液压与气动系统内流体数值预测的研究(之二)——管路内非恒定流动态特性和紊流的数值解法及应用实例

本文根据上期登载的“液压与气动系统内流体数值预测的研究(之一)”,对液压伺服系统弯曲管路、异径管路和复杂管路内的脉动流和液压系统直管路内的过渡流以及渐扩管内的紊流所提出的各种数学模型或仿真模型,分别建立了一系列数值解法,编制了相应的仿真程序,介绍了用数字计算机进行了数值预测计算。通过应用实例,将计算结果与实验结果进行比较,验证了所用的各种处理方法的有效性,给出了各数值解法和仿真程序的预测性能。     

Numerical prediction of inner turbulent flow in conical diffuser by using a new five-point scheme and DLR k-ε turbulence model

The internal turbulent flow in conical diffuser is a very complicated adverse pressure gradient flow.DLR k-ε turbulence model was adopted to study it.The every terms of the Laplace operator in DLR k-ε turbulence model and pressure Poisson equation were discretized by upwind difference scheme.A new full implicit difference scheme of 5-point was constructed by using finite volume method and finite difference method.A large sparse matrix with five diagonals was formed and was stored by three arrays of one dimension in a compressed mode.General iterative methods do not work wel1 with large sparse matrix.With algebraic multigrid method(AMG),linear algebraic system of equations was solved and the precision was set at 10-6.The computation results were compared with the experimental results.The results show that the computation results have a good agreement with the experiment data.The precision of computational results and numerical simulation efficiency are greatly improved.     

锥形渐扩管内紊流计算机仿真诊断系统的研究

用DLR型k ε紊流模型·BFC法对锥形渐扩管内紊流的 3种算例进行了数值计算 ,计算结果表明紊流耗散率入流边界条件壁面值εin ,w对主流动方向时均速度 u、紊流动能k和涡动粘性系数υt 在流路中心分布的影响较大 ,而对ε分布的影响较小。     

液压系统内过渡流数值预测中的计算机应用

在机械和实验装置中,广泛使用着以直管道连接液压泵和换向阀的液压系统。根据该系统中油液过渡流的动态特性数值预测的实际需要,将二维微压缩性粘流数学模型进行二次模型化处理,对层流过渡流提出了简便的数值预测方法,开发了计算机应用软件。用计算机对实验装置和铲运机液压系统产生的液压冲击进行数值计算,并通过实验验证和动态特性仿真分析,证实了本数值预测方法及其应用软件的有效性,揭示了油液过渡流的瞬态变化规律,为液压装置提供了新的测试手段。最后对这一研究成果的预期效益和应用前景作了分析与评价。     

液压与气动系统内紊流和非定常流计算机仿真研究

笔者回顾了所从事的液压与气动系统内紊流、脉动流和过渡流计算机仿真研究取得的主要成果，归纳了学术界对这些成果的反应与评价，介绍了研究工作的现状和今后的打算。     

带后续管的渐扩管路内复杂紊流的计算机仿真

用DLR型K -ε紊流模型及其边界拟合曲线坐标变换法 ,对带后续管 (总扩散角为 8° ,扩散度为 4 )的锥形渐扩管的管路内 ,具有复杂压力梯度 ,充分发展的不可压缩粘性紊流进行了高精度高效率计算机仿真研究。应用实例的入口雷诺数为 2 .93× 10 5和 1.16× 10 5。给出了主流动方向时均速度、紊流动能、雷诺应力和壁面压力系数分布的数值预测结果。应用实例的计算结果与实验结果较好符合。并且对有后续管与无后续管的锥形渐扩管压力恢复效率进行了比较     

用DHR k-ε模型与AMG法对渐扩管内紊流数值预测

机械和矿山工程中广泛使用锥形渐扩管。用基于DHR型k-ε紊流模型及其壁面函数.BFC(边界拟合坐标变换)法与代数多重网格方法(简称AMG方法)及一种新五点格式相结合的数值方法,对总扩散角为8,°扩散度为4的锥形渐扩管内充分发展的不可压粘性紊流场进行了数值仿真预测,并将计算结果与实验结果和Point-SOR方法的计算结果进行了比较。结果表明,在相同的计算条件及数值求解精度下,用这种数值方法可以提高对该种紊流的数值计算效率,并且计算结果与实验结果较好符合。     

非正交同位网格在波壁紊流数值模拟中的应用

生成了非正交同位网格系统。采用标准k-ε紊流模型结合壁面函数法,对二维具有单、双正弦波壁形状紊流场进行了数值模拟。压力与速度的耦合求解采用基于非正交同位网格的SIMPLE算法,模拟二维正弦波壁附近的紊流场,计算结果与实验结果较好符合。