张量在流体力学中的应用

本文通过张量分析,将流体力学中几个基本方程,变换为正交曲线座标系下的通式,以及在圆柱面、球面、椭圆柱面座标系下的表达形式。     

使用非正交曲线座标系的叶轮机械三元流动流函数方程组

本文提出了使用非正交曲线座标系的流函数方程组,并且利用座标轴的适当选取,导出了易于求解的非正交曲线座标系的流函数方程组,对于边界条件复杂的叶轮机械三元流动的直接求解显得简单和方便.     

两类相对流面上边界层微分方程组

本文在相对正交曲线座标系中建立了两类相对流面(S_1流面和S_2流面)上边界层微分方程组。所给方程不仅描述了静、动叶流道内边界层流动的一般特性,而且可用于叶片表面和内外端壁附近由于二次流动引起流面翘曲时的计算,特别适用于与S1、S_2流面的势流方程相互迭代,求解高R_e值下叶栅流道内的三元粘性流场。     

水锤计算中水泵水轮机的全特性

本文通过座标系的转换和改变插值参数的方法,较好地解决了水锤计算中有关可逆式水泵水轮机全特性曲线的几个问题,即水泵工况区曲线密集,水轮机制动区曲线多值以及迭代收敛等问题。最后还给出了全特性曲线输入计算机和插值的方式。     

自然座标紊流瞬时值边界层方程及溢流坝反弧负压探讨

本文推导了平面自然座标系中雷诺方程式,认为用自然座标系来描述水利工程中的溢流坝面流场较其它正交座标系更为恰当。文中将L. Prandtl的边界层简化基本原理引进自然座标系中的雷诺方程式,化简而得到了瞬时值边界层方程。论证表明:在溢流坝光滑反弧末端,若满足反弧半径R与水深h之比足够大则不会因反弧段形体不当而产生负压。     

关于用沿任意流面偏导数表示的运动分方程独立性的讨论

本文讨论了文献[1]、[2]分别给出的用沿S_1流面和S_2流面偏导数表示的三个运动分方程的独立性问题。证明了在具有普遍意义的非正交曲线座标系中用沿任意流面偏导数表示的三个运动分方程中只有两个是独立的;当流面为任意回转面时,独立的运动分方程只有一个。     

正交曲线坐标系下二维浅水方程的变换

在平面二维明渠非恒定流的研究中,常采用边界拟合坐标技术建立二维正交曲线网格,但是直接推导坐标变换后在正交曲线坐标系下的二维浅水方程比较困难.本文给出了一种应用张量分析的推导方法,利用该方法简单、准确地给出了正交曲线坐标系下的二维浅水方程的具体形式,该方程已经广泛地应用于明渠水流计算中.     

四铰机构计算机图解算法(四)——布尔梅斯特园心曲线 m_(1234)

平面连杆机构四位置或五位置综合的核心问题系如何求布尔梅斯特曲线.布氏曲线又称极位曲线;以高阶代数曲线理论为基础,它可以有多种图解法.很久以来,依靠手工作图求布氏曲线,不仅仅是费时、费力,更重要的是精度差达不到要求.国内近期已有关于利用计算机求布氏园点曲线的报导(1),系先推导出布氏园点曲线方程,利用座标变换在计算机上计算及绘制布氏园点曲线,本文介绍一种图解算法,能顺利地在计算机上计算及绘制布尔梅斯特园心曲线;参看图1.     

非正交曲线坐标系下梯形区域的流场计算

利用了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.利用非正交曲线坐标可以更准确地模拟中包内钢水流动的变化规律,从而更好地确定最佳包内钢水浇注温度.     

杆系机构的可动性和运动分岔分析

考察了杆系机构的可动性和运动分叉点的判别准则,建立了杆系机构的精确运动控制方程.杆系的可动性在数学上被抽象为满足运动连续性前提下的控制方程非零解的存在性判别,从理论上说明了平衡矩阵准则中的机构位移模态数大于零仅是杆系可动性判别的必要条件,但并不充分.基于对协调方程的高阶项分析表明,如果一阶机构变形的残余伸长量与自应力模态构成的向量空间正交,则可动性条件必然满足.证明了线性协调矩阵的零奇异值与机构位移模态的等效关系,解释了其可作为运动分岔点跟踪的理论原因.阐明了机构分岔路径的性质还必须根据高阶协调条件来判定.     

同位网格下平面二维水流数学模型的有限分析解法

为避免在求解平面二维水流数学模型方程时,流速、水位分别采用有限分析法和有限差分法求解而导致运动方程和连续性方程的计算精度不匹配,进而降低模型整体的计算精度和收敛速度.参照SIMPLE算法,推导出了能够在同位网格下采用有限分析法求解的一般曲线坐标系中的水位控制方程,实现在同位网格下采用有限分析方法求解全部控制方程的同精度算法,避免了交错网格,提高了计算精度,加快了收敛速度.运用于实际工程,计算结果与实测值基本吻合.     

大型泵站引水河道流场的数值模拟

应用正交曲线坐标系下的二维水深平均数学模型对大型泵站的引水河道流场进行了数值模拟 .采用Pois son变换生成正交网格 ,用四边形插值方法生成计算网格的底高程数据 ,并用SIMPLEC方法求解离散方程 .由该模型计算出的金口泵站引水河段的流场图及各断面垂线平均流速分布与物理模型试验的成果较为一致 .     

涡轮冷气掺混数学模型的研究

本文建立了涡轮冷气掺混的数学模型,推导了考虑冷气掺混的气动热力学方程,并在非正交曲线坐标系下进行了展开,为计及冷气掺混的涡轮内流场的数值计算奠定了理论基础。     

二维正交数值网格生成的解析——数值势流理论方法

本文运用新近势流理论研究成果,生成二维正交数值网格。在该网格构成的二维正交曲线坐标系下,可直接求解控制方程,其中拉梅系数为已知值——势流流速的倒数1/U。本文方法收敛性好,收敛速度快,运算量小。文中以连续弯道和长江某河段为例,生成数值网格,其结果令人满意.     

大型水轮发电机组轴系扭振的分岔和稳定域分析

应用拉格朗日－麦克斯韦方程建立大型水轮发电机组数学模型，研究该系统平衡位置的稳定性和局部分岔，进一步证明轴承扭振不会发生Hopf分岔，利用构造李雅普诺夫函数对稳定域进行估计，并对三峡大型水轮发电机进行数值仿真。     

“混凝沉淀-人工湿地”处理绿色建筑中水正交试验

采用“混凝沉淀-人工湿地”工艺处理绿色建筑优质杂排水,混凝沉淀预处理的正交试验结果表明,出水BOD5与容积负荷（Nv）、温度（T）、PAC加药量（ρ）之间符合一次线性回归正交方程：BOD5=2．05Nv-0．41T-0．82ρ＋38．9。人工湿地后处理的正交试验结果表明,出水BOD5与人工湿地面积负荷（NA）、温度（T）符合一次线性回归正交方程：BOD5-NA-0．32T＋12．2。以试验结果的2项回归正交方程为基础,结合绿色建筑不同季节的中水用水量需求,构建了组合工艺的工程投资经济最优化模型,可用于组合工艺处理绿色建筑优质杂排水回用于市政杂用水的中水处理规模确定,预测中水处理效果,指导该工艺的稳定高效运行。     

基于LES模型的水轮机三维非稳定湍流及压力脉动数值模拟

本文基于N—S方程和大涡模拟（LES）模型，采用贴体坐标和四面体网格系统和SIMPLE算法，较准确地对混流式水轮机内部三维非稳定湍流流动及其尾水管内的旋涡压力脉动进行了数值模拟。     

达里厄风力机恶劣工况下气动特性的数值模拟

以一台具有三个叶片的达里厄风力发电机为例,分析了不同相位叶片的受力特点;基于Fluent软件,采用雷诺时均N-S方程和k-ωSST模型,结合MRF旋转坐标系技术对垂直轴风力发电机进行了二维数值模拟,研究了该垂直轴风力机的风轮扭矩的周期性变化规律,确定了一个旋转周期内的恶劣工况。通过对恶劣工况下不同来流风速和转速时的瞬态数值模拟获得了其流场特征。研究表明:叶片之间的干扰和风轮的气流泄露将在不同程度上影响风力机的性能,并模拟计算了增加叶片后的扭矩变化规律。