混流式模型水轮机整体三维粘性流动计算

计算机和流动解析技术(CFD)的进步，三维粘性流动数值模拟逐步被应用于水轮机系统的设计和改造。本在雷诺时均N-S方程基础上，采用有限体积法和κ-ε双方程紊流模型，计算了混流式模型水轮机整体三维粘性流动。通过三维粘性流动计算，获得了模型水轮机各过流部件的速度、压力分布，进而预估了模型水轮机的效率，并与模型试验结果进行了比较。     

THE FINITE VOLUME PROJECTION METHOD WITH HYBRID UNSTRUCTURED TRIANGULAR COLLOCATED GRIDS FOR INCOMPRESSIBLE FLOWS

In this article a finite volume method is proposed to solve viscous incompressible Navier-Stokes equations in two-dimensional regions with corners and curved boundaries. A hybrid collocated-grid variable arrangement is adopted, in which the velocity and pressure are stored at the centroid and the circumcenters of the triangular control cell, respectively. The cell flux is defined at the mid-point of the cell face. Second-order implicit time integration schemes are used for convection and diffusion terms. The second-order upwind scheme is used for convection fluxes. The present method is validated by results of several viscous flows.     

一种求解不可压粘性流动的高阶精度迎风格式的应用

本文应用人工可压缩性方法和高阶迎风差分格式相结合的方法，进行不可压缩粘性流动的数值计算，通过对典型算例的研究，表明高阶格式可以在网络较少的情形下获得较高的精度，且有较好的网格收敛性。     

A NONHYDROSTATIC NUMERICAL MODEL FOR DENSITY STRATIFIED FLOW AND ITS APPLICATIONS

A modular numerical model was developed for simulating density-stratified flow in domains with irregular bottom topography. The model was designed for examining interactions between stratified flow and topography, e.g,, tidally driven flow over two-dimensional sills or internal solitary waves propagating over a shoaling bed. The model was based on the non-hydrostatic vorticity-stream function equations for a continuously stratified fluid in a rotating frame. A self-adaptive grid was adopted in the vertical coordinate, the Alternative Direction Implicit （ADI） scheme was used for the time marching equations while the Poisson equation for stream-function was solved based on the Successive Over Relaxation （SOR） iteration with the Chebyshev acceleration. The numerical techniques were described and three applications of the model were presented.     

双锥头型回转体空化特性实验研究

该文以双锥头型回转体为研究对象,开展了攻角0°–6°、空化数0.3–1.0范围内共计20个工况的水洞实验,获得了空泡形态和回转体表面压力分布;根据实验观测结果,提出了四种类型的流型划分,研究了各类型空泡流状态下的表面压力特征,给出了不同空化数和攻角下的空泡流流型图;对空泡长度进行了定量判读,分析了小空化数下重力对空泡长度的影响,获得了空泡长度、迎背流面空泡长度差随攻角、空化数的变化规律。     

不可压缩旋转涡对的流噪声计算研究

相隔一定距离的两个同向旋涡相互诱导而形成绕中点旋转的涡对,进而诱发流噪声。该文基于不可压缩流场提供的非稳态流动信息,采用黏声分离法研究水流场中旋转涡对的声学特性。计算结果同理论值进行比较,并探讨了计算条件对计算稳定性和准确性的影响。计算结果表明:在选取合适的计算参数(人工阻尼、网格尺寸和时间步长)的情况下,黏声分离法方法适用于预测水流噪声。对不可压缩旋转涡对的声场特性进行分析,得到旋转涡对声压图案类似四极子,在远场接近圆柱波;随着旋转马赫数的增加,声压级增大。     

小农水预制U型槽内外压强度的统计分析与应用

U型槽在小型灌排渠防渗衬砌工程中占主导地位,其内外压强度是衡量其制作质量的一个重要指标。以江西省各市2011~2012年生产的主要型号U型槽内外压强度检测数据为研究对象,分别采用ShapiroWilk、D.Agostino和偏度峰度检验及正态Q-Q图等4种方法对其进行了正态性验证。基于验证结果,构建了各型号U型槽内外压强度的正态分布概率密度函数,并进一步获得了强度保证率为95%的U型槽内外压强度值。所得结论可为全省小农水预制U型槽及其他混凝土预制构件的制作、检测技术规程制定提供科学有效的理论依据。     

离心泵叶轮内部流动数值解的评价

在贴体坐标系下，采用有限差分法计算了一个用激光测速计(LDV)测量过的实验叶轮内部无粘性流动。计算表明，在最优工况数值解与LDV测量值最大相对误差为17%，最小相对误差为2.7%，平均相对误差为11%.这一结果说明在最优工况，叶轮内部无粘性流动的数值解与实验得到的粘性解比较接近。因此采用叶轮内部无粘性流动模型和贴体坐标下系的有限差分法来进行离心泵叶片准三维反问题设计有较好精度。     

两层黏性流体中直立圆柱体绕流的三维数值模拟

研究了两层流体中直立贯底圆柱体的三维黏性绕流问题.以不可压缩Navier-Stokes方程为控制方程,应用VOF方法追踪两层流体的内界面,建立了该问题的数值模拟方法.成功地数值模拟了两层流体中圆柱体黏性绕流产生的三维尾涡特征,表明了流体的密度分层效应对直立贯底圆柱体的尾涡特性和阻力系数都是有影响的.在海洋立管涡激振动的研究中,考虑流体的密度分层效应是重要的.     

保水堰交替水流数值模拟研究

采用动态淹没系数的方法,将巴甫洛夫斯基数据和相关实测实验数据进行曲线拟和,并通过不同流量、堰型的组合实验结果验证了此曲线的通用性和合理性,将此曲线方程应用于保水堰非恒定流计算的边界方程中。对比两种边界的计算结果证实了淹没系数对保水堰过渡流态的显著影响,也证明了采用动态淹没系数的合理性和实用性,为保水堰过渡流态的模拟提供了一种可借鉴的方法。     

考虑环流横向输沙及河岸变形的平面二维扩展数学模型

本文考虑弯道环流输沙效应，在泥沙运动基本方程中增加了反映环流横向输沙附加项，对平面二维水沙数学模型的悬移质、推移质输沙方程和河床变形过程进行了扩展。借助土力学中关于边坡稳定性理论中的圆弧滑动法，并引入多杈树搜索方法，建立了适用于平面二维数学模型的河岸崩塌变形计算方法。经扩展后的平面二维水沙数学模型能模拟环流横向输沙及由其引起的河床冲淤和河岸变形，并应用该模型模拟了弯道发生、发展过程，计算结果与已有的认识是一致的。     

原始变量时间推进法计算封闭腔内自然对流换热

发展了一种原始变量时间推进数值方法,对求解域采用非等距交错网格剖分,对方程组各项的离散,是利用泰勒级数于网格点展开取二阶精度进行,对压力及压力修正的求解,则是采用SIMPLE方法进行。 将该数值方法应用于封闭方腔层流自然对流换热的计算,对不同瑞利数（Ra）条件下的数值试验显示,该数值方法物理概念清晰,计算稳定,计算结果精度高。