带导管轴对称体三维不可压缩总体粘性流场计算与模型试验

利用 TASCflow3 D求解了带导管轴对称体的三维不可压缩粘性湍流内外粘性流场的绕流问题 ( Re=5 .6× 1 0 6 )。基本求解器控制方程为 RANS方程 ,并使用了标准 k-ε封闭模型。离散化用有限元方法描述几何图形的有限体积法 ,既保证了有限元描述几何体的灵活性 ,又保证了有限体积法的守恒特性。利用多块代数多重网络技术加快收敛速度 ,使其求解实际工程中复杂几何体绕流问题能力大大增强。数值结果与试验进行了比较 ,表明本方法收敛性态良好 ,适用性强 ,结果置信度高     

水中超高速射弹可压缩空泡流研究进展

综述了国内外水中超高速可压缩空泡流理论、数值和试验研究的进展。分析了基于势流理论的水中亚音速、跨音速及超音速空泡流的空泡形状及空化阻力计算方法。详述了水中超高速的水、蒸汽、空气多相混合可压缩流数值计算方法及需要解决的关键问题。介绍了水中亚音速、跨音速及超音速试验的研究方法、研究成果及研究趋势。     

大攻角翼型绕流的流场测试及数值计算

本文采用ＰＩＶ技术中的流态显示方法,对大攻角翼型绕流的流场进行多次曝光流态显示试验,获得了丰富的流动信息。本文同时应用ＣＦＤ技术,进行了相应的数值计算研究。结果表明,试验与计算获得非常好的一致,两者得到一次相互验证。     

不均匀进流场下螺旋桨非定常力的数值模拟

本文基于STAR-CCM+对非均匀来流下的螺旋桨非定常力进行数值模拟,通过与试验值进行比较,分析了时间离散格式、单位时间步长螺旋桨旋转角度与网格密度对计算结果的影响。结果表明,在螺旋桨非定常力计算中,螺旋桨单位时间步长的旋转角度应为1.8°同时选取二阶时间离散格式,桨叶表面网格的边界增长率设定为medium就可以达到计算精度的要求。并在此基础上,对Suboff全附体潜艇模型下3个螺旋桨的非定常力进行数值模拟,分析桨叶个数以及桨叶侧斜对非定常力变化幅度的影响。     

S1流面流函数各类问题数值计算及在叶片造型中的应用

本文提供了亚音速叶栅Ｓ１流面流函数多种例题的数值计算方法。各种命题相应的边界条件通过连续方程用流函数来表示，使得各种命题数值计算有相类似的数值迭代并统一在同一程序之中。     

潜堤对平均沿岸流及沿岸流不稳定的影响

潜堤是防止海岸侵蚀的常用护岸建筑物,准确的掌握潜堤前后水动力特性十分必要.本文以斜坡上梯形潜堤为研究对象,基于港池沿岸流实验,通过变换潜堤的位置来分析潜堤对平均沿岸流的影响,通过增加潜堤来观察其对沿岸流不稳定波动频率的影响.结果表明,潜堤离岸越近,垂直岸方向的沿岸流分布有向岸偏移的趋势,同时,会使得沿岸方向上游流速增加越大,使总的沿岸方向的流速分布更均匀;增加潜堤会使沿岸流不稳定某些频率的波动明显加强,同时也会使沿岸流不稳定波动出现新的高频部分.     

船尾整流鳍绕流的数值计算

本文采用通量差分分裂型上风差分格式（ＦＤＳＵ）求解不可压缩三维ＲＡＮＳ方程,忽略自由面影响,用孔点法对ＨＳＶＡ船后体加装平板整流鳍进行了绕流计算、避免了流场中由于鳍的存在而引起的坐标线的分叉、多值等网格奇异现象。本文考虑了整流鳍的尺寸、攻角和垂向安装位置对流场的影响,此工作为整流鳍的优化设计提供了有意义的信息,也为探索船尾水动力节能装置的节能机理提供了基础。     

三峡下游非恒定流的数值模拟

对三峡坝区下游的黄陵庙至南津关长约28.5 km的河段进行了一维和二维非恒定流数值模拟。文中采用Presimann四点偏心隐式差分求解一维非恒定流,采用正交曲线坐标系下二维水深平均数学模型进行二维非恒定流计算。根据实测资料,由河段上、下游的黄陵庙、南津关(二)水位站测定的水位过程给定水位边界条件,通过河段中的莲沱、石牌、平善坝水位站的实测水位过程以及黄陵庙(陡)水文站实测的流量过程进行模型验证,结果表明一维和二维数模计算出的水位、流量过程与实测值符合良好。由于二维计算时间远大于一维,因此在拟定和优化三峡—葛洲坝联合调峰运行方案时可主要采用一维非恒定流模型,在某些工况下,因通航限制而需要限定局部河段流速时可采用二维非恒定流模型。     

DTMB5415驱逐舰绕流的数值模拟

本文采用RANS方程及RNG湍流模型数值模拟了带方尾及声纳罩的5415驱逐舰绕流，计算结果表明对复杂的实际船形，CFD能有效地预报船体周围流场、波形和阻力等船舶设计感兴趣的水动力性能参数，为船形分析及优化提供了有力的工具。     

实效伴流雷诺数影响的数值模拟

本文用数值计算的方法模拟三维船舶尾流与螺旋桨之间的相互作用,计算在四个不同量级雷诺数值情况下的水动力性能,船浆干扰采用三维不可压ＲＡＮＳ方程、ｋ－ε湍流模型和升力面理论作为基本研究工具进行进行相互干扰和迭代来预报此复杂流场及其螺旋桨的水动力性能,比较四个不同量级雷诺数情况下实效伴注分布及实效伴流分数的计算值,初步探索实效伴流的雷诺数影响。     

风吹流、潮流流场数值模拟

<正> 建港及海岸带修筑工程后,在沿岸输沙的研究中,由风吹流产生的流速场变化,已被越来越多的工程研究人员所重视,研究手段大致为物理模型与数学模型两种,但物理模型只能采用水槽来进行风吹流试验,在整体平面模型中,常无法模拟风吹流,而数值模拟却可以弥补这一缺点.目前国内外已着手开始利用数学模型的手段进行潮流与风吹流共同作用下的模型试验.     

试验水池造流剖面数值仿真

为评估试验水池造流剖面流速分布,采用计算流体力学(CFD)软件对试验水池主体的造流剖面进行二维模拟和三维模拟。结果显示,射流倾角与流道高度对试验区水流流态具有关键性的影响。分层开启流道和不同流量配比工况可分段满足工艺指标要求的流切变,且横向水流的偏差不大于10.0%。二维模拟和三维模拟的结果存在一定差异,但整体趋势基本相同。因此,二维模拟可用于前期方案优化。     

二维水翼非定常空泡流数值模拟

对非稳态空泡流现象的研究已成为当今一个研究重点。空泡非稳态脱落及其内部流动结构越来越受到研究人员的关注,但对其研究目前仍主要依靠实验手段。发展有效的数值模拟方法研究相关的机理具有重要的意义。本文从RANS方程入手,采用状态方程空化模型和计及可压缩性的SIMPLEC算法,实现了二维水翼CAV2003非定常空泡流动的数值模拟。研究了空泡从初生、发展、断裂,以及最终空泡在下游高压区溃灭的整个过程。计算表明,回射流并非完全液相的,而是汽液两相的。近壁面的回射流是导致空泡脱落的主要原因。最后,通过与第五届国际空泡会议上发表的7篇文献的对比,发现本文的计算结果是合理的。     

基于双向势流—黏流耦合的数值消波模拟

提出一种基于双向势流-黏流耦合的数值消波方法,将计算域分为靠近浮体的黏流计算域和远离浮体的势流计算域,并通过重叠区域进行流场信息匹配。在黏流计算域中求解N-S方程,采用有限体积法对控制方程离散,采用几何VOF方法捕捉自由液面。在势流计算域中求解Laplace方程,引入线性自由液面假设,采用Rankine源法求解。在重叠区域内通过WheelerStretching方法和松弛区域法进行速度场双向信息交换。基于该方法,在OpenFOAM框架下开发了求解器,并在模型尺度下,对不同参数的规则波进行了模拟,还与waves2Foam求解器的计算结果进行对比。计算结果表明,在同等消波效果下,基于论文方法的数值模拟所需的黏流计算域消波区长度为waves2Foam求解器的1/5。     

基于势流-黏流双向耦合模型的数值造波

采用开源程序OceanWave3D和OpenFOAM提出了一种势流-黏流双向耦合数值造波方法。为提高数值稳定性,在势流域内的重叠区域内建立松弛区域。松弛区域的波高从黏流域直接插值获取,而速度势则根据水面边界条件方程用速度插值间接计算。基于4阶Runge-Kutta算法实现时间推进,并通过线性波、非线性波和不规则波,包括波浪正向、反向传播和二维、三维数值模拟的算例进行验证。计算结果表明,论文的势流-黏流双向耦合模型准确高效,可应用于实际海洋工程波浪的模拟。     

可压缩流体引起输液圆柱壳的振动及稳定性

本文研究了可压缩流体引起输液管道的振动及稳定性,考虑了流体速度对耦合系统特征值的影响,并利用Ｔｈｏｍｓｏｎ函数对复宗量的Ｂｅｓｓｅｌ方程进行了求解。计算结果表明：流速使特征频率下降,当流速达到某一临界值时,存在一个不稳定区、在该区域内两种失稳的可能性都存在;对于工程中的实际问题,流速较低,系统不会发生颤振,同时流速对管道振动特征值的影响可以忽略。