面上将计算域划分成四边形的网格,利用等参单元的插值系数将其变换成正交的等参单元,然后在该单元上使用有限分析法求解微分方程。用此法计算了绕无限域内圆柱管道的粘性流场,说明该法是可行的。     

凤滩空腹拱坝拱梁荷载分配方法

空腹拱坝属于超静定结构,由于空腹的存在,其计算域乃是复连通域,结构复杂。坝体拱梁荷载分配与实体拱坝的分析方法有所不同,本文介绍以下几种计算分析方法:(1)用变形协调法计算悬臂梁单位荷载变位求拱梁荷载分配;(2)用有限元法计算拱梁单位荷载变位求拱梁荷载分配;(3)用试验方法确     

非结构网格逐行迭代法研究

在分析结构网格中逐行迭代法分块处理的基础上，建立了非结构网格的行列索引，将逐行法扩展到非结构网格，并比较了在计算域中具有不同的网格尺度及行列索引设置时，逐行迭代法的运行效率。     

长江口北支基于混合网格的通量差分裂水流水质计算模式

本文建立了基于三角形四边形混合网格的二维水流水质耦合数值计算模式。网格通过推进阵面法自动生成，控制方程采用有限体积法对守恒变量进行离散，应用通量差分裂格式(FDS)计算边界上的水量、动量和污染物法向数值通量。模型应用于长江口北支崇海公路大桥修建后的流场浓度场的数值模拟。网格根据工程实际需要分区布置．在工程外区域采用有结构的四边形网格布置，既可贴合实际岸线边界，又便于组织数据结构；在工程附近区域采用无结构的三角形网格布置，利用三角形网格的灵活性实现复杂地形边界和局部小尺度流场浓度场的精细模拟。模型计算出的流场和浓度场与实测值对比令人满意，较好地解决了复杂边界和工程网格尺度问题。     

流固耦合界面模型及其在水力机械动力学分析中的应用

为解决水力机械流固耦合计算中载荷传递的问题，提出了一种新的界面模型。该模型包括流场载荷输出、载荷转换和固体场载荷自动施加三部分。流场载荷输出算法通过输出控制仅输出耦合界面上的流场网格节点压力信息，这可以缩短下一步搜索时间并节省存储空间；载荷转换方法基于局部网格信息，对每个固体点考虑其相邻的流场三角形网格，采用邻近点加权平均法得到固体点的载荷，并将载荷转换的信息放在映射矩阵；固体场载荷自动施加算法根据固体网格节点排列顺序确定压力载荷施加表面，并生成压力载荷施加的命令流文件。最后将该模型应用于双吸离心泵叶轮的流固耦合特性分析中，结果显示载荷转换误差在1%以内，这表明该方法能够高效、高精度地处理不同网格体系间的载荷传递。     

轴对称体内外流全流场统一计算求解

本文推广了建立在半交错网格基础上的连续性方程压力联系方程方法来计算不可压缩粘性轴对称体内外流问题，整个内外流流场分块生成结构化网格，统一求解。并与建立在交错网格上的有限体积方法计算进行了比较，都得到了令人满意的结果，证明这两种方法在求解包含内外流流场的问题时是高效的。     

基于非结构网格求解换热器流场的并行计算

该文利用基于非结构化网格的有限容积方法，对两种典型结构换热器内的冷态流场进行了数值模拟，分别给出了换热器内管组对齐排列和交错排列时的流体速度场、压力场和湍动能分布，并对这两种不同管组布置结构的流场进行了比较和分析。其中，采用Delaunay三角化方法在多连通区域内生成非结构化网格，并采用SIMPLE算法离散流动问题的控制微分方程，由此形成的线性代数方程组中的稀疏矩阵则通过并行化的GMRES算法在PC机群上进行多机并行求解，且并行编程环境为基于PC网络分布式内存模式的MPI。实际应用表明：基于网络并行的GMRES算法能获得较高的加速比和效率。     

轴流泵叶片安放角增大过渡过程特性

建立配置虹吸式出水流道的立式轴流泵几何模型, 提出轴流泵在运行中调节叶片安放角过程的三维非定常数值模拟方法, 采用动网格及网格重构技术实现叶片自转与其随叶轮公转的复合运动。选定 3 种调节规律进行数值模拟, 获得相关工作参数变化规律和内部流场变化情况。结果表明: 采用 3 种不同时间增大叶片安放角 2°, 机组流量增加 4.4% ~ 4.9% , 叶轮水力矩增加 5.1% ~ 5.9% , 叶轮进出口平面的测点静压波动范围较大; 在叶片安放角增大的过程中, 叶轮区域流态恶化、有涡核分布, 叶片吸力面出现分布不均匀的低压区域; 调节时间为 1 s 时, 叶轮进 出口平面测点静压及叶轮水力矩的波动范围要大于其他两种规律, 叶轮区域的涡核分布也要多于其他两种规律, 故在较短时间增大叶片安放角会增加叶轮区域的不稳定性。     

Numerical simulation of wind-driven circulation and pollutant transport in Taihu Lake based on a quadtree grid

In this study,a two-dimensional flow-pollutant coupled model was developed based on a quadtree grid.This model was established to allow the accurate simulation of wind-driven flow in a large-scale shallow lake with irregular natural boundaries when focusing on important smallscale localized flow features.The quadtree grid was created by domain decomposition.The governing equations were solved using the finite volume method,and the normal fluxes of mass,momentum,and pollutants across the interface between cells were computed by means of a Godunov-type Osher scheme.The model was employed to simulate wind-driven flow in a circular basin with non-uniform depth.The computed values were in agreement with analytical data.The results indicate that the quadtree grid has fine local resolution and high efficiency,and is convenient for local refinement.It is clear that the quadtree grid model is effective when applied to complex flow domains.Finally,the model was used to calculate the flow field and concentration field of Taihu Lake,demonstrating its ability to predict the flow and concentration fields in an actual water area with complex geometry.     

竖缝式鱼道结构及水力特性研究

随着越来越多大坝堤堰的修建,鱼类的洄游和繁殖受到了严重的影响。为了保持鱼类的生存繁衍,许多水利枢纽工程中都建有鱼道。研究利用fluent软件模拟了竖缝式鱼道的流场,并用模型试验对数值模拟进行了验证,分析了竖缝式鱼道导板的长度及导角大小对鱼道内流场的影响。研究结果表明:在鱼道流量及水池长宽比一定的情况下,若不考虑边壁的阻碍作用,导角越大,竖缝射流的衰减速度越快,主流轨迹的弯曲程度也越大,也越容易冲撞到边壁;导板的长度基本上对主流的扩散及衰减没有影响,但能通过改变主流在鱼道内的位置来改变边壁对流态影响程度。     

一种适于复杂形状物体绕流计算的网格生成方法

本文给出了一种适用于复杂形状边界下进行复杂流动数值模拟的有效的网格生成方法，该方法将求解域分成若干个子域，由子域边界点分布来确定Ｐｏｉｓｓｏｎ方程源项，从而控制求解域内点分布，在全场求解Ｐｏｉｓｓｏｎ方程。所生成的网格质量高，且避免了用普通ＴＴＭ法生成网格时，网格疏密分布的控制过于依赖于经验参数的选择的缺点，作为例证，给出了环量控制翼型绕流的数值模拟结果。     

复杂外形建筑物黏性流动CFD数值研究

该文以南通体育场馆为研究对象,在三种不同粗细网格上进行了黏性流场的数值模拟,比较了屋盖升力系数和流场细节,获得该类型建筑模型流场计算所适合的大致网格数, 在获得大致网格数的情况下,还比较了几种不同的湍流模式下的数值结果的差异,最后将数值模拟结果和试验结果进行了分析,结果令人满意.     

A NEW METHOD OF DETERMING SOURCE TERMS OF POISSON EQUATIONS FOR GRID GENERATION

1 .　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＩｎｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｏｌｕｔｉｏｎｏｆ 2 Ｄｆｌｏｗ ,ｈｏｗｔｏｄｅａｌｗｉｔｈｔｈｅｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄｆｌｏｗｂｏｕｎｄａｒｉｅｓｉｓｏｆｔｅｎａｄｉｆｆｉｃｕｌｔｐｒｏｂｌｅｍ .Ｂｙｕｓｉｎｇａｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｆｒｏｍｔｈｅｐｈｙｓｉｃａｌｐｌａｎｅ (ｘ ,ｙ)ｔｏｔｈｅｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｐｌａｎｅ( ξ ,η) (ｓｅｅＦｉｇ .1 ) ,ｔｈｅｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｏｆｆｉｎｉｔｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｍｅｔｈ ｏｄｉｎｂ…     

FLUENT软件在水利工程中的应用

简要介绍FLUENT软件,回顾其在流场计算中的应用。以电站进水口、宽尾墩和阶梯溢流坝、双弯曲型溢洪道3类工程项目为例,叙述该软件在水利工程中的应用情况。针对水利工程问题边界复杂、水气混掺、自由面较多的特点,分析模型建体、自由面处理和网格划分等主要问题,并采用与模拟形状基本相同的体型、网格线与水流方向基本一致、边界位置远离紊动剧烈区域的方法予以解决。数值模拟表明,FLUENT软件可以处理复杂体型和具有多个自由面的水气二相流问题。     

FLUENT软件在泄洪洞体型优化中的应用

结合某水力发电工程泄洪洞,利用FLUENT软件对其内流场按4种网格间距进行了网格划分、流场数值模拟,通过数值模拟的流量成果分析确定了网格无关解的最优网格间距,指出网格无关解是计算成果可用的前提;另外,数值计算的压力值与试验值符合较好,证明了如果网格划分合理,则FLUENT软件在计算流场压力方面具有很高的精度,基本可以满足工程需要;特别在多方案的修改优化中,FLUENT计算较试验具有省时、省力且成果规律性强等优点,可作为水工模型试验的辅助手段。