平面纳维尔-斯托克斯方程的数值方法研究

1.0 引言 1.1 基本问题平面定常不可压缩纳维尔—斯托克斯方程已经承受了各种数值处理。在当前的技术情况下还没有被公认为是解这些方程的“最好”方法的特殊方法.困难是各种各样的,也许不能容易地按重要性把它们列出并排序的事实就着重说明了所有困难中的最大困难。为了在平面定常纳维尔-斯托克斯方程的数值方法研究上产生合理的出     

二维可压纳维尔一斯托克斯方程的数值解法

1.前言近几年来,计算流体力学随超高速计算机硬件的进步以及随着由考虑算子分裂产生的一维化、边界条件的处理等计算方法的进步而飞跃地发展了起来。在叶栅计算方面,由势流程序和欧拉程序进行的计算已成为一般性的计算,对于在冷却涡轮机叶栅的情况下粘性影响和导热成为问题的情况正在达到数值求解纳维尔-斯托克斯方程自身或     

应用于可压纳维尔-斯托克斯方程的微分求积法

前言近几年来,在工程技术方面对解有分离现象的问题重视了起来,故有必要解可压纳维尔-斯托克斯方程。而且解析地解这种现象是困难的,正期待着开发有效的数值计算万法。因此,提出了微分求积法这一新的数值计算方法,首先对于存在定常解的柏基斯(Burgess)方程进行了应用。然后应用于一维可压纳维尔-斯托克斯方程;考查     

数值解纳维尔—斯托克斯方程的三维体拟合坐标系

本文叙述求解纳维尔-斯托克斯方程的有限差分法。该方法用来研究绕任意三维体的不可压缩粘性流问题。利用体拟合曲线坐标系来克服描述物体几何形状时出现的困难。已经编制了用隐式和半隐式差分格式求解转换后的方程的程序。把在低和中雷诺数下用本方法计算的绕一球体的流动的数值结果与现有的理论、数值和试验结果进行了比较。也检验了绕有限机翼的流动。     

使用体拟合坐标系的纳维尔—斯托克斯方程的三维层流解

1、引言本文把过去三年内对三维层流的研究成果分成两个问题。第一个是解椭圆方程组时体拟合坐标系的生成。坐标生成格式的理论基础出现在马斯延(Mastin)和汤普森(Thompson)(1)的论文中。虽然这个方法是针对绕一简单物体的流动,但是它能用于生成几乎任何有界的三维区域的坐标系。把物理区域分割成简单的子区域     

小波变换数值均匀化方法求解振荡系数的方程

将小波数值均匀化方法用于求解二维快速振荡系数的抛物型方程.小波数值均匀化方法基于小波的多分辨分析,在细尺度空间上得到原方程的半离散方程,然后利用小波映射得到粗尺度空间的数值均匀化方程,即可在粗尺度上求解原方程,有效地减小了计算量.计算结果表明:小波数值均匀化方法与精细剖分的有限差分法相比较,既大大地节省了计算时间又获得了较好的精度.     

耦合Navier-Stokes方程的可压缩边界层数值求解

为了在Reynolds-averaged Navier-Stokes(RANS)方程计算中耦合eN方法进行转捩判断,在RANS方程求解过程中耦合求解了可压缩层流边界层方程为判断转捩提供了精确、可靠的边界层信息.利用等熵关系由RANS方程求出的物面压力分布确定边界层外边界的速度分布,进一步确定出边界层外边界.边界层方程的求解使用Keller提出的二阶BOX方法.为了验证方法求解边界层方程的正确性,在低速流动状态下将计算结果和XFOIL的计算得到的边界层解进行了比较,二者吻合较好.     

多段翼型增升小翼纳维-斯托克斯方程分析

装有扁平板增升小翼的多段翼型流场数值分析已经完成。研究的小翼装在接近主翼段后缘，高度范围是0．25％～1．25％参考翼型弦长。二维数值模拟在嵌入式结构拓扑网格上采用不可压缩纳维-斯托克斯（N-S）方程求解分析。新的网格细化提高了网格边界重叠部位的计算精度。在固定雷诺数条件下，对装有窄缝襟翼的二段翼型研究了各种小翼的影响。计算和实验结果都表明，相对未装小翼的基本翼型，主翼段凹陷处装有小翼提高了最大升力和升阻比。计算得出的流线分布揭示，正是小翼的存在引起了襟翼流场分离的减弱。也研究了三段翼型在一个雷诺数范围内的流场情况。对优化的襟翼来说，计算和实验所得的雷诺数影响结果一致。当襟翼从最有利的位置移动时，数值分析表明，小翼有助于翼型重新优化，大概能起到所优化襟翼效益的1％量级的作用。     

跨声速非等熵势函数方程的数值求解

基于动量方程的特点,本文将只与温度有关的“等熵密度”与熵的变化分离,而由散度型动量方程直接计算出气体经过激波的熵增。与经典势函数方程迭代,可以方便地求解非等熵跨声速流动。从对任意回转面叶栅的跨声速流动计算来看,这种非等熵势函数得到的激波位置可比等熵势函数前移1～2个网格,强度有所减弱,和试验结果较接近。由于各流线的熵不相等,对Kutta条件和出口边界条件作了修正。本文建议的方法也可用于计算流函数的熵增。     

数值求解可压缩N—S方程的增量迭代法

本文在Beam-Warming格式的基础上,引入通量分裂的概念,应用行高斯迭代技术提出了一个二阶隐式的求解BFC坐标变换下的N-S方程的增量迭代法。它消除了因式分解带来的寄生误差,合理地处理了控制方程中的粘性项,具有较好的收敛性和稳定性。二维Poissuill流动和Couette流动的计算结果和精确解吻合良好。S形进气道的数值解反映出的现象和实验结果是一致的。     

RANS方程和附面层方程耦合求解转捩位置的方法

研究了基于线性稳定性分析的RANS（Reynolds-Averaged Navier-Stokes）方程和附面层方程耦合求解转捩位置的方法。RANS方程计算得附面层外边界的速度分布作为附面层方程计算的输入,求解附面层方程得到稳定性分析需要的附面层参数。由于附面层的解在分离点处的奇异性,用交互式附面层方程求解方法。用基于线性稳定性分析的e^N方法计算转捩位置,并考虑了Tollmien-Schliching波和层流附面层分离造成的转捩。迭代求解RANS方程和附面层方程,直到转捩位置收敛。RANS求解中使用转捩过渡区模型,避免了点转捩模型引入的数值扰动。通过对NA-CA0012翼型的计算并和实验结果及Xfoil计算的结果进行比较,吻合较好,有较好的工程实用价值。     

磁流体力学边界层方程的近似求解方法

本文讨论在垂直磁场下的半无限平板磁流体力学边界层方程的近似求解方法,利用常微分方程的解来作为偏微分方程的近似解,从而大幅度减少运算量。结果表明,近似解与精确解吻合很好。     

求解气体动力学方程的推进迭代方法

本文由三部分组成,第一部分考察隐式推进迭代求解气体动力学方程的基本方面;第二部分介绍带压力松弛因子的推进迭代方法;一些数值算例在最后一部分给出。计算表明,此方法比目前一般方法具有更高的收敛速度,对于不同问题具有更强的适应能力。     

Roe格式在水滴欧拉方程数值求解中的应用

目前普遍采用欧拉法求解水滴运动控制方程以模拟结冰表面水滴撞击特性。水滴欧拉方程近似没有压力项的空气欧拉方程,但已应用于空气欧拉方程的空间离散格式多数不能直接应用于水滴欧拉方程,有研究者将经典Roe格式应用于水滴欧拉方程时出现了奇点问题。通过对水滴欧拉方程进行形式改造,基于中心格式验证改造方法的有效性,并应用Roe格式结合线性重构与限制器函数实现对水滴欧拉方程二阶精度的求解。将NACA23012翼型计算结果与FENSAP-ICE软件进行对比,两者水滴收集系数分布基本一致。     

对发动机行业技术改造的一些粗浅看法

在当前形势下如何进行技术改造,是需要进行探讨的问题,现择要发表票祜同志的文章,以便引起讨论。     

求解气体-颗粒两相反应流动的一种数值方法

针对用Lagrange观点处理颗粒相的气体-颗粒两相反应流动的基本方程,结合时间分裂法和ICE方法,提出了一种求解气体-颗粒两相反应流动的数值方法。并作为算例,计算了具有煤粉在燃烧室中燃烧的流动问题。     

一种分离流数值求解方法

本文以弯管内分离流场为例，根据分离区与未分离的湍流动能差别较大的特点，提出了在分离区和未分离区采用不同的湍流模型来模拟流动的湍流效应，利用Ｎ－Ｓ方程进行了数值模拟，结果表明：利用这一方法，可以加速迭代的收敛，节省机时。