计算流体动力学及其发展

本文介绍计算流体动力学的四个发展阶段和数值求解 Navier-Stokes 方程组的基本差分方法及困难;较详细地叙述了不可压缩流动的逐次逼近法、稳定化法和 MAC 法,可压缩流动的 Lax-wendroff法和 ICE 法。     

计算流体动力学的问题范围及最新发展

1、引言本文是关于计算流体动力学问题范围和最新发展的译述。所谓“最新”是相对于我的书(Roache,1972)而言的。(为简短起见,那本书在本文中称为 CFD。本文里的有些课题在 CFD 中已提及但强调得不够,而其余的在写那本书时尚未出现。     

计算流体动力学的范围、简史及其他

正如本学科的每个研究人员熟知的,“流体力学特别富有非线性”(Ames,1965)。在流体力学里,双曲和椭园混合型偏微分方程、各类邮学奇性及与无穷远边界条件有关的问题也很多。以前,流体动力学大大推动偏微分方程理论、     

叶轮机计算流体动力学技术现状与发展趋势

 通过对 863高负荷风扇、2 0 0MW汽轮机组改进、组合压气机改进和轴流大小叶片压气机的研制,说明了全三维定常CFD技术在我国叶轮机研究中的作用,并指出了当前的主要问题;通过对风扇 -吊架干扰,单级压气机和处理机匣的研究,说明了非定常CFD技术对叶轮机气动力学研究的作用和价值。结合上述全三维定常和非定常CFD应用的实例,论述了我国叶轮机CFD技术面临的挑战,及其发展趋势。     

微流体动力学研究发展与现状

在分析微流体流动特性基础上,介绍了微流体动力学研究的发展与现状,包括临界雷诺数、固液界面速度滑移、微流体热传导特性等基本问题的研究结果。     

计算流体动力学在航天飞行器射流逆流中的应用

超声速射流逆流通常用于导弹、航天飞机、卫星和飞船等飞行器运动状态的控制。欠膨胀超声速射流逆流的流场包含有多激波（如弓形激波和马赫盘）、接触间断和剪切层，其结构非常复杂。本文采用激波高分辨率有限差分（ＴＶＤ）格式，对恒定自由流条件，各种不同射流出出口压比的超声速轴对称逆射流进行了数值模拟，且对各种条件下的物理现象给予了分析。计算的马赫盘和弓形激波位置与实验值相吻合，为此类流动问题提供了一种有效的预测     

激光焊接过程的流体动力学研究

建立了描述小孔传热的激光深熔焊过程组合体热源模型,使用计算流体力学的控制容积法将控制方程进行离散处理后,采用SIMPLE算法求解了质量守恒、动量守恒和能量守恒方程组,模拟了激光焊接小孔的形状和尺寸以及焊接熔池的流动速度分布.结果显示,焊接小孔的稳定性随着焊接速度的增加而降低,熔池流动速度受Marangoni驱动力的直接影响,模拟焊缝形状和尺寸与实际焊缝吻合良好.     

粘性量子流体动力学模型的一个极限

粘性量子流体动力学模型来源于物理学,具有一定的实际意义和理论价值,是半导体研究中的重要组成部分.粘性量子流体动力学模型是由电子密度,电流密度所满足的两个守恒方程和Poisson方程所组成的.一维稳定状态的粘性量子流体动力学模型是本文的研究对象.此模型在有物理意义的狄利克雷边界条件下的一个极限(Inviscid极限)的存在性是我们的研究目标.     

微下击暴流的流体动力学模型

与风暴相关的下击暴流现象产生一股类似于从空中指向地面的喷流。本文应用经典流体力学理论,借助于奇点分布方法所产生的流场,模拟了下击暴流接近地面部分的风速矢量分布。三维模型能产生水平、侧向和垂直方向的风切变。流体动力学模型对于研究在有暴风存在的条件下的飞机起飞和着陆具有实际的应用价值。它可以应用于数学仿真或“在线”、实时飞行模拟。     

粘性量子流体动力学模型的Zero-space-charge极限

粘性量子流体动力学模型具有一定的实际意义和理论价值,是半导体研究中的重要组成部分.粘性量子流体动力学模型是由电子密度,电流密度所满足的两个守恒方程和Poisson方程所组成的.一维稳定状态的粘性量子流体动力学模型是我们的研究对象,研究目标是此模型在一定条件下的Zero-space-charge极限的存在性.     

基于等离子体炬的磁流体动力学实验系统

针对磁流体动力学技术在高超声速飞行器、海洋波浪能、核能和太阳能等领域的应用需求开展磁流体动力学地面实验系统建设,详细介绍了基于等离子体炬的磁流体动力学实验系统的基本组成、设计思路和测试情况。研制了马赫数Ma=1.5的超声速喷管和磁流体试验段,在等离子体炬功率120 kW时测试通道内电导率最高达14 S/m,平均电导率约9 S/m,通过理论计算可知在电导率为9 S/m的情况下,一对测试电极的输出功率可达1 872.96 W,测试试验段整体输出功率达5 993.47 W。该地面实验系统可用于磁流体发电、磁流体加速、磁流体流动控制等磁流体动力学研究。     

民机噪声航迹及其计算

引言 随着航空运输市场的急剧增长,世界各国越来越重视民机的噪声污染问题.出于环境保护的目的,国际上(FAR36部和:ICAO附件16)和国内(CCAR36部)对限制飞机噪声的标准制定也越来越严格.     

关于发展计算中等教育问题

关于计算机中等教育问题讨论的很少,虽然国家教育部门多次召开计算机教育会议,大都讨论计算机高等教育,涉及计算机中等教育很少.因此,我国计算机中等教育(含计算机高等工程专科教育)与计算机高等教育相比非常落后.造成人材结构的严重比例失调.在计算机普及应用迅猛发展的今大,迅速发展计算机教育,特别是发展落后的计算机中等教育是当务之急,而且呼声渐高.现就发展计算机中等教育问题谈点粗浅的意见.     

空气雾化的模型及其计算

本文研究了预膜式空气雾化喷嘴的雾化过程, 建议一个液膜 (波)破碎准则, 并结合有关雾化机理的研究结果建立一个雾化模型, 提出了一种称为跟踪 -统计的雾化模型数值计算方法。对喷嘴出口后的液膜破碎形成粒子的尺寸、数目及运动进行跟踪记录及统计, 得出液雾在空间的分布特性。为验证此雾化模型及其计算方法, 计算了一个三元轴对称喷嘴出口后的液雾场。计算及实验符合, 表明了该模型及其计算方法的可行性。      

三维磁流体动力学管道流动加减速控制数值研究

阐述了磁流体动力学(MHD)控制流场作用机理.在小磁雷诺数条件下,运用数值模拟方法,对不同外加电磁场条件下三维MHD管道流动的流场情况进行研究,得出不同磁场、电场等MHD参数作用下MHD加速器的性能.对MHD加速器的应用前景进行了展望.计算结果显示,电场取6000V/m,磁场为0.92T 情况下,流场的加速性能可达13.46%,并且可以通过减小磁场或增大电场进一步提高加速性能;在仅添加0.92T磁场条件下,速度减速可达16.35%.     

液滴─固壁高速撞击问题的流体动力学分析

将液滴—固壁撞击的流体动力学过程分为两个阶段。对于第一阶段运用矢量分析和激波理论关系，建立了适用于高速撞击条件的非线性激波模型。该模型克服了传统理论的局限性，能够在宽广的速度范围内计算所有撞击参数，同时能考虑固体的可压缩性。计算结果与已有的实验值吻合良好。模型采用无量纲形式，极适用于工程实际。     

导弹拦截点计算及其仿真分析

导弹拦截点的计算对研究引信战斗部一体化设计和毁伤效果的分析及评价具有重要意义.以防空导弹和空空导弹广泛使用的破片式战斗部为例,建立了求解拦截点的数学模型,通过控制变量法用Madab软件分析研究了导弹拦截点的影响因素并得出为获得较理想拦截距离的相关参数要求.从而为导弹引信战斗部一体化设计和毁伤评估奠定了必要基础.     

飞机备件的需求分析及其计算软件

为了解决军机备件配置不合理的问题，通过对飞机预防性维修和修复性维修备件的需求分析，提出了一种较为科学的备件确定方法，开发了确地件项目和数量的计算软件。     

航天器的再入走廊及其计算方法

首先定义了航天器的再入走廊,根据提出的一种新的Loh模型与再入走廊的定义,详细地推导出了再入走廊各边界的计算公式,并证明了两种侧向走廊的数学描述是等价的。计算了以美国航天飞机为模型的再入走廊。最后还对影响再入走廊宽度的因素(如再入初始参数、飞行器升阻比、飞行器表面的耐热材料,所能忍耐的动力学环境等)作了分析。