方柱绕流CFX三维数值模拟

该文利用计算流体力学软件CFX,对恒定来流条件下黏性不可压缩流体的圆柱和方柱绕流进行了数值模拟。采用有限体积法和SIMPLE计算方法,求解不可压缩Navier-Stokes方程。首先开展雷诺数(Re)等于100和300时的圆柱和方柱绕流问题的二维数值模拟,分析比较了网格大小和时间步长对模拟结果的影响,并比较了不同柱体情况下的流体流动的差异性。进而对Re=100、300时方柱绕流问题进行了三维数值模拟,重点分析了各截面上阻力和升力系数、Strouhal数以及涡量特性与二维结果的差异。发现Re=300时,周向压力、速度场和涡量场与Re=100时相比存在明显的三维特性,并且由于二维流动结构发展成三维流动结构时需要消耗能量,导致三维的阻力升力系数计算结果均小于二维计算结果。研究表明,该文的数值结果与文献结果吻合良好。     

高雷诺数下圆柱绕流与大振幅比受迫振动的数值模拟

利用CFD方法,研究较高雷诺数下圆柱绕流及圆柱大振幅比横向受迫振动特性。在Navier-Stokes方程和k??湍流模型的基础上,对圆柱绕流分别进行了二维与三维的数值模拟,得到了圆柱绕流的升力系数和漩涡发放频率数等结果。研究结果表明,三维模拟的升力系数均小于二维模拟结果。利用Fluent的动网格技术进行大振幅比圆柱横向受迫振动的研究,得到圆柱在不同振动频率时的升力系数及漩涡发放规律和圆柱在特定振幅及频率下的"锁定"区间。     

六附属旋转小圆柱对主圆柱绕流特性的影响

基于计算流体动力学方法,对雷诺数Re=200条件下,六附属旋转小圆柱与主圆柱体二维绕流进行了数值模拟.考虑来流攻角(θ=0°-60°)与附属圆柱旋转速率(α=0.0-2.0)两个关键参数对主圆柱体流体力系数,以及流场特性的影响,最后分析了附属圆柱临界转速与来流攻角之间的变化.结果 表明:来流攻角和附属圆柱旋转速率的变化...     

近底水平圆柱振荡绕流的三维数值模拟

在Honji和Sarpkaya等人的实验研究中发现，绕圆柱的振荡流并不是简单的二维流动，而是存在复杂的三维流态。本文用有限元方法求解原始变量的Navier-Stokes方程，模拟了Re数为392、Kc数为2时正弦振荡流绕平面附近圆柱的流动。分析了三维流场结构的特点，并分析了平面边界对尾流结构的影响。     

直径变化对三圆柱绕流的影响

数值研究了直径变化对三圆柱绕流的影响.在上游布置一个直径在d/D=0.15～2.0范围变化的圆柱,再以并列形式布置两个直径为D的圆柱.用有限元法对不等直径三圆柱的二维绕流进行数值模拟,分别求出在不同直径比下的流场分布和各个圆柱的升、阻力系数以及Strouhal数.结果发现:在直径比的变化过程中,流场可分为五类;升、阻力系数和Strouhal数的变化都有一定规律.     

特征线算子分裂有限元的圆柱绕流大涡模拟

为研究圆柱绕流流场特性,将大涡模拟与特征线算子分裂有限元相结合,建立了大涡模拟特征线算子分裂有限元模型,对单圆柱和串列双圆柱绕流问题进行了数值模拟,所得结果与现有研究结果吻合较好。模拟结果表明:对单圆柱绕流,随着雷诺数的增大,圆柱近尾流区上下交替的涡旋逐渐靠近通过圆柱几何中心的水平线,且涡脱落位置逐渐靠近圆柱。对Re=1 000的串列双圆柱绕流,临界间距在圆柱直径的2.25~2.5倍之间;当两圆柱间距小于临界间距时,上游圆柱后方无明显涡旋脱落,间隙处压力较稳定;大于临界间距时,有涡旋脱落,上游圆柱尾流区上下表面交替出现强负压区。     

低雷诺数60°交叉双圆柱直接数值模拟研究

交叉双圆柱在工程应用中较为广泛.为了解决交叉双圆柱绕流问题,该文应用OpenFOAM开源代码对Re=200,不同间隙比G(间隙/直径,G=0.5,1,2和4)条件下60°交叉双圆柱流场进行了直接数值模拟(DNS)研究,得到了两圆柱的时均阻力系数,斯特劳哈尔数(St)以及间隙附近的流线图、涡量图和Ω涡识别图.研究表明,随...     

均匀流中矩形排列圆柱桩群阻力测试研究

为解决港口码头工程中圆柱桩群的水流绕流阻力计算问题,以指导涉及圆柱桩群的物理模型试验和数值模拟计算等科研工作,在归纳总结已有的科学研究成果的基础上,通过先进的测力设备和较为科学的悬浮测力法,对有限深度均匀水流中圆柱群绕流进行了阻力测试研究。通过对测试数据的科学分析,得出了圆柱阻力系数CD与雷诺数Re的关系曲线及横向排列两圆柱的阻力特性规律和沿水流流向排列两圆柱前柱对后柱阻力的遮流影响规律,并继而归纳出较为准确的无迎流角矩形排列圆柱桩群阻力计算经验公式。     

近壁水平圆柱绕流漩涡特性流场计算

该文运用计算机数值模拟了均匀流绕固定圆柱的流场.对3种模型进行了分析,分别是:孤立圆柱绕流、串列双圆柱绕流和并列双圆柱绕流.实验中主要模拟了雷诺数为20、40和100时的绕流流动,并得到流场的速度等值线图、速度欠量图和流线图.计算结果发现:当雷诺数为40时,流场有明显变化,有趋势但并没有形成明显的卡门涡街.     

用SST-DES和SST-URANS方法数值模拟亚临界雷诺数下三维圆柱绕流问题

基于剪切应力运输(shear stress transport,SST)的分离涡模拟(detached-eddy simulation,DES)在近壁面的流动区域采用SST模型,而在其他区域采用亚格子模型求解流场。本研究中分别应用SST-DES和SST-URANS方法对亚临界雷诺数Re=3900下的三维圆柱绕流进行了数值模拟,比较分析了两种数值方法下圆柱表面的时均压力分布、圆柱后方的漩涡脱落特征、圆柱下游流场的时均速度剖面分布等,并将数值模拟结果同前人物理试验比较,结果表明SST-DES方法在亚临界雷诺数下的三维圆柱绕流数值模拟问题上比SST-RANS方法具有更好的效果。     

湍流数据库分析及低维动力系统建模理论研究进展

本文首先概述湍流低维动力系统的理论与实验背景，分析ＰＯＤ方法的优、缺点，及其数学基础和发展。然后，着重介绍流动数据库分析及建立低维动力系统的优化理论。     

基于LES方法圆柱绕流三维数值模拟

该文采用计算流体软件CFX5中Large-eddy simulation(LES)模型计算了均匀流场中三维圆柱绕流的水动力特性。使用有限体积法对三维N-S方程进行求解。数值模拟着重研究了高雷诺数时展向各截面的压力、阻力、升力及涡管特性。数值计算结果表明:展向各截面柱体受力关于中截面对称且小于二维情况,柱体周围流场呈现明显的三维特性。     

Three‐dimensional flow dynamics around deflectors

Many river rehabilitation projects to enhance the aquatic habitat focus on the creation of pool and riffle habitat by the implementation of flow deflectors, with various degrees of successes and failures. A more comprehensive understanding of the complex three‐dimensional flow dynamics that induces scour around instream structures is required for a more effective design. The objective of this study is to examine the three‐dimensional mean and turbulent flow characteristics around paired flow deflectors for various types of deflector design in a laboratory flume. Three deflector angles (45°, 90° and 135°) and two deflector heights (with flow under and over the deflector height) were tested over a smooth (plexiglas) bed and a sand bed. Three‐dimensional velocity measurements were taken with an acoustic Doppler velocimeter at several planform positions at two heights above the bed. Results show that the 90° deflectors create the most important disturbance in the mean flow field, in turbulence intensity and bed shear stress. There is, however, a marked difference in the spatial distribution of the mean and turbulent parameters over a mobile bed and over a smooth, fixed bed. This stresses the importance of understanding the feedback between bed topography and flow dynamics and limits the applicability of conclusions drawn from plane bed experiments to natural rivers. Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd.     

A FINITE ELEMENT AND BOUNDARY ELEMENT METHOD OF NUMERICAL SIMULATION OF TWO DIMENSIONAL AND TWO PHASE FLOW

ＡＦＩＮＩＴＥＥＬＥＭＥＮＴＡＮＤＢＯＵＮＤＡＲＹＥＬＥＭＥＮＴＭＥＴＨＯＤＯＦＮＵＭＥＲＩＣＡＬＳＩＭＵＬＡＴＩＯＮＯＦＴＷＯＤＩＭＥＮＳＩＯＮＡＬＡＮＤＴＷＯＰＨＡＳＥＦＬＯＷＦａｎＪｉａｎｇ；ＱｕＤｅ－ｂｉｎ；ＺｈａｎｇＺｉ－ｘｉａｎｇ（Ｑｉｎ...     

一种简洁有效的河道平面二维流动数值模型

本文提出了一种简洁有效的河道平面二维流动数值模型。模型采用跟踪河道中心线走向的正交曲线坐标系，曲线网格可用代数方法直接生成。这种河道正交曲线网格较好地适合了河流的形态特征及流动特性，模型基于显式有限差分，利用水面回算消除不稳定性。并使模型在空间和时间上均达到二阶精度。模型采用显式非恒定流渐近迭代法计算河流恒定流场，为了有效地抑制非线性不稳定性发展，二维模型初值由准二维计算结果提供。本文针对弯道水槽试验成果。多体绕流，边池回流和天然山区河流情况，对数值模型进行了测试和验证。结果表明，模型具有较强的模拟复杂流态的能力。     

表孔门槽的空化特性分析

表孔门槽与二维凹槽在水力特性上有很大的差异，这决定了它们在空化特性上也有所不同.由于流动形式和堰面曲率的影响，表孔水流往往在堰面上压力低、流速高；在门槽底部，由于压差的作用，槽内旋涡常常随绕流从下游角隅绕出槽外.堰面、涡心以及绕流区的交汇，使压力剧烈下降，极易在门槽下游边墙底部发生混合型空化，其初生空化数远大于水洞中二维凹槽的初生空化数，应在设计中引起重视。     

丁坝群近体流动结构的可视化实验研究

本文介绍了用颜料示踪和最新的油膜技术对流动进行可视化记录以研究淹没丁坝群的近体流场分布的试验结果。结果表明绕丁坝的近场流动具有强三维非恒定特性，表现在坝后振荡回流区的形成和坝顶表面波的生成。在坝头的分离区，流动加速并伴有二次回流，形成该处冲刷的水力学条件。在深淹没条件下丁坝后面主回流区的形成主要受制于坝顶的绕流，以垂向方向的回流为主，同时也受到坝头侧面分离流的影响，产生水平方向的倾斜和扭转。颜料示踪捕捉到丁坝近体的瞬间三维流动形态，油膜照片则清晰地显示出了床底及侧壁的旋涡大小及位置。     

热泡数值研究

本文对二维热泡的演化过程进行数值研究，所采用的湍流封闭模式为双方程k-ε方程。数值结果表明：无量纲时间大于10后，流动与混合特性均符合自相似关系；热泡流场可分两区。混合区中示踪剂浓度场呈双峰肾形、湍流脉动强烈、旋流含一对涡眼，而外区示踪剂浓度为零、流动有势且符合偶极子模型；热泡流的附加等效质量系数近乎1，自相似阶段热泡的宽高比约为1.45。所得热泡扩展率和混合率亦与实验数据相符。     

丁坝布置方位角对河道水流流态的影响分析

采用数值模拟的方法研究不同布置方位角下丁坝群的近体流场分布情况。结果表明绕丁坝的近场流动具有强三维非恒定特性。下挑丁坝对水流流态影响较小,正挑或上挑的丁坝有利于促使泥沙在坝裆之间快速落淤,同时有利于集中水流,壅高水位。该文对丁坝的正确布置形式以及坝址周围河底、堤防的维护具有指导意义。     

两维两相流数值模拟的有限元与边界元解法

两维两相流数值模拟是油藏数值模拟领域内需要进一步研究的课题。本文针对多孔介质内两相流体的平面渗流问题，给出了一种精度较高的边界元方法和三角剖分的有限元方法联立求解方法，得到好较好的结果，为两维两相流数值模拟研究提供了又一途径。