二维大涡模拟在双流道式污水泵叶轮流场分析中的应用

本文采用高斯型滤波函数对Navier—Stokes方程进行滤波处理，再引入亚格子雷诺应力模型推导出了在水力机械内部流场计算中实用的二维大涡模拟方程，并在贴体坐标系下得到计算平面二维大涡模拟方程及其离散形式，编制了数值计算程序，应用该程序计算了双流道式污水泵叶轮内部流场，得到了满意的速度分布和压力分布规律。在此基础上，我们对双流道式污水泵的叶轮进行了优化设计。     

弯曲管段内流动的大涡模拟

本文应用湍流大涡模拟方法对三维空间的弯管流进行了数值模拟。计算中使用了隐含流线迎风耗散作用具有三阶部分展开的Taylor-Galerkin离散格式，导出了经Gauss滤波流大涡模拟方法适用于边界形状复杂和存在各向异性大尺度涡的流动仿真。     

二维湍流气固两相射流的数值模拟

本文采用两相湍流的Ｋ－ε模型和颗粒湍流扩散的Ｐｅｓｋｉｎ公式，对含有相同尺寸的球状颗粒的圆截面湍流射液进行了数值分析。计算采用对抛物型方程的推进求解技巧。研究了两种不同的阻力系娄公式对两相湍射流的影响。一个阻力系数公式是由谢定国和周红字最近推导出来的，它反映了颗粒体积率和阻力的影响，另一阻力系数公式是Ｃｌｉｆｔ等人根据颗粒球的标准实验阻力曲线推导出来的，计算结果和实验进行了比较。结果表明，谢一周阻     

子格（SGS）模型在内流湍流中的大涡模拟

本文将子格模型应用于大涡模拟，对直方管，弯方管和弯曲槽道内充分展湍流，进行了数值模拟，并将所得的结果与实验数据作比较，计算表明，应用于子格模型的大涡模拟可以用来模拟比较复杂的内流，研究湍流运动的结构，检验湍流模型。     

二维兴波水翼水动力预报的涡分布法

本文用奇点面分布法预报二维自由面边界下水翼的水动力特性。采用线性化的自由面边界条件。水翼表面划分为若干单元，每个单元上布置线性分布的涡，并在其中点满足Ｎｅｕｍａｎｎ型物面边界条件。与试验结果比较表明，计算结果是合理的，本计算方法能显示二维兴波水翼水动力特性与Ｆｒｏｕｄｅ数，相对浸深和攻角的关系。     

二维叶栅通道直接数值模拟涡系分析

该文基于有限体积法对NACA0065叶栅内二维不可压缩流动进行直接数值模拟,得到不同雷诺数下叶栅通道内的瞬时涡系结构和时均物理量分布,进而表明了涡系结构对叶片气动系数的影响。在低雷诺数情况下,尾迹旋涡的周期性脱落频率导致升阻系数的周期性变化。利用傅立叶变换,气动系数谱中的主频与涡脱落频率精准对应,进一步分析表明次频是由脱落周期内相邻区域的不同涡核低压区交替出现而导致。在高雷诺数下,气动力系数频谱中出现了更多的高频谐波。此外,该文利用Liutex理论中的R-S分解和涡量输运方程解释了NACA0065叶片表面剪切层产生旋涡的机理,并研究了强剪切区和弱剪切区处的涡核特性。该研究结果可使工程界对NACA0065叶栅中的相应旋涡结构及其相互作用有了更深入的物理理解。     

二维浅水流动的旋涡动力学问题探讨

导出了二维浅水流动的涡动议程与速度环量的随体导数表达式，以此为基础，分析了二维浅水流动中旋涡的动力学性质；阐明了离散涡方法（DVM）发展中的前沿问题，并对DVM在二维浅水流动数值模拟中的应用前景进行了展望。     

光滑及粗糙明槽湍流流动大涡模拟

采用大涡模拟（Ｌａｒｇｅ Ｅｄｄｙ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ）方法和Ｓｍａｇｏｒｉｎｓｋｙ亚格子模型数值计算了光滑及粗糙明槽湍流运动。以槽高为参考长度的雷诺数分别为３０００，２２８００和１０＾５，数值离散方法为有限体积法，自由面的处理使用了简单了刚盖假定，固壁面采用了壁函数，与低雷诺数直接模拟（Ｄｉｒｅｃｔ Ｓｉｍｕｌａｔｔｉｏｎ）和物理实验结果相比，本文数模呈现了良好的预测效果，估计的湍流宏尺度（Ｍ     

桥墩水流特性大涡模拟研究

采用大涡模拟（LES）数学模型对河道中单个桥墩及3个桥墩条件下的水流运动进行数值模拟。计算结果与试验结果吻合良好。对计算得到的墩前及墩后流速变化、水位变化、剪应力分布、涡量变化及频谱进行分析,基于以上分析发现:桥墩间距较窄时（s/D=2）,墩前不同位置（0＞x/D＞-5）处的垂向流速绝对值|Uz|大于其他工况条件下相同位置处的流速,而在墩前x/D5）,中心桥墩两侧的桥墩对中心桥墩尾流区的干扰减弱,叠加效应可以忽略。桥墩间距较窄时（s/D=2）墩后x=0.5D处计算得到的涡漩特征长度与桥墩直径基本相同,该处涡漩主要由单个桥墩的尾流产生,而桥墩后x=5D处的涡漩特征长度与3倍的桥墩直径一致,中心桥墩后x=5D处的涡漩由3个桥墩叠加产生。     

Large eddy simulation of water flow over series of dunes

Large eddy simulation was used to investigate the spatial development of open channel flow over a series of dunes. The three-dimensional filtered Navier-Stokes (N-S) equations were numerically solved with the fractional-step method in sigma coordinates. The subgrid-scale turbulent stress was modeled with a dynamic coherent eddy viscosity model proposed by the authors. The computed velocity profiles are in good agreement with the available experimental results. The mean velocity and the turbulent Reynolds st...     

用大涡模拟方法计算尾水管内非定常周期性湍流

本文运用大涡模拟-双方程模型进行尾水管内部非定常周期性湍流计算。而且本文对尾水管复杂计算域的网格划分，提出一种更加合理的多块结构网格。计算结果用波形显示了尾水涡带和压力脉动的主要性质和运动特征。     

A HYDRODYNAMIC LARGE-EDDY SIMULATION-MODEL USING DIRECTIONAL EDDY VISCOSITY METHOD IN VERTICAL DIRECTION

A non-linear turbulent hydrodynamic model was proposed by Zhan and Li(1993)using the large eddy simulation approach and directional eddy viscosity method.The model is simplified in this paper and is applied to the problem of a side discharge into open-channel flow,where a reeireulation zone develops downstream of the discharge.The numerical results are compared with experimental results(Strazisar and Prahl(1973)and Mikhail,Chu,and Savage(1975))and previous numerical results obtained using a k-εmodel(McGuirk and Rodi,1978).The agreement is good.     

三峡船闸进水口三维水动力特性数值模拟

以三峡船闸进水口输水系统为研究背景,建立三峡船闸进水口的数值几何模型;同时根据进水口水流具有自由表面及较大弯曲壁面的流动特性,建立计算模型和网格边界。在此基础上,分别对三峡船闸进水口在145.0 m及175.0 m（正常蓄水位）两种库水位条件下输水运行进行了数值模拟,其计算结果与物理模型及原型观测数据对比,较为吻合,说明该数值模型对研究上游引航道通航水流条件及输水廊道的水力特性,具有较好的效果。     

2-D NUMERICAL SIMULATION OF CRUSH BEDROCK RIVER

In this paper, the erosion-resisting coefficient was introduced to compute bed deformation in a crush bedrock river. In the case of crush bedrock, there has been no proper control equation to describe bed stability, which leads to difficulty in calculation of the bed deformation with conventional methods. The data from field survey were used to give the erosion-resisting capability with an appropriate coefficient. After the determination of longitudinal distribution expressed by polynomial regression and transversal distribution expressed by normal distribution function, the plane distribution of erosion-resisting coefficient in a crush bedrock river was obtained. With the computational results from a 2-D horizontal flow mathematical model, the erosion-resisting coefficient and controlling condition of local stability were employed to compute the values of bed deformation when riverbed is stable.The above method was applied in a case study, and the computational results of flow and bed deformations are in good agreement with physical model test data.     

基于能量比系数的圆柱栅绕流LES方法研究

圆柱阵列流场不但是工程上常见的流动换热结构,而且绕流问题与湍流涡发展研究密切相关。该文采用数值模拟算法研究了不同雷诺数下的单列圆柱栅绕流的不可压缩流动。比较了非定常RANS方程计算得到的湍动能和耗散率,引入湍流能量比系数对初始计算网格进行重新划分和局部加密,进而建立适宜于大涡模拟网格尺度,其结果与PIV和RANS结果进行对比。结果表明,在湍流流场区域能量比系数达到30%-40%的情况下,就可得到工程实际需要的精确计算结果,这大大减少LES算法所需要的计算网格总数和时间。     

A VERTICAL 2-D NUMERICAL SIMULATION OF SUSPENDED SEDIMENT TRANSPORT

Numerical simulation of sediment transport and bed evolution has become an important technique in the sediment research. In this article,a numerical model of suspended sediment transport was proposed,which was established in the vertical σ coordinate for fitting the free surface and bottom. In the research of the sediment transport,the predominant factors were found to be the eddy diffusion,the settling velocity,the bed condition and so on. By the aid of the model in the article,the contribution of the Rouse parameter to the vertical profile of sediment concentration was clarified,which was identical to the theoretical results. In the comparison of the numerical results with laboratory data,the agreement between experimental data and numerical results was reached except for some data. And the possible reasons for the disagreement were discussed.     

淹没紊动射流三维流场特性的数值模拟

采用RNGk-ε紊流模型对有限空间的单孔、双孔紊动射流的流场进行了三维数值模拟研究。研究结果表明:无论入流条件如何变化,经无量纲处理后的轴线流速分布曲线几乎都落在同一条无量纲速度分布曲线上,说明流动存在相似性。双孔射流时,流场存在分区结构,在不同的喷嘴间距下,射流的卷吸程度不同,S/D越大,射流之间的卷吸掺混作用越弱。     

潮汐河口平面二维非恒定流数值模拟

本文基于三角形网格划分，采用有限元法，建立了平面二维非恒定潮流数学模型。采用了质量集中、压缩存储的处理方法和“预估校正”的时间推进算法，较好地解决了有限元计算存储量和计算速度问题。对长江口南北支河段进行了验证计算，结果表明模型能较好模拟长江口南北支河段的潮流运动情况，且计算稳定性好、速度快、精度高。