多重网格法及其在回流流动计算中的应用

结合多重网格方法,采用同位网格体系的有限体积法建立了维不可压缩流动的k-ε紊流数值模型,对流项和扩散项均采用中心差分格式离散,流速、压力采用通用的SIMPLE压力校正方法求解,代数方程组则利用强隐式方法SIP求解。对空流和突扩流两种典型回流流动进行模拟,证明了所建立模型的有效性和可信性。     

并行时域有限差分法网格自动剖分技术

为了构建适合于时域有限差分法求解的离散几何模型,摆脱大量繁杂的手工操作,提出了一种高效的大规模并行时域有限差分法网格自动剖分技术.该并行剖分方法将三角面元计算机辅助设计模型文件作为输入数据,能够自动建立包含多种介质的任意三维实体网格模型,且其并行执行过程中无需过多的数据交换,并行效率可达99%.基于该离散模型自动生成技术,采用时域有限差分方法,计算了含微带板的简易计算机机箱耦合效应,其计算结果与商用电磁仿真软件的计算结果相吻合,表明该剖分方法的准确性.最后,通过250个处理器核,并行剖分了网格规模约6亿的某真实计算机机箱模型,其并行剖分时间仅为0.2 s,验证了该并行剖分方法的高效性,表明该网格剖分技术能有效地解决大规模并行时域有限差分法的离散几何建模问题.      

车身外流场数值模拟

对某轿车车身的外流场进行了数值模拟,并分析了后风窗斜度对车身空气动力性能的影响.采用Hypermesh得到高质量的流场计算网格,运用Fluent求解计算,得到流场的CFD分析数据.利用HyperMorph实现车身网格的变形,在此基础上分析后风窗斜度对车身空气动力性能的影响.结果表明,小斜背的阻力系数较小;不是所有斜背汽...     

一种新的代数多重网格法及其在CFD中的应用

提出了一种面向对象的代数多重网格(algebraic multi-grid,AMG)算法,以每一层网格作为研究单元.网格粗化过程中,形成各单元,同时记录其前后单元,形成双向链表.粗化过程采用Ruge和Stnben算法,光滑算子用Gauss-Seidel迭代.由于AMG算法与网格信息无关,可以作为"即插即用"型的线性方程组求解器.对CFD计算过程耗时最多的压力修正方程作了研究,分别对二维后台阶流动模型在不同网格划分情况进行了计算,代数多重网格方法与单重网格的不完全分解共轭梯度法对比发现,前者具有明显的优势.随着网格数目增加,优势表现更为明显.最后与AMG1r5相比,开发的程序内存占用较少,最高只有AMG1r5的36%.     

三维封闭方腔自然对流换热的数值模拟

利用非交错网格上求解三维不可压缩Ｎ－Ｓ方程方法，对三维封闭方腔自然对流换热问题进行了数值模拟，并得到了Ｒａ数为１０＾３￣１０＾６的方腔内自然对流的流型和传热场信息，文中给出了计算结果及比较。     

超高压液压缸活塞间隙密封的数值模拟

基于Fluent软件,应用动网格及UDF技术对间隙密封活塞运动过程进行数值模拟.通过动网格的生成与消亡,解决活塞与缸筒间相对运动所导致的计算区域瞬时变化的问题.得到密封间隙一定的条件下,拉伸液压缸压力及速度矢量随时间变化的仿真结果.为确定间隙密封的密封间隙值提供了依据.     

加导叶喷水推进器水动力特性研究

用数值方法计算了加导叶喷水推进器的水动力特性.在质量守恒定理和动量守恒定理的基础上建立不可压缩流体的积分方程,以SIMPLE为基本算法,结合速度修正方程和压力修正方程,求解喷水推进器的内部速度场和压力场,采用基于二方程雷诺数时均方程方法研究喷水推进的湍流模型.用数值方法建立喷水推进器的三维数学模型,用混合网格布置方法提高计算精度.分析了不同流量下加导叶喷水推进器的流量和扬程、功率和效率的关系.     

椭球体水动力数值计算

自主开发了数值求解RANS方程的CFD计算软件.采用基于多块结构化同位网格的有限体积方法,各块间采用正接网格对接,并有一层网格的重叠,便于块间的信息交换.采用SIMPLE方法和动量插值法处理速度-压力耦合.对流项采用SMART格式离散,扩散项采用中心差分格式离散,采用SST湍流模式.作为算例之一,给出了6∶1椭球体在不同攻角下定常流场和水动力的数值计算结果,包括物体表面的压强系数、切应力系数的分布及物体所受升力系数、阻力系数和力矩系数随攻角的变化规律,并与国外文献的计算和实验结果进行了比较,符合程度令人满意.     

多重网格方法在传热数值分析中的应用

多重网格方法是当前求解偏微分方程问题的高效算法之一,文中结合传热问题的物理背景研究多重网格算法,并且将这些算法应用到传热问题的数值分析中,并给出了一维瞬态传热问题的算例分析。     

基于人工可压缩方法的后台阶绕流数值模拟

针对二维后台阶绕流采用人工可压缩方法进行数值模拟，方程的离散采用有限体积法．为了消除离散求解时可能产生的数值振荡，在离散方程的右端人为增加四阶人工耗散．在Re=45，60，90等低雷诺数下的数值试验结果表明，人工可压缩方法和有限体积离散方法联合进行数值模拟的可行性；在低Re的情况下，伪可压缩系数α取小的值会对方程求解的稳定性更有利．在其它参数取值相同的情况下，还分别针对加入和不加人人工耗散两种情况进行模拟，结果表明人工耗散的加入使迭代余量的绝对值明显减小，也就是从一定程度上消减了数值解的振荡．文中同时在数值试验的基础上提出了人工压缩系数的参考取值范围．通过采用上述方法对后台阶绕流进行模拟，模拟结果和商用软件PHOENICS3．2在相同条件下模拟结果基本吻合，表明了该方法的可行性．     

多回路齿轮泵设计及仿真分析

利用虚拟样机技术在计算机上建立多齿轮泵的数学模型,同时采用Fluent软件对模型进行模拟仿真,有利于减少产品研发周期,降低研发成本.     

高速列车车头外形优化

针对高速列车气动性能,探讨一种列车车头外形优化仿真方法,利用优化软件Sculptor对某高速列车车头司机室观测窗处曲面进行重构,并运用流体数值仿真软件Fluent对重构模型进行数值模拟,计算结果显示,降低司机室观测窗处曲面的高度,有利于降低列车的气动阻力.     

推力矢量喷管参数化数值仿真设计

通过对Gambit和Fluent流体数值仿真软件进行二次开发,对推力矢量喷管进行参数化建模和数值计算;该参数化设计可快速对推力矢量喷管进行数值仿真计算,从而提高方案对比效率.     

城市大型活动中的交通需求与疏散分析

应用交通规划理论对举办大型公共活动期间的武汉市交通进行研究。以四阶段法为理论依据,利用Trans CAD交通仿真软件建立公共活动交通需求模型,得到路网上的交通分配情况。分析路网上的交通负荷,根据疏散特征采取交通管制措施,进行重新分配。对比重新分配后的路段服务水平与无管制情况下的路段服务水平,看出交通路网压力有所缓解,从而得到所采取措施为有效措施的结论。     

一类虚拟国界预条件多重网络并行算法

对网格方程组作多重网格区域分裂并行计算,以消去法为预条件,讨论了Gauss消去法的迭代性质,指出该迭代法有效改善通常迭代在子域信息传递过程中的障碍性问题,提高多重网格区域分裂并行计算效率。     

基于多重网格技术的船用齿轮弹流润滑特性研究

以船舶齿轮为对象,研究了其接触与润滑特性问题.应用MATLAB软件采用数值计算方法计算与分析了一个啮合周期中啮合线上的综合曲率半径、载荷与Hertz接触应力的变化情况.采用多重网格算法计算了啮入点、节点与啮出点的稳态线接触弹流动力润滑参数,得出了压力与膜厚的分布情况及变化趋势.研究结果表明：在整个啮合过程中,齿副由双齿啮合区突变到单齿啮合区时瞬间接触压力最大,齿副在啮入区开始与啮出区结束处的油膜压力相对较小;齿轮啮合线上,在齿副啮出口处润滑油膜都存在明显的第二压力峰值.     

零航速减摇鳍升力模型分析及系统仿真研究

根据零航速下减摇鳍的运动方式,对减摇鳍在非定常流中的受力情况进行分析,建立了零航速减摇鳍的升力模型.利用CFD软件Fluent零航速下减摇鳍升力进行数值仿真,依据仿真数据通过回归分析方法整定升力模型待定参数.针对升力模型的非线性特性和系统模型的不确定性,通过PID-NN控制算法进行控制器设计,并对系统进行仿真.仿真显示所设计的零航速减摇鳍系统取得了满意的减摇效果.     

多孔介质流动的直接数值模拟

基于计算流体动力学软件Fluent建立了一个二维DNS模型,研究了多孔介质中的流动阻力和压降.模拟时对填充的圆柱粒子采用了2种几何排列方式,即直排和叉排.DNS直排模型的压差为53.5Pa,接近于采用原始系数A=150,B=1.75的尔格方程计算结果55.6Pa.叉排模型的压差为65.1Pa,接近于采用修正系数A=180,B=1.80的尔格方程计算结果62.1Pa.对于真实多孔介质材料的模拟来说,圆柱形粒子叉排比直排更为准确.因此DNS结果确认了修正系数组(A=180,B=1.80)比原始系数组(A=150,B=1.75)更适合尔格方程模型.应用文中推荐的DNS方法,通过采用不同的粒子几何排列方式、填充不同形状的粒子可以进一步地预测尔格方程系数或改善其他的多孔介质模型.     

基于Fluent与Virtual Lab发动机风扇气动噪声的联合仿真

以某款发动机风扇为研究对象,采用数值模拟方法,应用Fluent和LMS Virtual Lab分别模拟发动机风扇流场和声场分布。将计算结果与半消音室内的风扇测试噪声进行对比,验证了联合仿真计算风扇噪声方法的准确性。在工程实际中可用于对风扇性能的初步检测,可以为下一步风扇的优化提供技术依据。