基于CFD技术的管内流动精细仿真方法

利用数值仿真方法模拟管内流动具有适应性好、高效方便的优势.充分考虑到管道壁面对管内流动的作用,引入湍流双层流动模型分别对近壁面和管道中心流场进行求解.采用增强壁面处理方法描述壁面对流场参数的影响关系,选取了合理的边界条件和计算区域以消除管道物理模型对流场边界的反作用,基于CFD技术发展了一种可对管内流动进行精细模拟的数值方法.通过对典型直管和三维细长管道的计算结果的分析,表明所建立的数值方法准确模拟了管道入口处流场的发展过程,通过对数值计算结果与理论计算结果的对比分析,表明所建立的数值方法正确、模拟精度较高.     

管道内瞬变流动的非线性分析

本文对管道内瞬变流动的非线性边界条件进行分析与讨论,得到了带有对流项的波动方程解,并且求得了水击波强度以及管端反射系数的计算公式。     

一阶迎风差分格式的精度问题

通过对一维线性对流方程和一维非线性对流方程的数值求解 ,对一阶迎风差分格式的精度作了较详细的分析 .当计算如悬移质泥沙、污染物等质量输移方程时 ,应避免用其离散其中的对流项 ;而当计算水流动量方程时 ,用其离散其中的对流项可以获得较高精度结论 .最后给出了算例 ,计算结果与精确解和实验符合良好     

粘性流体圆柱绕流的有限元模拟

对粘性流体圆柱绕流进行了数值模拟。根据三阶Taylor展开弱解的概念,在二阶分裂步Taylor-Galerkin有限元法基础上,采用时间推进和张量分析的方法推导了对流扩散通用微分方程的ETG有限元离散格式。对Reynolds数为32、102和250的粘性流体圆柱红流流场进行了数值仿真,数值模拟结果与实验结果吻合良好。表明隐含流线迎风耗散作用并具有三阶部分展开的Taylor-Galerkin有限元法稳定性好,精度较高,可用于计算包含对流扩散耦合传递动量的绕流问题及类似的流动问题。     

待发论文摘要 粘性流体圆柱绕流的有限元模拟

摘 要：对粘性流体圆柱绕流进行了数值模拟。根据三阶 Taylor展开弱解的概念,在二阶分裂步 Taylor－ Galerkin有限元法基础上,采用时间推进和张量分析的方法推导了对流扩散通用微分方程的 ETG有限元离散格式。对 Reynolds数为 32、 102和 250的粘性流体圆柱绕流流场进行了数值仿真,数值模拟结果与实验结果吻合良好。表明隐含流线迎风耗散作用并具有三阶部分展开的 Taylor－ Galerkin有限元法稳定性好,精度较高,可用于计算包含对流扩散耦合传递动量的绕流问题及类似的流动问题。 待发论文摘要 粘性流体圆柱绕流的有限元模拟…     

油气混输气泡湍流RNG K-ε方程的数值求解

油气混输气泡流湍流流动的RNG K-ε模型是一系列的偏微分方程组，求解这些方程组难度大，目前尚无精确的解析解，针对RNG K-ε模型偏微分方程组特点，提出了一种易于用数值解的求解方法。为简化RNG K-ε模型，先建立通用微分形式，运用有限体积法对该微分形式进行了离散，在离散过程中，考虑到动量方程中压力梯度项的离散困难，采用了交错网格技术进行对动量方程单独离散，最后采用压力校正法对所建离散方程组进行了数值计算。提出的这种求解方法易实现编程计算，可以用于油气混输流动规律（分层流、环状流和段塞流等）的数值分析。     

水火弯板数值模拟中的水冷换热边界条件研究

在水火弯板过程数值模拟中,对流换热边界条件尤其是水冷对流换热边界条件对数值模拟的结果影响很大,其水冷对流换热系数的求解一直是水火弯板数值模拟中的一大难题.这里采用流动沸腾换热理论对水火弯板数值模拟中的水冷对流换热边界条件进行了研究,通过求得过冷水流动泡态沸腾起始点(ONB)和过冷水流动泡态沸腾临界点(CHF)的壁面过热度,比较水火弯板过程中钢板表面各处的温度和这2个壁面温度以确定冷却水的状态,根据冷却水的状态分别求其对应的过冷水单相流动对流换热系数和过冷水流动泡态沸腾换热系数.采用沸腾曲线对流换热边界条件和流动沸腾换热边界条件的数值模拟结果进行比较,结果表明流动沸腾换热边界条件的数值模拟结果精度明显提高,具有较高的研究价值.     

迎风型紧致算法在二维不可压缩粘性流动中的应用

给出一种高精度求解二维不可压缩粘性流动N-S方程的差分算法,该算法对流项具有三阶精度,粘性项具有四阶精度,能精确地求解二维不可压缩粘性流体运动的定常解。同时,用计算机数值计算和图像显示的方法模拟该流体运动压力云与流线图,准确地描述二维不可压缩粘性流动,完成了典型算例。     

二阶等谱AKNS系统的多种守恒律及多辛格式

在Hamilton体系下,Bridges等人将针对有限维系统的辛算法推广到应用于无限维系统的多辛算法,为开展复杂非线性问题的保结构算法研究奠定了数学基础。文章通过引入正交动量,构造二阶等谱AKNS方程组的一阶多辛偏微分方程组形式,推导出了其多种守恒律。随后构造其等价于Preissmann Box格式的半隐式多辛格式对二阶等谱AKNS方程组的单孤子解进行了数值模拟。将数值模拟结果与解析解进行对比,该多辛格式良好的长时间数值稳定性和高精度特点得到了充分验证。     

Oldroyd-B流体的解耦有限元算法

建立了求解稳态Oldroyd-B流体模型的有限元算法.为了降低该流体模型的耦合性和有限元方程的求解规模,考虑将Oldroyd-B流体模型解耦为Stokes方程和本构方程.对于Stokes问题,使用加权最小二乘有限元方法求解;而对于含有对流项的本构方程,则采用具有较好数值稳定性的流线迎风Petrov-Galerkin(SUPG)方法求解.针对本构方程的非线性特点,利用迭代算法将其进行线性化处理.分析了解耦有限元解的先验误差估计.通过粘弹性Oldroyd-B流体在管道内的流动问题,验证了算法的有效性和收敛性.