Ghost Fluid方法在运动边界射流问题数值模拟中的应用

把解决多物质流问题的Ghost Fluid方法应用到具有运动边界的单物质流的数值模拟中去,结合求解界面追踪问题的Level-Set方法,提出了有效求解运动边界问题的虚拟流体算法,用数值模拟重现了"声学整流"效应现象,并用等压装配法解决了发生在流体和活塞界面上的"Ovetheating"效应.数值实验表明:水平管道的长度和活塞振动频率是射流形成的关键因素,数值实验中如果频率和长度设置合理,则理想气体在做简谐振动的活塞驱动下,可以产生稳定的射流.     

ＧｈｏｓｔＦｌｕｉｄ方法在运动边界射流问题数值模拟中的应用

把解决多物质流问题的ＧｈｏｓｔＦｌｕｉｄ方法应用到具有运动边界的单物质流的数值模拟中去，结合求解界面追踪问题的Ｌｅｖｅｌ Ｓｅｔ方法，提出了有效求解运动边界问题的虚拟流体算法，用数值模拟重现了“声学整流”效应现象，并用等压装配法解决了发生在流体和活塞界面上的“Ｏｖｅｒｈｅａｔｉｎｇ”效应．数值实验表明：水平管道的长度和活塞振动频率是射流形成的关键因素，数值实验中如果频率和长度设置合理，则理想气体在做简谐振 动的活塞驱动下，可以产生稳定的射流．     

蒙特卡罗法对射流泵模型内部流场的数值模拟

阐述了蒙特卡罗法的主要思想和原理,说明了用蒙特卡罗法求解二维对流扩散方程过程以及在计算机上的实现.最后,对射流泵模型用蒙特卡罗法进行内部流场数值模拟,模拟结果符合实际,为以后研究射流泵内部流场增加了一个全新的方法.     

三维对流扩散方程27点加权自动迎风格式蒙特卡洛解及其应用

为了研究三维对流扩散方程在高雷诺数情况下的合理解法,采用在高雷诺数情况下保持自动迎风与斜迎风特征的27点加权自动迎风格式对方程进行离散,并采用蒙特卡洛法求解;通过与一般差分法进行比较得知,该计算方法具有优势且结果较为可靠,后将其应用于高雷诺数下河流侧向和底部排污数值模拟.结果表明,27点加权自动迎风蒙特卡洛方法易于解决三维对流扩散问题,且可以接受高雷诺数的考验.该方法可以广泛应用于流体三维流动及任意曲线坐标网格.     

基于LES-VOF模型的燃油射流雾化过程模拟

基于大涡模拟湍流模型和流体体积法对燃油在喷孔内部的流动和近嘴区域的射流雾化过程进行了数值模拟,运用大涡模拟方法求解气液相的湍流流场,运用流体体积法追踪气液两相流体的界面。模拟结果展现了喷雾初始阶段油束尖梢形成的＂蘑菇头＂形态及其破碎机理,验证了K-H不稳定波的增长是导致射流雾化的原因。深入分析还发现射流表面初始扰动源是液体内部湍流扰动和喷孔出口处边界层松弛共同作用的结果。     

壁面两相射流F-2色噪声模型的比较计算

使用F-2色噪声的扩维法和统一色噪声法模型,运用有限解析/Monte-Carlo数值模拟方法,对壁面射流两相流进行动数值模拟,并进行对比分析.两种方法对颗粒平均速度,颗粒脉动速度的计算值基本吻合.计算表明,两个模型中,有包含λij的扩散项和τ对对流项的修正对颗粒平均速度计算影响不大,而在计算颗粒脉动速度时,τ对对流项的修正是有效的.     

排放角度对平面负浮力射流的影响及射流远区特性分析

采用κ-ε湍流模型和混合有限分析算法,对静止环境中多排放角度的平面负浮力射流进行了数值模拟,分析了射流角度和出口密度弗汝德数对负浮力射流特征量的影响,给出了考虑排放角度的最大上升高度计算公式.分析了垂直射流的远区特性,高密度流体以异重流形式向下游流动.     

槽流场中被动粒子运动的格子Boltzmann数值模拟

建立了槽流层流场中被动粒子作对流扩散运动的格子Boltzmann模型;数值模拟了被动粒子的纯扩散运动以及在Poiseulle流中的对流扩散运动;给出了粒子纯扩散运动的浓度分布以及对流扩散运动时的扩散系数;说明了扩散系数与流体平均速度的平方成正比,该结果与Taylor扩散理论相一致。文中给出了Pe数与浓度分布的关系,所得结论对工程应用有指导意义。     

液态金属充填铸型的数值模拟

应用数值计算方法，通过求解Ｎ—Ｓ方程；并运用质点漂移法（ＭＡＣ）确定充填铸型过程中变化的流体表面形貌，对液态金属充填铸型时这一复杂的流动现象进行了仿真模拟．     

液态金属充填铸型的数值模拟

应用数值计算方法，通过求解Ｎ—Ｓ方程；并运用质点漂移法（ＭＡＣ）确定充填铸型过程中变化的流体表面形貌，对液态金属充填铸型时这一复杂的流动现象进行了仿真模拟．     

3D流场数值粒子跟踪的误差分析

在可视化的数据流模型中引入误差处理,对3D流场的数值粒子跟踪进行误差分析。针对Runge Kutta方法的粒子跟踪,讨论了局部误差控制方法,同时采用Richardson外推、改变单步误差容限重复积分等方法来估计全局跟踪误差,最后给出了几种误差可视化方法。误差可视化结果图像清楚地反映出了粒子轨迹的可信度。     

Powder Mixing Simulation Using Random Walk Model in Eco-material Preparation

The eeo-materiol composition is not well-distributed in preparation. The eeo-material samples were taken for computer image analysis, and its particle numbers and appearance parameters were meusured.Based on the mechanism of connective mixing and diffusion , the panicles distribation was sinndated by a computer using the ramdom walk with Levy flight. The results show that the eco-material microstrtwture simtdated by a computer has idealized porous structure. The particles distribation has a cluster characteristic that changes with the different size and number of particles in Levg flight trajectory. Eawh cluster consists of a collection of clusters and stows a stncture of self-similar cluster, hence presents a wall-defined fractal property. The results obtained from SEM observation are in good agreement with the numerical simulations, and show that the comective mixing presents in the Levy flight wall.     

漫反射下多层参与性介质内的耦合换热

用控制容积法结合射线踪迹法研究了辐射与对流边界条件下,三层参与性介质复合层内的瞬态耦合换热,吸收、发射性复合层的两侧表面及内部各层间的交界面均为半透明漫反射,采用射线踪迹法建立了一层和二层辐射传递模型;通过跟踪辐射能量,导出三层参与性介质内的辐射传递系数,将辐射源项用辐射传递系数表示,应用Aatankar方法将辐射源项式线性化,采用三对角阵算法求解线性化方程组即可得瞬态温度场,考察了对流换热系数、吸收系数对三层复合层瞬态耦合换热的影响。     

用晶格玻尔兹曼方法研究粒子在脉动压差下的运动

用晶格玻尔兹曼方法模拟脉动流场的形成过程中,发现脉动流场也是一个个的闭合环,但是由于受到入口脉动压差影响,涡流场不是一个完全稳定状态,而是在不断波动变化的.基于最近点法模拟单个粒子在涡流中的运动情况,发现粒子在涡流场中的运动呈现波动的形式,受到入13压强周期性扰动的影响,粒子的水平速度、竖直速度、角速度也呈周期性变化.     

一维对流扩散方程的迎风变换及其有限元解

提出了两种迎风变换函数．利用这种变换函数将一维对流扩散方程进行变换，得到等价的扩散方程．然后使用有限元（ＦＥＭ）求解等价的扩散方程，得到对流扩散方程的数值解．计算成果表明，用这种方法计算．可突破网格Ｐｅ≤２的界限，可求得较大和更大的Ｐｅ数情况下的数值解．解的精度和收敛性是令人满意的．     

垂直管道浸取器内悬浮液中分散相流动模型的研究

采用颗粒示踪、光电检测、微机采集数据来研究垂直管道浸取器内液固两相流中分散相的流动模型．选用扩散模型，但流速需用分散相的真实流速．将检测的电压应答值换算成浓度应答值，用矩阵法求出理想脉冲应答，然后用非线性回归求取直管段的混合扩散系数，并作关联．     

层状盐岩小井间距双井水溶造腔流场相似模拟研究

为解决层状盐岩单井水溶造腔过程中建槽周期长,提管工艺复杂等问题,开展层状盐岩小井间距双井水溶造腔技术研究。拟采用选定物理法建立相似试验平台,探讨小井间距双井水溶造腔流场及浓度场特征,揭示双井水溶溶腔腔体扩展与流场的联系。结果表明：双井水溶造腔过程中腔体流场可以划分为4个区域：边界溶蚀区、浮羽流区、对流扩散区和底部饱和区,各个区域相互影响。浮羽流区是驱动流体运移的关键区域,根据浮羽流区流场特征建立相应的流场模型;根据宏观流动特征,对流扩散区分为强扩散区和弱扩散区;边界溶蚀区对双井水溶溶腔腔体扩展有显著影响;饱和区示踪特征不明显但浓度分层明显。通过对比分析双井造腔和单井造腔模型试验结果,发现双井水溶造腔工艺有利于盐穴建槽期,研究为小井间距双井水溶造腔技术的应用提供一定的理论基础,对盐穴储气库的优化建造具有重要意义。     

松花江流域水环境化学耗氧量模拟及参数分析

为进一步探讨松花江流域佳木斯段COD降解特性,利用水团追踪及罗丹明B示踪实验,采用水质数学模型分析结合水团追踪实测数据,重点研究佳木斯江段平水期和冰封期的COD模型,识别相应特征参数,验证模型的有效性．结果表明:通过罗丹明B示踪实验分析,确定了松花江佳木斯段横向扩散系数为0.41 m²/s,纵向扩散系数为43.51 m²/s;水团追踪实验方法确定了松花江佳木斯段COD衰减系数K(20)=0.188;对松花江佳木斯段COD模型参数进行了温度参数修正K(T)=0.188×1.109 8T-20．松花江佳木斯江段的实测结果和模型模拟结果误差在10％以内,证明了模型应用和所获得参数的有效性．     

搅拌混合机理与设计研究

根据流体动力学理论和试验分析,研究湍流条件下的搅拌混合动力学问题。混合是在强制对流作用下经过主体对流、湍流扩散和分子扩散,最终达到分子级均匀混合。湍流条件下,湍流扩散主导宏观混合,分子扩散主导微观混合,而混合时间由宏观混合主导,G和knT可作为搅拌混合效果的综合设计参数,并通过试验分析进一步证实了该参数的可行性。     

基于拉格朗日粒子追踪的河流-洪泛区水流交互关系研究

为了获得洪水期主槽-洪泛滩地系统内水流交互关系,以美国内华达州塔基河迈卡伦河段为研究对象,采用拉格朗日粒子示踪方法获得了在强、弱2种漫滩条件之下,粒子的运动轨迹、停留时间分布及空间维度上的交换频率等特点.分析结果表明,高流量有效促进了主槽水流向侧向滩地传播的范围,并且流量越大,水流在系统内的平均停留时间越短,且参与系统内水流交换的水量占总过流量的比重越大;此外,流量对不同水体间粒子发生单次交换所需行走的纵向距离影响显著,大洪水时不同水体整体交换更强烈,但局部交换相对而言弱于小洪水情况,本研究方法和结论可以为河流系统的改造和修复提供参考.