粘性不可压缩三维流场分块算法研究

提出了重叠对接耦合分块方法即为隐式求解的块迭代方法。采用自主开发的三维粘性不可压缩流场计算程序对重叠对接与不重叠对接的流场分块求解方法进行了比较研究，并与他人的实验结果进行了比较，符合很好，研究表明，两种算法均能获得收敛解，而利用重叠对接分块法的收敛性优于不重叠对接分块法。     

黏性非定常圆柱绕流的升阻力研究

对于单圆柱绕流问题，以前的分块耦合法一般将整个流场区域划分为八个子区域，同时每一子块的内部拟边界与相邻块重叠一层网格，且节点数一致，以便实现数据传递．这种分块方法紧贴圆柱面上也会有拟边界点，所以不利于以后的动网格计算，使用新的分块耦合求解方法来数值模拟单圆柱以及不同间距下的串列双圆柱绕流情况，克服了过去分块方法造成的边界附近的数值奇性问题，并将该方法扩展用于串列双圆柱绕流的数值模拟，研究分析了改变双圆柱中心间距对上下游圆柱的升阻力系数和脉动频率所产生的影响，为进一步研究涡致振动提供了依据，使用壁面涡量积分法计算升阻力系列化脉动，精确计算出了脉动周期和幅值，计算结果与实验数据符合较好。     

天然河道水沙平面二维数学模型研究

针对天然河道中常出现水位随流量变化并导致流动区域发生变化的这种现象,利用ＡＤＩ（ＡｌｔｅｒｎａｔｉｎｇＤｉｒｅｃｔｉｏｎＩｍｐｌｉｃｉｔＭｅｔｈｏｄ）法,融入迎风有限差分格式离散基本方程,利用迭代法求解差分方程组,并采用大清河实测水文资料,对模型进行了验证．证明了该模型能成功地求解出天然河道平面流场的形态以及河道的冲淤状况．     

一种非定常动量源法及在旋翼悬停模拟中的应用

对于含有多个旋转动力单元的流场的求解,其模拟的高效与准确性是研究相关气动布局的关键。而采用动力单元真实模型进行数值模拟的方法,均面临求解效率不高的问题。因此,以旋翼悬停状态为例,首先以薄体网格圆盘代替真实桨叶,建立了高效求解的定常动量源法。接着,在定常动量源法基础上采用扇形网格区域代替真实桨叶,并以该网格区域随时间的变化模拟桨叶旋转,建立了能够模拟桨尖涡生成和发展的非定常动量源法。结果表明,以准确桨叶力分布作为输入的动量源法能够得到较为准确的旋翼尾流,验证了桨叶几何模型对尾流的影响主要体现在桨叶力分布之上;而所建非定常动量源法对桨尖涡的模拟取得了较好的结果,且计算网格量及计算时间只有真实模型非定常模拟的1/8左右,具有更高的求解效率。     

多段翼型结冰数值模拟研究

文章采用计算流体力学方法对多段翼型进行了结冰数值模拟研究。应用多块网格技术生成多段翼型网格。引入水滴流场的概念,通过求解空气-水滴两相流场的欧拉方法,获得翼型表面水滴收集特性。流场采用有限体积法及LU-SGS隐式时间推进数值求解,运用流场分区求解算法,完成了多段翼型绕流流场及水滴流场的数值求解。建立了冰层的法向增长模型,对冰形进行了预测。     

基于图像处理思想的激波捕捉自适应网格方法

为了平衡激波的捕捉精度和流场计算效率之间的关系,提出基于图像处理思想的激波捕捉自适应网格方法.将流场计算网格与图像像素类比,以较粗的网格覆盖流场全域,在需要较高分辨率的激波区域将网格进行细分;将算法嵌入到流场求解器中,根据流场求解结果自适应地增加网格密度,反复迭代该过程,直至达到所需的网格分辨率.以某型飞机超音速流动为例,对算法进行验证.结果表明,采用该方法能够有效地捕捉到激波附近的流场信息并在激波区域进行加密,提高了激波的辨识度;在加密区和稀疏区之间的过渡区域,该方法生成的网格更光滑,过渡更平缓,能够有效避免畸形区域的产生.     

混流式喷水推进器水动力性能的数字模拟

针对混流式喷水推进器采用数值方法研究其流体动力性能并分析内部流场特性。采用全结构化网格离散计算区域,应用k-ε和k-ω相结合的SST湍流模型来封闭控制方程,采用全隐式多区域网格耦合求解。根据流场计算结果对转速-功率,转速-扬程,转速-效率特性进行了预报,并对内流场的流线和叶片表面压力分布作了详细分析。其中,预报的转速-功率特性与厂家试验结果比较,误差在2%以内。说明研究采用的模型和计算方法具有较好的可信性和较高的计算精度。     

壁面凸体层流绕流流场的数值计算

采用贴体坐标变换方法将直角坐标系中不规则的流动区域变换成规则的计算区域．对求解原始变量（ｕｋ，ｐ）的ＳＩＭＰＬＥＲ方法进行了改进，应用有限分析法给出了由正常网格求解原始变量的选代方法．然后计算了台阶绕流和任意凸体绕流的流速、压力场．计算结果表明该方法简单有效，压力、速度收敛效果好，计算精度较高．可以用于计算各种流动区域的流场．     

二维扩散方程的5点格式有限近似解法

提出求解二维扩散方程的曲线网格有限近似解法.对非规则区域定常扩散方程和规则区域非定常扩散方程的计算结果与精确解比较,表明该方法既可以用于求解规则区域矩形网格的扩散问题,又可以用于求解非规则区域曲线网格的扩散问题.最后模拟计算了典型的坝基渗流流场,计算结果与实验结果吻合较好,表明该方法具有计算简便、精度高、适应强等特点.     

非正交曲线坐标系下的流场计算

利用生成贴体坐标的代数法将一梯形区域从物理平面转化到计算平面,将物理区域中的边界条件向计算区域进行了一一对应转换.运用贴体坐标转换方程对其流场控制方程进行离散和求解,生成了梯形区域物理平面的贴体网格,同时应用非正交曲线坐标系对任一角度的梯形区域的流场进行模拟计算.并在同一条件下与正交坐标系所模拟的流场进行比较,说明了非正交曲线坐标方法的正确性和可行性.     

五级旋风预热器冷模单体流场数值研究

采用雷诺应力(RSM)湍流模型对五级旋风预热器冷模单体流场进行了数值模拟，并同冷模测试结果进行了比较，取得了较好的吻合性。涡壳采用完全非结构网格，锥筒采用结构网格，有限体积法化湍流运动方程为差分方程．差分格式采用一阶迎风，压力速度耦合采用经典的SIMPLE算法数值求解湍流运动方程组，并在求解过程中采用网格自适应技术。通过对模拟结果分析，得到了旋风筒流场的基本特征。     

钢筋混凝土圆形截面偏压构件承载力的MathCAD计算方法

钢筋混凝土圆形截面偏压构件正截面承载力计算的规范求解法,需要求解关于α的超越方程,通过迭代法求解其收敛解,计算过程复杂繁琐,而通过MathCAD的强大计算功能,可方便准确求得计算结果.并对新老规范计算的钢筋量或承载力进行了比较.     

线性代数方程组迭代解法的MATLAB实现

针对解线性代数方程组的Jacobi迭代法、Guass—Seidel迭代法和SOR迭代法,给出这几种迭代解法的矩阵表达式、算法分析和MATLAB编程实现;同时,给出应用于求解数学模型的实例．     

一种改进的二维大地电磁场有限元数值模拟方法

目的提出一种改进的有限元算法,解决计算机处理地质资料时编程复杂、存储量大、运算速度慢、模型设计复杂等问题．方法采用有限元法对二维地电模型进行剖分,在计算网格的基本结构上,通过对泛函极值求解过程的分析,得出完全类似于有限差分法中的显式迭代格式．结果实验结果表明利用该方法计算的视电阻率值误差较小,在电场和磁场两种极化模式下有较高的分辨率．结论将迭代法应用于泛函求解过程中,避免了生成刚度矩阵,克服了传统有限元法在二维地电模型应用中存储量大,计算速度慢的缺点．     

船舶操纵运动CFD数值模拟研究进展

船舶操纵性是船舶设计中最关心的性能之一,而船舶操纵运动响应可以用于评估操纵性能的优劣。随着高性能计算机的飞速发展以及计算流体力学的长足进步,采用CFD全粘性流场求解方法进行船舶操纵运动,尤其是带桨带舵船舶操纵运动的数值模拟研究有着巨大的潜力和工程应用前景。本文阐述了基于CFD方法进行的船舶操纵运动数值模拟及约束船模操纵运动和自航船模操纵运动数值模拟研究状况,阐述了螺旋桨体积力模型、滑移网格方法和重叠网格方法在自航船舶操纵运动数值模拟中的研究进展。简述了船舶操纵运动数值模拟研究中的挑战及未来研究的趋势。     

无界区域上的多子域D-N交替算法

以圆外的二维调和外问题为例,在自然边界归化的基础上,将两子域的D-N交替算法直接推广,提出了无界区域上的多子域非重叠型区域分解算法,并给出了离散情形D-N算法,分析了该算法的收敛性与Richardson迭代法的等价性.不重叠型的区域分解算法是数值求解偏微分的最有效的方法之一,该算法对于求解无界区域问题非常有效.     

消元分解法

本法用于求解系数矩阵为大型稀疏对称正定的方程组。本算法是由高斯消元法演变而来,在运算速度、节约存贮和误差检验方面,较现有的分解法有所发展。 有限元法分析结构问题的有效性在很大程度上取决于方程组的解法,因为在静力分析中,方程组的求解在总机时中占很大的比例,在动力分析和非线性分析中,这个比例还要高一些。若采用不好的求解方法不仅浪费机时,而且解的精度也不高,甚至不能满足结构分析的要求。 求解系数矩阵为大型稀疏对称正定的方程组的方法有两大类:直接法与迭代法,两种解法各有其特点,然而直接法更有效,这里只讨论直接法。     

新型低阻导线气动特性数值模拟

采用流体力学计算软件FLUENT6．3,对新型低阻导线LP810导线进行雷诺数76000时气动力特性以及流场的数值模拟。计算采用有限体积法和SIMPLEC算法求解均匀黏性不可压缩流体的NaV1er—St0keS方程（N—S方程）,采用三阶精度二次迎风插值（OUICK）离散N—S方程,以降低求解过程的数值振荡。计算区域网格划分采用具有良好形状适应性的非结构化三角形网格,贴壁网格尺寸取为约0．0005倍的导线直径,网格尺寸在导线周围直径4倍于导线直径的圆形加密区内沿半径方向按照1．009的比例增大。计算结果表明,计算方法具有良好的计算精度,与试验结果吻合较好。新型低阻导线LP810导线的特殊截面设计,使得导线在高雷诺数时的分离点显著推后,降低了在高雷诺数时的阻力系数。     

不采用灵敏度矩阵的ECT图像迭代重建

针对ECT图像重建质量有待提高的现状,研究ECT的正问题及逆问题.目前普遍采用灵敏度矩阵建立ECT模型,最常用的两种算法是基于灵敏度矩阵模型 的线性反投影算法(简称LBP法)和基于灵敏度矩阵模型的投影LandWeber迭代法(简称PLI法). 给出一种不采用灵敏度矩阵的ECT图像迭代重建新算法,用多元线性回归建立ECT系统正向模型、用投影LandWeber迭代法求解逆问题.采用ECT有限元分析软件,在多种介质分布下获得投影数据,对LBP法、PLI法和新算法进行了比较研究,研究结果表明,新算法能明显提高重 建图像的质量.     

切削形状冰下螺旋桨诱导轴承力的数值计算

针对冰桨非接触工况下的螺旋桨水动力性能,本文采用重叠网格方法建立了粘性流场中冰桨相互作用下螺旋桨轴承力的数值模拟的模型。计算中流域采用切割体网格,螺旋桨旋转计算域与冰表面计算域之间采用重叠网格进行数据传递,同时对冰桨间隙处进行网格局部加密来保证流场细节捕捉。计算结果表明:与模型试验结果比对,水动力性能误差控制在5%以内,验证了本文计算方法的可行性;桨前切削形状冰的存在会对伴流场产生很大的干扰,螺旋桨轴承力会出现"三阶段"下降的趋势。