基于CLSVOF方法的三维单个上升气泡运动的数值模拟

运用CLSVOF方法数值模拟了三维单气泡在液体中的上升和变形过程,分别考察了液体的表面张力和浮力对上升气泡变形的影响。计算结果表明:CLSVOF方法能比较精确地跟踪三维单气泡在液体中的上升过程;在相同密度比和粘度比情况下,随着液体表面张力的减小和液体浮力的增大,气泡底部形成的射流使得气泡下缘凹陷变得明显,变形幅度加大,射流穿透气泡的时间提前。     

基于FIC法的不可压缩N-S方程稳定分步算法

近年来发展了一种稳定型分步算法,它是在有限增量微积分(Finite Increment Calculus,FIC)求解不可压缩N-S方程理论框架的基础上,引入了对流和压力梯度投影两个附加变量。该方法有效改善了经典分步算法的压力稳定性,同时避免了标准FIC理论框架中存在的空间高阶导数的计算。该文通过采用此方法对各种雷诺数条件下的顶盖驱动方腔流、圆柱绕流和后台阶流进行数值模拟,并将计算结果与前人计算结果及实验结果进行比较,结果表明本文算法计算结果合理可靠。由此可见该算法具有较强的求解不可压缩流动问题的能力以及良好的应用前景。     

单山包和多山包绕流数值模拟研究

本文分别采用标准k-e模型、重整化数群k-e模型(RNG k - e )和雷诺应力模型(RSM)对 二维单山包和多山包绕流进行了数值模拟,并将单山包和多山包绕流计算模拟结果与实验结果做对比 分析。结果表明:(1)三种模型计算结果与实验数据基本吻合。对于单山包和多山包绕流数值模拟, 三种模型是适用的。(2)不论平均速度,湍流动能还是回流区长度,k-e两方程模型计算结果都略好 于二阶矩模型(RSM)o (3)在充分发展湍流条件下数值模拟山包绕流,标准k-e模型计算模拟结果 比RNG k一e模型略好。     

风沙两相流条件下沟槽形态对混凝土壁面抗风蚀磨损性能的影响

采用RNGk-ε湍流模型结合DPM离散相模型,在不改变材料性能条件下数值模拟了混凝土壁面的抗风蚀磨损性能,并进一步分析了槽壁倾斜角度和槽体深度变化对壁面抗风蚀磨损性能的影响。研究结果表明:在低冲蚀角度条件下,沟槽形态壁面较易出现风蚀破坏的集聚分布,而在高冲蚀角度条件下,壁面整体的抗风蚀磨损性能得到提升;槽壁倾角的改变会影响沟槽轮廓对槽体区域的遮蔽效能和沙砾首次撞击该区域的角度,进而改变壁面抗风蚀磨损性能;沟槽倾斜角度一定时,沟槽加深可增大沟槽区域占壁面面积的比率,从而增强壁面整体的抗风蚀磨损性能,但此手段不能有效扩展用于沙砾减速降能的低速流场。     

VOF方法模拟回形水块自由跌落入水过程

应用VOF方法研究了回形水块自由跌落入水的全过程,采用逐次超松弛法和共轭剩余法结合差分法求解二维Navier-Stokes方程,用施主-受主法求解流体体积函数控制方程。通过数值计算得到了回形水块自由跌落入水时的流场和自由面分布,并成功地模拟了界面变形、界面破碎、气泡的生成及溃灭、水凹以及水涌的生成过程,结果表明:逐次超松弛法较共轭剩余法更为精确。     

用最小二乘无网格有限差分方法求解二维浅水方程

近年来兴起的无网格方法摆脱了网格约束,在计算区域内能自由布点,快速灵活,并且离散节点能更好地拟合复杂的边界,求解精度较高。运用最小二乘无网格有限差分（MLSFD）方法,求解二维非守恒形式浅水方程。支撑域内点采用两种方法结合的方式进行选取。为避开繁琐的矩阵奇异、病态的检验过程,选用了最小二乘技术对矢量做最优化近似,并使用MLSFD对圆形溃坝模型进行计算。为了更好地处理边界条件,在无网格的四周,向内分别布置三层直角网格。对数值模拟结果进行分析比较,验证了该方法在计算二维浅水流动的数值模拟方面有着较高的精确度,进而说明无网格方法运用于求解浅水方程是可行的。     

VOF方法模拟水面振荡流场

应用VOF(Volume of Fluid)方法结合不可压缩流体的N-S方程和连续性方程对矩形水池中的水面振荡流场进行数值模拟.采用共轭剩余法结合差分法求解N-S方程和连续性方程,采用施主-受主法求解流体体积函数控制方程.计算得到一个振荡周期内典型时刻矩形水槽水面振荡流场分布情况并与理论分析结果进行比较.并将计算得到的...     

潜堤上波浪传播过程数值研究

以RANS方程结合Level-Set方法为研究基础,采用五阶WENO有限差分格式进行空间离散、三阶TVD Runge-Kutta格式进行时间推进、Level-Set方法追踪波浪与空气间自由面以及解析松弛法来实现数值水槽中的造波消波,建立了一种求解潜堤上波浪传播问题的数值计算模型。选取经典的潜堤上波浪传播物理试验模型对数值模型进行了验证,水位计算结果与试验值吻合较好。进一步研究了波高、潜堤顶部淹没深度以及潜堤坡度等参数对潜堤上波浪传播过程的影响。结果表明:波高越高、淹没深度越浅、潜堤向波坡度越小,波浪受浅水作用越明显;潜堤背波坡度越小,波浪受反浅水作用稍大,但并不明显。