振荡叶栅粘性非定常绕流计算的双时间法

通过求解雷诺平均Navier-Stokes方程，借助运动网格技术，进行了二维振荡叶栅粘性绕流的数值模拟。成功地引入了双时间方法来处理这种振动物体的非定常流动问题，在确保时间／空间精度的前提下，大大加速了计算过程。在双时间法的虚拟时域推进中，采用了高效的多重网格技术，使得双时间法的优势得以充分发挥。所给出的几种二维振荡叶栅非定常绕流的算例，其计算结果与已发表的数据吻合程度良好。     

振荡三角翼非定常气动特性的数值模拟

以欧拉方程为基础，采用有限体积方法，建立了用于进行非定常流动模拟研究的计算方法。文中引用了变系数的残值光顺方法，在保证原求解方程二阶精度的前提下，使得计算效率提高了近１０倍。利用所建立的方法对绕尖锐前缘三角翼作大振幅振荡的非定常旋涡流动进行了模拟计算，收到了良好的计算效果。     

运用非定常DES方法数值模拟三角翼大迎角流动

发展了一种可以有效模拟三角翼大迎角流动中旋涡破裂现象的脱体涡数值模拟(DES)方法.该方法以非结构混合网格上的雷诺平均N-S方程(RANS)求解方法为基础,引入全隐式双时间格式实现二阶精度的时间离散,通过对Spalart-AUmaras一方程湍流模型中的距离因子进行修正使DES方法在近壁面表现为RANS的特征,在远离物面处体现大涡模拟(LES)中亚格子尺度模型的作用.在此基础上,同时运用基于Spalart-A11maras湍流模型的RANS方法和DES方法对ONERA 70°后掠三角翼在大迎角情况下的非定常分离流动进行了数值模拟,并将两者的计算结果与相关文献中的数值结果和实验结果进行了对比分析.结果表明:与RANS方法相比,DES方法可以更真实地模拟出高雷诺数下三角翼主体分离旋涡破裂后的非定常流动特征.     

渠道非定常流动的一种二阶高性能数值格式

对非线性双曲型方程式的ＴＶＤ格式坡度限制函数作了分析讨论．根据矢通量差分裂技术推导了任意断面形状、底坡为常数、有摩擦的渠道非定常流的一种二阶精度、无振荡差分格式．给出的算例与解析解符合，比一阶格式有明显改进     

渠道非定常流动的一种二阶高性能数值格式

对非线性双曲型方程式的ＴＶＤ格式坡度限制函数作了分析讨论。根据矢通量差分裂技术推导了任意断面形状、底坡为常数、有摩擦的渠道非定常流的一种二阶精度、无振荡差分格式。给出的算例与解析解符合，比一阶格式有明显改进。     

不同后倾角三维车辆的尾迹非定常流动分析

为了控制车辆气动力和噪声,基于热线风速仪将流动与频谱法、相关分析方法结合,对不同后倾角(0°,25°和35°)的三维车辆尾迹非定常流动进行试验研究。0°模型主频数为2个,对应流向和侧向涡脱落作用;25°模型主频数为4个,对应流向涡脱落及其共振作用、C柱涡和斜背动态分离作用;35°模型主频数为3个,对应C柱涡和上、下流向涡脱落作用。结果表明,模型间存在差异的原因是后倾角的不同使得流动分离位置、斜背流动、C柱涡产生差异,进而导致主频数及其表征的非定常流动结构、空间分布规律不同。     

基于变形网格技术的翼型结冰数值模拟研究

翼型结冰的过程实质上是其外形随时间改变的过程。对于结冰的数值模拟,计算网格必须随着翼型外形的改变而相应的变化。文章利用非定常N-S方程模拟翼型结冰增长的过程,使用基于无限插值法(TFI)的变形网格技术生成非定常计算的网格。变形网格技术是在初始网格的基础上将物面的变化通过插值均匀分布到场内网格点,该方法能够最大限度地保留初始网格特征,而且生成过程与初始网格不相关。非定常计算利用上一次结冰的流场为初值,而不用从初场重新开始,而且变形网格技术生成网格也远远比求解椭圆型方程快,总的计算时间大幅减少。为了验证方法的有效性,文章对NACA0012进行了结冰数值模拟,计算结果与参考文献的实验和计算结果吻合。     

一种隐式时间算法在非结构混合网格粘性流动计算中的应用

进行了一种隐式时间算法在非结构混合网格求解粘性流场中的应用研究，采用计算量较小的中心有限体积格式对N-S方程进行空间离散，运用通量线性化假设和最大特征值方法进行雅可比矩阵分裂来实现隐式高斯-赛德尔时间迭代，并利用作者提出的自适应当地时间步长和隐式残值光顺等措施加速收敛。以M6机翼和DLR-F6带发动机短舱的翼身组合体2种外形的跨音速流场为数值算例，计算结果表明：改进的非结构混合网格粘性流场隐式求解算法具有精度好、效率高的特点，可用于激波——附面层干扰、飞行器部件干扰等多种复杂流动的计算。     

带前置导叶离心压缩机非定常流动的数值模拟

利用CFX对无导叶和前置导叶大预旋角度下离心压缩机内部流动进行了数值模拟,分析了叶轮表面的压力分布规律.前置导叶正预旋40°的非定常流动计算结果显示,导叶及叶轮表面均发生了流动分离,导致流场内产生了较大的压力波动,波动主频率为2 422 Hz,叶轮流道内旋涡的周期性发展是导致叶片表面压力波动的主要原因.     

考虑进口温度畸变的涡轮级非定常流动数值仿真

为更好地预测涡轮级非定常流动特征,以准确分析进口温度畸变对下游叶排产生的影响。本文基于有限差分法开发了多级涡轮非定常流动数值求解器,通过试验数据验证其准确性和可行性,利用该求解器针对进口温度畸变进行了单级涡轮非定常流动数值仿真。以某单级高压涡轮作为研究对象,改变进口总温分布条件,设计了在进口总温均匀分布、总温沿径向不均匀分布和涡轮进口存在热斑3种方案下,进口温度畸变对马赫数、叶片热负荷等因素产生的影响,以及高温气流迁移路径的变化规律。结果显示,进口温度畸变对单级涡轮内部流场的影响不大,进口温度径向不均匀分布会导致导叶径向中上部分出现带状高温区域,在60%叶高处的导叶前缘温度最高。这种现象会因热斑的存在而加剧,在同一周期内进口温度畸变不会造成导叶表面最高温值的大幅度变化。主流气体在涡轮流道作加速运动,热斑由椭圆形逐渐变窄,温度降低,在导叶尾缘与脱落涡相互作用,气体受挤压边缘呈现锯齿状。动静交接面后,在动叶前缘和动叶压力面热负荷较为显著,并且在同一周期内进口温度畸变会使动叶表面的最高温值在一定范围内变化,在涡轮流道内进口温度畸变不会使高温气流在径向方向上的发生较大的偏移。     

微尺度矩形管道中气体滑移流的三维数值分析

采用有限体积法计算了微尺度矩形管道中的气体三维流动,在计算中考虑了气体的可压缩性.当K nudsen数处于10-3和1-0 1之间时,稀薄效应造成气体与管壁面间的相对滑移和温度跳跃.数值分析结果给出了速度滑移边界条件对管道质量流量的影响.     

同轴圆柱间旋转流动Taylor-Couette流的数值模拟

关于同轴圆柱之间的旋转流动的Taylor-Couette流是一种典型的旋转流动问题,在润滑理论和工程实践中有广泛的应用。这种流动随雷诺数的增大,在从稳态层流发展到湍流的过程中,表现了一些典型的非线性动力学行为,因此对它的研究具有重要的理论意义和应用价值。利用有限元方法对同轴圆柱间Taylor-Couette流进行数值模拟.轴对称的旋转流动分歧现象被发现,展示了数值模拟结果。     

Navier-Stokes方程预处理方法及其对翼型绕流数值模拟的应用

在与定常方程相容的情况下,通过对N av ier-Stokes方程的时间导数项实施Cho i及Turkel矩阵预处理,发展了适用于低、亚、跨声速粘性流动的有效的预处理方法。对预处理后的控制方程采用了Jam eson格式进行有限体积空间离散和Runge-K utta显示时间推进求解,以及采用了FA S多重网格方法加速收敛。对RAE 2822、GAW-1等不同类型翼型进行了低速和跨声速流动的数值模拟。算例表明:Cho i预处理方法和Turkel预处理方法均有效改善了时间推进方法对低马赫数流动计算的收敛性,而且提高了计算精度;预处理方法同样适用于跨声速非线性流动的计算,且表现出了一定的加速收敛效果。     

模拟无限长梁的功率流强度测量

功率流方法是２０世纪８０年代末才引进我国的一门新技术．经过大量的理论研究和多次实验,提出了无限长梁的新模型．实测表明模拟效果较好．     

不可压定常湍流数值模拟的预处理方法

本文探讨了一种求解二维原始变量湍流模型方程组的预处理的方法。依据这种预处理方法，采用交错网络和对角化隐式近似因子分解格式就驱动方驱动腔进行了数值模拟。数值结果表明，这样的预处理可适当放宽时间步长，加快数值的收敛     

水轮机流道三维粘性流数值计算模型

水轮机流道内的三维粘性流数值计算模型是建立在雷诺平均的Ｎａｖｉｅｒ － Ｓｔｏｋｅｓ 方程的基础上,采用ｋ － ε紊流模型封闭方程,进行贴体坐标变换以提高计算精度．用有限体积法在非交错网格上对方程进行离散,对贴体坐标系中控制界面上的速度进行特殊加权处理,可有效地避免压力波动现象     

微型扑翼绕流的N-S方程数值模拟

基于广义无限插值理论生成了适用于模拟微型扑翼粘性绕流的三维C-0型网格,应用有限体积法结合双时间推进技术求解了微型扑翼在低速、低雷诺数下的粘性绕流.控制方程采用预处理后的三维可压缩非定常N-S方程组,有效地克服了低速流动条件下求解常规可压缩N-S方程遇到的刚性问题.通过与参考文献结果的比较验证了文中方法的正确性,并研究了扑翼相关参数对其气动特性的影响.文中所得到结论对扑翼的气动设计具有指导意义.     

一种非定常不可压N—S方程的不等阶插值FDSD解法

给出了N—S方程的一种新的不等阶插值FDSD离散格式．该格式在混合元基础上仅仅加入速度迎风,速度和压力采用不同的网格．即在流线方向上只添加速度梯度的黏性摄动项,速度和压力采用不等阶插值,速度插值函数比压力的高1次,并在时间方向上采用Crank—Nicolson离散,提高解在时间方向上的精度．对非线性项进行直接线性化,避免迭代求解非线性方程组,显著地节省了计算时间．由于采用N—S方程的原参数形式,这种格式可以直接推广到三维情形．使用Visual C＋＋编制计算机程序,使用算例进行数值试验,检验了算法的有效性．     

平面Poisseuille流动数值模拟方法的改进

改进了二维Navier－Stokes方程的谱方法求解过程．对于其中的四阶常微分方程研究出一种较有效的求解方法，既保证了相当高的精度，又有较快的求解速度．我们采用此方法计算了Tollmien-Schlichting波的发展过程．数值结果与理论值基本一致，证明该方法是行之有效的．     

带副翼三维机翼粘性绕流计算的嵌套网格方法

严格考虑副翼端面和机翼切口流动而运用嵌套网格方法,生成了带副翼三维机翼的计算网格。流场计算采用雷诺平均Navier-Stokes方程和Johnson-King湍流模型。数值计算结果与实验值吻合很好。