Euler方程解的间断面的虚拟区域方法

用高分辨率激波捕捉格式求解Euler方程时，不可避免地会用到间断面两侧的点，从而在间断面附近发生数值耗散，降低分辨率．此文应用一种虚拟区域，将Level Set方法与高分辨率激波捕捉方法结合起来求解Euler方程，不使用间断面两侧的点，从而提高了分辨率．通过激波管问题的数值实验，可以看到这种方法的优越性．     

强侧风对时速350 km高速列车气动性能影响分析

采用NURBS曲面设计方法完成对某型高速列车头车的三维数字化设计建模,基于三维定常不可压的黏性流场N-S及k-ε方程湍流模型,利用有限体积数值模拟方法分析计算出列车的速度阻力函数关系,同时针对列车在不同风向角的强侧风环境中运行时压力场和速度场做了进一步研究。研究发现:在无风明线上运行时列车所受空气阻力与运行速度的平方成正比,侧风运行时随着风向角的扩大空气阻力系数呈现先增大后逐渐下降的变化趋势。流场分布结构复杂不规律,当侧风情况较为严重时正压区主要分布在迎风侧,负压区主要分布在背风侧和车顶部位,且负压表现更为强烈,列车前端滞止点向迎风侧发生偏移,致使迎风侧与背风侧产生巨大压差。     

高速列车侧风效应的数值模拟

在侧风作用下,高速列车的空气动力学性能发生显著改变．基于三维定常可压缩流动的N-S方程,采用SST k-ω两方程湍流模型和有限体积法,对某型高速列车以350km／h的速度在25m／s侧风环境中运行的流场结构和气动力进行了数值模拟计算,分析了不同风向角的侧风对列车全车,以及受电弓、转向架和风挡等局部区域的作用．结果表明：在侧风作用下,列车的周围包括转向架处均产生复杂的涡流,压力分布十分复杂,转向架对流场的影响不容忽视;随着风向角（0～90°）的增大,侧向力系数及倾覆力矩系数也增大,列车倾覆及脱轨的风险性增加,且头车的倾覆力矩系数远大于中间车和尾车的倾覆力矩系数,应注重对头车的气动性能研究．     

等离子体焊接枪的数值模拟

以等离子体钨极氩弧焊接枪为研究对象,通过求等离子体弧柱区域的能量方程、动量守恒、质量守恒及电流连续性方程,得到温度、速度、电流密度分布。数值模拟200A自由氩弧所得电弧等离子体温度分布与实验数据相当吻合。在此基础上研究了带有喷嘴的弧柱部分的数值模拟,以及温度、速度和电流密度的分布、电弧弧长和最高温度的关系。     

微通道气液柱塞流头部流场三维实验研究

为研究微通道气液柱塞流三维流场特性,采用三维Micro PIV技术对微通道气液柱塞流进行实验研究,通过处理分析柱塞流图像,获得气泡前部区域的示踪颗粒分布图和三维速度分布图.研究结果表明:在气泡前部区域存在两个对称的方向相反的漩涡;在气柱头部附近区域,流体以较大速度沿着气柱表面流动;在远离气柱头部的区域,与单相流有类似的抛物线速度分布;在气液界面和壁面之间的流体运动复杂,有可能流向气液界面,也有可能流向壁面,气液界面近似为刚性.      

离心泵的内部流场分析

根据离心泵叶轮通道的几何和流场特点,探讨离心泵叶轮通道的结构化网格划分中的一些处理方法,同时应用标准k-ε紊流模型对离心泵叶轮内部的三维紊流流动进行雷诺平均N-S方程的数值计算与分析.分析了离心泵叶轮旋转对流速分布、压力分布的影响,研究了离心泵叶轮通道内流动规律,得出作用于蜗壳上的径向力变化规律.     

一种新型有压力梯度的平面层流边界层理论——机械能耗损积分法

提出了一种新的有压力梯度的层流平面边界层理论，可称为机械能耗损积分法，它是由两部分理论所组成的：第一部分包括不可压缩流体的应力微分方程以及从中导出的层流平面边界层流速与切应力分布的理论公式，式中包括一无因次型参数或相似准则P，P的数值表征不同层流平面边界层的流速与切应力分布第二部分包括动量与动能积分方程以及由它们导出的机械能耗散积分方程和层流平面边界层厚度的理论公式。本理论同所有积分法一样，采用了横向流速为零的假定，但扬弃了普兰特假定，因而其压力梯度的使用范围不受约束，对忽略横向流所导致的理论误差，利用机械能耗损系数进行了修正，因而可取得较高的精度．对零攻角层流平面边界层的试算表明：其型参数P=-1，其流速分布与半槽道流相似，存在一顺压梯度而非现有理论所假定的为零压梯度，所有计算结果与实验比较在未修正前其误差不超过5％，在修正之后不超过1％。本理论采用了微分法与积分法各自的优点，是分析严谨、结构简便、计算精确的适用于任意压力梯度的层流平面边界层理论，其计算方法还可推广应用于湍流平面边界层。     

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.     

方形土楼屋盖风荷载的数值模拟分析

为探讨屋面坡角和高径比对客家圆形土楼屋盖风荷载的影响,应用数值模拟方法,在不同方向角下分别对不同的坡角和高宽比情况下土楼的屋盖极值风压系数和净风压系数进行参数分析,采用SSTk-ω湍流模型,建立具有代表性的单体方楼德辉楼的数值风洞模型,得到了屋盖极值风压系数和净风压系数随坡角、高宽比变化的分布曲线.综合考虑2种风压系数和风流场的影响,结果表明：方形土楼抗风效果较好的坡角为45°,而高径比是0.45.     

高速列车转向架空气阻力的数值模拟

为了研究转向架的空气阻力特性,建立了列车空气动力学模型.基于三维定常可压缩N-S 方程和k-ε两方程湍流模型,采用有限体积法对速度为400 km·h-1的高速列车空气动力学性能进行了数值模拟,分析了车底结构对转向架气动力的影响.研究结果表明:转向架区域的流场结构非常复杂,转向架前后都会有漩涡形成;高速列车各转向架所受气...     

基于奇异值分解的混沌时间序列Volterra预测

提出一种用于混沌时间序列预测的奇异值分解Volterra滤波器.在Volterra滤波系数计算过程中,采用奇异值分解的方法得到线性方程组的最小二乘解.4种混沌序列的预测实验表明:该滤波器对混沌流的预测性能远优于NLMS自适应Volterra滤波器,前者的一步预测相对误差比后者小3~4个数量级.     

Research on flow loss of inlet duct of marine waterjets

In the process of performance prediction of waterjet system,the flow loss of inlet duct is usually reckoned by the rule of thumb. But its value is often overestimated to some extent,resulting in error of prediction accuracy. This paper introduces a new method to determine the flow loss by means of computational fluid dynamic (CFD). Firstly,the fluid field around waterjet system is simulated by solving the Reynolds Averaged Navier-Stokes (RANS) equations using commercial CFD code Fluent. Then an additional U...     

生命能量系统动力学方程平衡点值的一种定量分析法

用解析几何作为一种近似的方法讨论了生命能量系统动力学模型中两个典型方程解函数平衡点的求解问题，研究结果表明，每一方程的奇点轨迹是一对双曲线，而方程组的平衡点则是两组双曲线的交点，结果认为：方程组的平衡点可以通过求解两组双曲线的渐近线的交点得到近似值，这是生命能量系统的动力学特性定性分析工作的一个重要部分。     

Numerical study on vortex induced vibration of a flexible plate behind square cylinder with various flow velocities

The vortex induced vibration （VIV） of a flexible plate behind the square head with various flow velocities is simulated. The closely coupling approach is used to model this fluid-structure interaction problem. The fluid governed by the incompressible Navier-Stokes equations is solved in arbitrary Lagrangian-Eulerian （ALE） frame by the finite volume method. The structure described by the equations of the elastodynamics in Lagrangian representation is diseretized by the finite element approach. The numerical results show that the resonance occurs when the frequency of vortex shedding from square head coincides with the natural frequency of plate. And tile amplitude of both the structure motion and the fluid load keeps increasing with the time. Furthermore, it is also found that in particular range of flow velocity the vibration of the plate would reach a periodical state. The amplitude of plate oscillating increases with the growth of velocity, while the frequency is locked.     

模腔注射模拟显式算法中对流项作用的评估

为研究Navier-Stokes方程中对流项对粘性流注射模拟结果的影响,在基于矢量化显式算法模拟软件中加入对流作用项.应用修正后的软件模拟两个典型的注射填充过程的算例,并与相应的实验比较.对模拟和实验结果的比较表明,对流项对粘性流注射填充过程和的其中的自由表面形状的模拟结果影响可以忽略.     

Pressure Distribution Characters of Flow Field around High-Speed Train

Based on incompressible viscous fluid Navier-Stokes equation and k-ε 2-equationsturbulent model, an investigation on 3D turbulent flow field around four kinds of train models has been made by finite element method. From the calculation, the pressure distribution characters of flow field around high-speed trains have been obtained. It is significant for strength design of the high-speed train body, for resisting wind design of the facilities beside the high-speed railways and for determining the aerodynamic force of induced air to the human body near the railways.     

都市快轨列车圆形与矩形隧道运行气动特性数值分析

基于连续性方程Reynolds时均Navier-Stokes方程以及RNG k-ε湍动能模型方程对都市快轨列车隧道运行的空气动力流场进行数值计算.研究在以160 km/h隧道运行速度分别通过圆形和矩形隧道的工况下,从列车进入隧道直至整车完全驶出隧道的空气阻力以及车体表面压力变化情况,并对圆形及矩形隧道流场特性进行对比.计算结果表明:列车在矩形隧道和圆形隧道运行过程中的最大阻力分别达到15 458.5 N和13 829.3 N,最大表面压力分别达到4252.3 Pa和3 815.8 Pa.在两种隧道中运行的列车阻力变化规律及列车表面压力变化规律相同,矩形隧道运行时列车的最大阻力与圆形隧道相比增加了14.3％,表面最大压力增加了l3.8％.     

Influence of the Unit Y-Shaped Microchannel Geometry on the Capillary Flow

Fractal networks are widely applied in the field of heat and mass transfer. As one of the important parts of the fractal network, Y-shaped structure definitely has a significant impact on the performance of the whole network. In this paper, the analytical relationship between Y-shaped microchannel geometry and its capillary flow time is established through theoretical analysis with mass continuity equation and Navier-Stokes(N-S) equations.The result reveals that the capillary flow time increases with the increase of the topology length and bifurcation angle of the Y-shaped microchannel, but decreases with the increase of the channel width.     

一类特殊的9-bit格子Boltzmann模型

基于传统流体力学的斯托克斯假设，对可压缩流体的Navier-Stokes方程的特点进行了分析．在此基础上，建立了既符合斯托克斯假设，又能模拟可压缩流体的9-bit格子Boltzmanrt模型，并运用格子Boltzmmm模型的相关理论确定了模型参数．最后，通过对尾流现象的模拟，验证了模型的可行性．     

二维非连续边界元分析积分计算的精确表达式

以二维弹性力学问题为研究对象,采用线性非连续元离散边界积分方程,给出了系数矩阵计算的精确表达式,对二维弹性力学问题进行了数值计算,对非连续边界元配位点对计算结果精度的影响进行了讨论,结果表明准奇异积分计算是配位点影响计算结构精度的主要因素。