不可压流场数值模拟方法综述

根据部分有关文献归纳和总结了计算流体力学数值模拟不可压流场的常用方法,较为全面地介绍了不可压流场计算方法中所涉及的各个方面,旨在帮助初触数据模拟方法的研究者能更少时,更有效地应用数值模拟方法研究工程实际问题。     

小展弦比舵翼三维绕流场的数值模拟计算

采用ＲＮＡＳ方程为基本方程,应用二层ｋ－ε湍流模型封闭ＲＡＮＳ方程,采用有限体积法离散方程,对小展弦比舵翼的三维绕流场进行了数值模拟计算。不同于通常的网格划分,采用了贴体坐标与空度法相结合的方法对舵翼的几何形状及其对流场的影响进行描述,计算结果与实验结果进行了比较,结果表明,本文所采用的方法,可以对小展弦比舵翼三维流动的流体动力性能进行正确地预报,对其绕流场亦能给出合理的描述。     

三维流动数值模拟中网格划分方法的研究

从注重实用性，计算效率与精度的角度出发，探讨了具有复杂外形的流动区域中网格划分方法的问题，对发动机进气道内的气体流动进行了数值模拟，验证了所提出的网格划分方法以及计算软件的可靠性与精度。     

列车绕流的瞬态与稳态数值模拟对比

采用大涡模拟（Large Eddy Simulation,LES）和基于雷诺平均（Reynolds Average Navier-Stocks,RANS）的SST（Shear Stress Transport）k-ω湍流模型,分别对高速列车单车明线运行进行瞬态和稳态的仿真计算,通过与实车测试数据比较对数值模拟进行了验证.对比分析LES和RANS的计算结果发现：对于车头表面测压点,LES和RANS都能给出高精度的计算结果,且LES的瞬态计算结果表明,表面压力最大值在一个很宽的范围内波动;对于列车绕流结构,LES较RANS表现出更强的小尺度涡的捕捉能力,尤其表现在复杂的尾流区;通过气动力系数的傅里叶变换分析了波动的频域特性.LES在较复杂列车模型外流场模拟中的高计算精度,及其广泛的结果信息可以为列车的系统耦合设计提供可靠的数据参考.     

基于Swift的汽车外流场三维数值模拟

利用计算流体力学（CFD）方法,借助仿真模拟软件Swift对高速轿车外流场进行数值计算,得到轿车三维速度矢量分布图和纵向对称面内的压力系数分布图,并将计算结果与其他软件的计算结果进行对比,结果吻合较好。     

CFD应用与车辆空气动力学特性的研究

应用ＣＦＤ方法进行车辆外部流场的数值模拟,可以获得任意截面与位置上的流速,压力等参数,不仅可以求得气动阻力系数等车辆空气动力学特性参数的大小,而且可以进一步分解各组成部分。     

风机流场的数值模拟分析

目前风机流场研究以数学模拟为主，可以利用叶轮机械三元流动等理论，建立相应数学模型，对复杂流场和边界进行数值计算，然后利用MATLAB来实现流场内数据的图形化显示，可以定性、定量地分析数值计算中流场的各个物理量变化．文中针对某类风机进行有限差分数值计算，并图形化显示流场数据，通过分析流场数据对风机结构提出改进．     

尾部隔板影响圆柱绕流场的二维层流数值模拟

为了探讨尾部隔板对圆柱绕流场的影响,采用有限体积法、非结构化网格和层流模型求解二维不可压缩N-S方程.在雷诺数为200的条件下,对背流面沿流动方向的对称线上,带薄板的圆柱绕流场进行了数值模拟,得到了流场速度云图、斯特劳哈尔数及平均阻力系数随隔板长度的变化情况.研究结果表明:在圆柱尾部加入的隔板能有效改善旋涡的脱落情况,削弱尾迹区的能量耗散,同时降低绕流的斯特劳哈尔数.在板长与圆柱直径比为L/D≥7的情况下,加入的隔板使圆柱尾部的旋涡被拉伸为扁平结构并限定在隔板两侧,在扁平对涡的外侧形成类似流线型的流场结构;尾部的隔板也使绕流的阻力系数呈现下降的趋势,当L/D=7时,平均阻力系数下降了约40%.      

高速客车车体端板复合材料层合结构的力学性能数值模拟

在高速铁路列车工程应用中典型的一种复合材料为纤维增强复合材料,它主要表现为正交各向异性,对于这种材料组成的较复杂的结构的数值模拟,一直是实际工程设计中的难点.基于对该复合材料做成的样品先做材料性能实验,得到相应的材料参数,然后对车体端板层合结构进行几何建模,采用大型通用软件Hypermesh进行网格划分,采用Ansys软件进行数值模拟,采用特有的层合单元模拟复合材料多层结构的特性,分别模拟了普通层结构及三明治结构,最后采用最大应力失效准则对该端板结构进行强度校核,为该端板结构的开发研制提供了设计依据.     

计算区域尺寸对列车绕流数值模拟的影响

对于列车绕流数值模拟而言,其计算区域越大,边界条件对计算结果的影响越小,但过大的计算区域会导致计算工作量和计算时间的增加,因此,计算区域尺寸的选取是列车绕流数值模拟的关键之一。通过建立12种不同尺寸的计算区域模型,结合数值模拟方法,研究其对列车压力分布特征及气动性能的影响。研究结果表明:数值计算仿真得到的气动力系数与风洞试验得到的气动力系数的误差4%;当计算区域上游高度≥8倍特征高度时,头车鼻尖驻点压力系数基本稳定在1.0左右。通过对比不同大小计算区域的计算结果可知,流线型高速列车绕流数值仿真的推荐采用最小计算区域尺寸为:高度方向为12倍特征高度,宽度方向为24倍特征高度,长度方向上游为12倍特征高度,下游方向为24倍特征高度。     

高速列车湍流绕流三维数值模拟研究

本文在般曲线坐标系下，采用Ｋ－ε双方程模型及壁面控制函数，借助于代数变换建立起以协变速度分量为独立变量的三维复杂钝体湍流绕流数值计算方法，建立了一套适合于近地大长细比复杂几何体的三维网格生成与控制方法，同时采用交错网格，成功地解决了压力－速度耦合关系。首次对高速列车三维湍流绕流场压力分布、速度分布以及气动阻力进行研究。本文的研究工作对进一步解决近地大长细比复杂几何体湍流绕流数值模拟是一个良好的开端     

具有地面效应的高速列车湍流绕流数值模拟研究

利用数值模拟方法，研究了考虑地面效应和不考虑地面效应的高速列车湍流绕流之间差别，并利用风洞试验进行了验证。应用改进的曲线网格系统和计算程序Ｔｒａｉｎ，对高速列车绕流流场进行了较为精确的数值模拟。从计算结果分析看出，考虑地面效应的阻力系数比未考虑地面效应的阻力系数增加１５％，使计算精度从７５％增加到８５％。     

Experimental Study on Turbulent Width around Bridge Piers

Introduction The fluid state near a bridge pier usually changesshortly after the new bridge is built. The unsafe navi-gational area around the bridge pier, where the shipcollisions against bridge piers frequently occur, is de-scribed by turbulent width.Ch…     

TR磁浮列车湍流外流场数值计算

根据可压缩粘性流体Navier-Stokes方程和k-ε两方程湍流模型，采用有限容积法对以430km／h运行的TR磁浮列车的湍流外流场进行了数值计算，得到了列车上部、侧面和下部的列车风场特性．研究结果表明，在距列车顶部和侧面2m范围内，速度波动在10m／s以上，压力波动在1．3kPa以上；在列车下部距地面2m高的水平面上，速度波动小于5m／s，压力波动小于0．7kPa．     

某TBM隧道下穿电缆隧道的三维数值模拟

基于重庆某TBM区间隧道下穿一电缆隧道的工程实例,建立三维弹塑性有限元模型,模拟了TBM隧道掘进与既有电缆隧道之间的相互影响,对掘进过程中引起的电缆隧道变形及内力变化规律进行了分析与探讨,得出本项目安全评估结论,并提出优化设计的建议,可为以后类似工程的设计与施工提供参考。     

近地非流线体紊流绕流的数值分析

本文提出了一种近地非流线体紊流绕流的数值分析方法。采用曲线坐标 和交错网格,以协变速度分量作为动量方程的独立变量,紊流项采用代 数应力模型,用乘方格式离散化,对动量方程离散化格式进行了特珠的 代数处理,近壁边界条件用函数法处理。用这种方法对高速列车简化二 维模型进行了计算,得到了较满意的结果。      

基于双层协作机制的双向行人流仿真模型

针对现有行人仿真模型在行为特性表示不全面和建筑物空间结构表达、空间单元状态的动态存储及转换、仿真过程及结果可视化等方面存在的缺陷,提出了基于双层协作机制的双向行人流仿真模型.通过对南京地铁新街口站换乘通道内行人行为的实地观测,全面分析了行人在双向通道内的行为特征.在模型中的通道环境层,利用GIS技术进行栅格化并存入空间数据库,在仿真输出阶段应用可视化引擎将场景输出至图形界面;在行人行为层,基于Multi-agent和CA理论建立行人行为决策模型,构建的智能体考虑了行人个体特性和行为.通过计算机仿真,揭示了平均速度与仿真时间步、行人密度的关系.模型成功再现通道内双向行人流的编队成行及相变现象.      

Investigation of Wall Pressure Fluctuations in a Turbulent Boundary Layer by Large Eddy Simulation

Large eddy simulation (LES) was used to investigate the space-time field of the low Mach number, fully developed turbulent boundary layer on a smooth, rigid flat plate. The wall-pressure field simulated by LES was analyzed to obtain the pressure statistics, including the wall-pressure root-mean square, skewness and flatness factors, which show the wall pressure distribution was not Gaussian. The profile of the auto-power spectral density and the contour of the streamwise wavenumber-frequency spectral density of wall-pressure were plotted. The "convection ridge" can be observed clearly and the convection velocity can be calculated from the location of the convection peak.     

地铁隧道火灾烟气湍流反应的数值模拟研究

基于PDF湍流非预混燃烧理论,以天津地铁区间隧道作为研究对象,利用FLUENT软件,对隧道纵向通风后火灾烟气的湍流反应进行数值模拟,得到通风后烟气湍流反应的模拟结果,并将模拟结果与天津消防所的火灾实验数据进行比较,验证模拟结果的可靠性.研究结果表明,火灾时隧道氧含量急剧下降,火灾烟气中含有大量CO等不完全燃烧产物,当启动机械通风排烟后,带入隧道的氧气与不完全燃烧产物再次发生氧化反应,烟气的成分及浓度发生相应变化,从而对人的毒性作用也将有所改变.为隧道火灾烟气流动分布规律的进一步研究,有效组织人员疏散提供重要参考.     

地铁隧道火灾烟气湍流反应的数值模拟研究

基于PDF湍流非预混燃烧理论,以天津地铁区间隧道作为研究对象,利用FLUENT软件,对隧道纵向通风后火灾烟气的湍流反应进行数值模拟,得到通风后烟气湍流反应的模拟结果,并将模拟结果与天津消防所的火灾实验数据进行比较,验证模拟结果的可靠性.研究结果表明,火灾时隧道氧含量急剧下降,火灾烟气中含有大量CO等不完全燃烧产物,当启动机械通风排烟后,带入隧道的氧气与不完全燃烧产物再次发生氧化反应,烟气的成分及浓度发生相应变化,从而对人的毒性作用也将有所改变.为隧道火灾烟气流动分布规律的进一步研究,有效组织人员疏散提供重要参考.