不可压N-S方程高效算法及二维槽道湍流分析 被引量：13

1

作者 李新亮 马延文 傅德薰 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2001年第5期577-587,共11页

构造了基于非等距网格的迎风紧致格式，并将其与三阶精度的Ａｄａｍｓ半隐方法相结合，构造了求解不可压Ｎ－Ｓ方程高效算法．该算法利用基于交错网格的离散形式的压力Ｐｏｉｓｓｏｎ方程求解压力项，解决了边界处的残余散度问题；同时... 构造了基于非等距网格的迎风紧致格式，并将其与三阶精度的Ａｄａｍｓ半隐方法相结合，构造了求解不可压Ｎ－Ｓ方程高效算法．该算法利用基于交错网格的离散形式的压力Ｐｏｉｓｓｏｎ方程求解压力项，解决了边界处的残余散度问题；同时还利用快速Ｆｏｕｒｉｅｒ变换将方程的隐式部分解耦，离散后的代数方程组利用追赶法求解，大大减少了计算量．通过对二维槽道流动的数值模拟，证实了所构造的数值方法具有精度高，稳定性好，能抑制混淆误差等优点，同时具有很高的计算效率，是进行壁湍流直接数值模拟的有效方法． 在数值模拟的基础上对一维槽道流动进行了分析，得到了Ｒｅｙｎｏｌｄｓ数从６０００到１５０００的二维流动饱和态解（所谓“二维槽道湍流”）；定性及定量结果均与他人的数值计算结果吻合十分理想．对流场进行了统计分析，指出了“二维湍流”与三维湍流统计特性的区别． 展开更多

关键词 非等距网格 迎风紧致格式 不可压N-S方程 “二维湍流” 混沌 湍应力

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二维湍流气固两相射流的数值模拟 被引量：3

2

作者 谢定国 陈越南 赵先尚 《水动力学研究与进展（A辑）》 CSCD 北大核心 1993年第3期314-323,共10页

本文采用两相湍流的K—ε模型和颗粒湍流扩散的Peskin公式,对含有相同尺寸的球状颗粒的圆截面湍流射流进行了数值分析。计算采用对抛物型方程的推进求解技巧。研究了两种不同的阻力系数公式对两相湍射流的影响。一个阻力系数公式是由谢... 本文采用两相湍流的K—ε模型和颗粒湍流扩散的Peskin公式,对含有相同尺寸的球状颗粒的圆截面湍流射流进行了数值分析。计算采用对抛物型方程的推进求解技巧。研究了两种不同的阻力系数公式对两相湍射流的影响。一个阻力系数公式是由谢定国和周红宇最近推导出来的,它反映了颗粒体积率对阻力的影响。另一阻力系数公式是Clift等人根据单颗粒球的标准实验阻力曲线推导出来的。计算结果和实验进行了比较。 结果表明,谢一周阻力系数公式的引入改进了小颗粒的两相湍射流的预测;但是,对于大颗料,由于颗粒雷诺数超出了谢一周公式的有效范围,不太理想。结果还表明,反映颗粒体积率等影响的阻力系数公式的引入和使用是改善两相湍射流流动特性的预测的有效途径之一。 展开更多

关键词 数值模拟 二维湍流 二相湍流射流

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二维和三维湍流的分形模型 被引量：1

3

作者 G.Paladin A.Vulpinai 谢和平 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 1989年第1期140-143,共4页

1 引言 目前分形物体已广泛引入物理学和自然科学各种现象的分析中。湍流的几何形态特别需用“自相似”方法、而不是用“欧几里德”方法来研究。人们通常考虑的是均匀分形(即具有整体严格的膨胀不变性),但我们想引入自相似性仅在平均意... 1 引言 目前分形物体已广泛引入物理学和自然科学各种现象的分析中。湍流的几何形态特别需用“自相似”方法、而不是用“欧几里德”方法来研究。人们通常考虑的是均匀分形(即具有整体严格的膨胀不变性),但我们想引入自相似性仅在平均意义下保持的一个简单模型, 展开更多

关键词 二维湍流 三维湍流 湍流 模型 分形

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二维湍流外力尺度影响的格子Boltzmann方法研究 被引量：2

4

作者 夏玉显 钱跃竑 《水动力学研究与进展（A辑）》 CSCD 北大核心 2016年第1期50-55,共6页

该文基于格子Boltzmann方法,研究系统外力尺度kmax/kf对二维湍流的能谱和统计行为的影响。考虑了两种系统外力(高斯力和Kolmogorov力)和三种外力尺度max/fk k。在不存在线性摩擦力情况下,验证了描述二阶涡量结构函数与能谱关系的Benzi... 该文基于格子Boltzmann方法,研究系统外力尺度kmax/kf对二维湍流的能谱和统计行为的影响。考虑了两种系统外力(高斯力和Kolmogorov力)和三种外力尺度max/fk k。在不存在线性摩擦力情况下,验证了描述二阶涡量结构函数与能谱关系的Benzi理论。研究表明:当外力尺度kmax/kf逐渐增大时,Kolmogorov外力情况下的二阶涡量结构函数与能谱之间的关系逐渐符合Benzi理论。在存在线性摩擦力情况下,出现能谱双能级。随着外力尺度kmax/kf逐渐增大,Kolmogorov外力情况下的直接惯性区能谱逐渐接近Kraichnann理论。在两种系统外力情况下涡量场和速度场的概率分布函数(PDF)具有指数尾迹,与Falkovich和Lebedev理论预测的结果一致。PDF随着kmax/kf增加有更大的峰度(Kurtosis),这意味着在直接级联惯性区具有更强的间歇性。 展开更多

关键词 二维湍流 外力尺度 格子BOLTZMANN方法

原文传递

二维衰减湍流的速度加速度结构函数

5

作者 周泽友 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第4期1035-1044,共10页

湍流场中二阶速度加速度结构函数(velocity-acceleration structure function, VASF)被认为与尺度间能量或者拟涡能的传递相关,其正负表明传递的方向.三维湍流中,能量从大尺度向小尺度传递,VASF为负.在二维湍流中,能量反向传递到大尺度... 湍流场中二阶速度加速度结构函数(velocity-acceleration structure function, VASF)被认为与尺度间能量或者拟涡能的传递相关,其正负表明传递的方向.三维湍流中,能量从大尺度向小尺度传递,VASF为负.在二维湍流中,能量反向传递到大尺度,拟涡能正向传递到小尺度,因此理论上VASF无论在反向能量级串区还是在正向拟涡能级串区均为正.然而,相对于三维湍流中VASF的充分研究,二维湍流中VASF的正负性迄今尚无实验或数值模拟数据验证.本文通过三维二维湍流中普适的公式推导,指出在空间非均匀湍流场中,VASF除了尺度间传递,还受到非均匀项的影响.一种常见的空间非均匀湍流场是在实验研究中常用的风洞或水洞中,湍流发生装置(如栅格)后的湍流.该流场中,湍流强度随下游位置增大而逐渐衰减,这种衰减则带来空间上的非均匀性.本文在基于竖直流动皂膜的二维衰减湍流场中,利用拉格朗日粒子追踪法测得在拟涡能级串区的VASF,并分析各部分的影响.结果表明,虽然尺度间传递项为正值,但由于衰减带来的非均匀项为负值,使得VASF的值为负,使之失去了表征拟涡能传递方向的意义.因此,在类似风洞、水洞、水槽等衰减流场中对VASF的讨论不应忽略非均匀项.最后对与VASF密切相关的弥散过程进行分析,发现后期弥散过程变慢是由于负的VASF导致. 展开更多

关键词 二维湍流 速度加速度结构函数 衰减湍流 弥散

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二维湍流近壁涡量产生的研究

6

作者 颜幼平 裘品闲 +1 位作者 陈康民 李延胜 《山东纺织工学院学报》 1993年第4期6-8,共3页

从不可压Navier—stokes方程出发,分析二维湍流运动固体表面“搓”出涡量的过程,并求得其涡量源强度和拟涡能扩散强度。

关键词 涡量 二维湍流 湍流扩散

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含尘气流中尘粒运动的研究

7

作者 罗来龙 《武汉理工大学学报（交通科学与工程版）》 2006年第4期690-692,共3页

针对静电除尘器中的含尘气体,分析了二相流中粒子相的扩散运动,并提出了简化物理模型,导出了二相流中粒子相在三类近似条件下的简化运动方程,使定量分析二相流中粒子相的运动成为可能.这种简单实用的方程在除尘器和测尘仪设计中已得到应用.

关键词 二相流 二维湍流 速度场

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二维湍流热对流羽流运动路径对传热特性的影响 被引量：4

8

作者 包芸 何建超 高振源 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第16期239-245,共7页

本文采用并行直接求解方法计算了0.7和4.3两个Pr数的二维湍流热对流,最高Ra=1013.高和极高Ra数的二维湍流热对流传热Nu数与反映羽流运动的大尺度环流路径随Ra数的变化具有很好的相关性,并具有两个Ra数转折点.第一转折点出现在大尺度环... 本文采用并行直接求解方法计算了0.7和4.3两个Pr数的二维湍流热对流,最高Ra=1013.高和极高Ra数的二维湍流热对流传热Nu数与反映羽流运动的大尺度环流路径随Ra数的变化具有很好的相关性,并具有两个Ra数转折点.第一转折点出现在大尺度环流由椭圆变为圆形,其周长CLSC随Ra数变化突然减小,第二转折点出现在大尺度环流周长CLSC最小值处,随后羽流变为旋涡团状而周长CLSC随Ra数增高而增大.Pr数较小对应的转折Ra数较低.传热Nu数的变化规律用Ra0.3补偿后发现, Nu的局部标度律在大尺度环流周长CLSC较小的情况下减小,出现偏离GL理论预测倍数线的现象.当Ra数大于第二转折点后,极高Ra数二维湍流热对流Nu数随Ra数的变化与GL理论预测倍数线符合良好,走向保持一致. 展开更多

关键词 二维湍流热对流 传热特性 大尺度环流路径周长 极高Ra数 Grossman和Lohse理论

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二维叶栅湍流流动的数值研究 被引量：2

9

作者 朱永波 姜根山 《华北电力大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2003年第4期51-53,共3页

用N-S方程计算了多个透平和压气机叶栅,通过具体算例与实验结果相比较,验证了计算程序的准确性和可靠性。比较了B-L、高雷诺数k-ε和低雷诺数k-ε模型在工程应用中的优缺点。

关键词 二维湍流流动 N-S方程 数值计算 风洞实验 低雷诺数

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HL-2A装置中性束发射光谱诊断系统的研制与测试 被引量：1

10

作者 吴一帆 余羿 +12 位作者 柯锐 许敏 聂林 吴婷 孙爱萍 兰涛 袁博达 刘灏 龚少博 龙婷 段旭如 叶民友 HL-2A团队 《核聚变与等离子体物理》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期200-207,共8页

在HL-2A装置上完成了一套32通道束发射诊断系统(BES),可对径向r=12~44cm,极向-7.5^+7.5cm二维空间范围内的长波长(k⊥ρi<1)电子密度扰动信息进行测量,其时间分辨率达到0.5μs,空间分辨率1~2cm。系统由内置于真空室的非对称镜头组、... 在HL-2A装置上完成了一套32通道束发射诊断系统(BES),可对径向r=12~44cm,极向-7.5^+7.5cm二维空间范围内的长波长(k⊥ρi<1)电子密度扰动信息进行测量,其时间分辨率达到0.5μs,空间分辨率1~2cm。系统由内置于真空室的非对称镜头组、传输光纤、高性能探测器模块以及辅助的冷却和真空设备构成。系统的噪声在低频时(f<100kHz)主要由散粒噪声贡献,在较高频率时由散粒噪声和e噪声共同决定。在典型的HL-2A装置放电模式中,对于200k Hz以下的扰动,该系统的信噪比(SNR)均大于3。 展开更多

关键词 HL-2A装置 束发射光谱 密度涨落 二维湍流测量

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湍流热对流温度剖面双参数拟合及其变化特性 被引量：1

11

作者 方明卫 何建超 包芸 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第17期140-148,共9页

采用高效并行的直接数值模拟方法计算了三个Pr数的系列Ra数的二维热对流.对所有计算结果的平均场温度边界层特性进行研究,采用考虑脉动作用的双参数温度边界层理论对温度边界层剖面进行拟合,得到了拟合参数a和参数c的分布.参数a决定了... 采用高效并行的直接数值模拟方法计算了三个Pr数的系列Ra数的二维热对流.对所有计算结果的平均场温度边界层特性进行研究,采用考虑脉动作用的双参数温度边界层理论对温度边界层剖面进行拟合,得到了拟合参数a和参数c的分布.参数a决定了温度剖面的基本特性,而参数c起到了对温度剖面外区的修正作用,使得在5个边界层厚度温度边界层剖面的计算值与理论解符合良好.参数c的变化特性与参数a的相反,a值增大则c值减小.不同的Pr数拟合参数a随Ra数变化具有不同的分布特性,但都存在突然减小的间断.参数a的间断变化是由湍流热对流流动状态由椭圆形大尺度环流突变到圆形大尺度环流造成的,且随着Pr数变大间断点的特征Ra数增高.相同Ra数时Pr数越大温度剖面的拟合参数a值越小,表明温度边界层中脉动的影响越小.传热特性N u/Ra0.3、表征羽流运动特性的大尺度环流路径周长,及温度边界层拟合参数a三者随Ra数的变化都存在转折或间断,且对应相同的特征Ra数,显示三者具有很好的相关性并与流动形态变化直接关联. 展开更多

关键词 二维湍流热对流 温度边界层剖面 间断特性 传热特性 大尺度环流路径周长

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聚变堆液态包层准二维磁流体湍流模型研究

12

作者 王磊 张秀杰 +3 位作者 潘传杰 许增裕 赵耀 王凡 《核聚变与等离子体物理》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期21-25,共5页

为研究聚变堆氚增殖包层中液态金属湍流磁流体动力学(MHD)效应,开发了一种新的准二维单方程MHD湍流模型,并进行了相关数值模拟程序的编制及验证。对于矩形管道中的准二维MHD湍流流动,三维流动主要发生在哈德曼层中,中心的主流区呈现出... 为研究聚变堆氚增殖包层中液态金属湍流磁流体动力学(MHD)效应,开发了一种新的准二维单方程MHD湍流模型,并进行了相关数值模拟程序的编制及验证。对于矩形管道中的准二维MHD湍流流动,三维流动主要发生在哈德曼层中,中心的主流区呈现出二维流动。为了反映这种特殊的流动特征,新湍流模型在标准k-ε模型的基础之上去掉了传统的耗散项,代之以电磁耗散项来模拟湍流MHD效应。同时,采用Bradshaw假设来对湍流涡粘系数进行模化。为验证该湍流模型是否合理,编制了相关数值模拟程序,并利用直接数值模拟(DNS)结果对该程序进行了校正,数值模拟结果与DNS结果吻合较好。计算结果表明,该湍流模型可应用于聚变堆液态包层MHD湍流流动的数值模拟。 展开更多

关键词 聚变堆 液态包层 磁流体流动 准二维湍流 不可压缩流动

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非局域梯度漂移不稳定性的非线性分析(摘要)

13

作者 蔡恒进 陈培仁 《天文研究与技术》 CSCD 1990年第4期316-316,共1页

即使用非局域线性理论,在白天赤道电激流地区观测到的大尺度现象仍然得不到满意的解释。在这里,我们试图根据物理图象和简单性建立非局域梯度漂移不稳定非线性模型。考虑(m,n)和(0,2n)模之间的相互作用,我们就能得到非线性饱和。正向串... 即使用非局域线性理论,在白天赤道电激流地区观测到的大尺度现象仍然得不到满意的解释。在这里,我们试图根据物理图象和简单性建立非局域梯度漂移不稳定非线性模型。考虑(m,n)和(0,2n)模之间的相互作用,我们就能得到非线性饱和。正向串级和反向串级效应将在(m,n)和(2m,2n)模之间的相互作用项中得到体现。 展开更多

关键词 漂移不稳定性 串级 尺度现象 非线性模型 线性理论 二维湍流 数值计算 分析方法

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二维定常湍流计算中的GMRES算法 被引量：13

14

作者 宁方飞 徐力平 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2001年第4期442-451,共10页

在以前工作的基础上将广义极小残差（Ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ　Ｍｉｎｉｍｕｍ　ＲＥＳｉｄｕａｌ（ＧＭＲＥＳ））算法发展到用于求解二维可压　Ｆａｖｉｅｒ平均　Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程组．控制方程经　Ｎｅｗｔｏｎ线化处... 在以前工作的基础上将广义极小残差（Ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ　Ｍｉｎｉｍｕｍ　ＲＥＳｉｄｕａｌ（ＧＭＲＥＳ））算法发展到用于求解二维可压　Ｆａｖｉｅｒ平均　Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程组．控制方程经　Ｎｅｗｔｏｎ线化处理后构成近似的线性系统，然后采用分别耦合了ＬＵＳＧＳ和ＩＬＵ两种预处理矩阵的ＧＭＲＥＳ算法求解．Ｓｐａｌａｒｔ－Ａｌｌｍａｒａｓ湍流模型被用来封闭流体控制方程组，采用与流体控制方程非耦合的方式，使用ＬＵＳＧＳ方法求解．对ＧＭＲＥＳ算法中矩阵－向量的乘积采用了有限插分方法，从而避免了精确的左端系数矩阵的计算和存储．对预处理矩阵的两种使用方法（左预处理和右预处理）进行了分析和讨论．用两个算例对ＬＵＳＧＳ和ＩＬＵ两种预处理矩阵进行了比较，同时探讨了左预处理和右预处理各自的优缺点．通过对Ｓａｊｂｅｎ扩压器和ＮＡＣＡ００１２有攻角流动的计算，表明带有预处理的ＧＭＲＥＳ算法在二维定常跨音黏性流动计算中相比于得到广泛应用的ＤＤＡＤＩ方法具有很大优势，左预处理要优于右预处理． 展开更多

关键词 NAVIER-STOKES方程 广义极小残差算法 预处理 LUSGS预处理 ILU预处理 二维定常湍流 Newton线化 有限插分法 Sajben扩压器 计算流体力学

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二维大涡数值模拟的算例及其分析 被引量：8

15

作者 齐学义 郭秀峰 +2 位作者 王德国 刘在伦 孟繁中 《甘肃工业大学学报》 北大核心 2003年第2期56-58,共3页

根据文[1]中给出的二维大涡模拟方程的离散形式及数值解法,编制了一套数值计算程序,并通过计算二维后阶湍流流动和双流道式污水泵叶轮内部流场的实例计算,验证了文[1]中推导出的方程的正确性、可解性,以及提供的数值解法的可行性和可靠... 根据文[1]中给出的二维大涡模拟方程的离散形式及数值解法,编制了一套数值计算程序,并通过计算二维后阶湍流流动和双流道式污水泵叶轮内部流场的实例计算,验证了文[1]中推导出的方程的正确性、可解性,以及提供的数值解法的可行性和可靠性.经文中的实例计算,并把计算结果与实验实测结果相比较,令人十分满意.从而表明:二维大涡数值模拟既保持了原有三维形式的优点,又大大简化了三维求解对计算条件的苛刻要求,有望使大涡数值实现广泛的工程应用. 展开更多

关键词 二维大涡 数值模拟 控制方程 贴体坐标系 网格 叶轮机械 二维后阶湍流 双流道式污水系 离散形式

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二维槽道湍流的标度律分析 被引量：6

16

作者 李新亮 马延文 傅德薰 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第4期604-608,共5页

对不同Reynolds数的二维不可压槽道湍流（即二维槽道流动的扰动饱和态）进行了标度律分析.指出二维槽道湍流中存在明显的标度律及扩展自相似性;分析了标度指数随着流动Reynolds数的变化,指出随着Reynolds数的增长,标度指数的奇异性并没... 对不同Reynolds数的二维不可压槽道湍流（即二维槽道流动的扰动饱和态）进行了标度律分析.指出二维槽道湍流中存在明显的标度律及扩展自相似性;分析了标度指数随着流动Reynolds数的变化,指出随着Reynolds数的增长,标度指数的奇异性并没有减小的趋势;由此推测充分发展的二维槽道湍流的标度指数也是奇异的、将所得计算值和余振苏等人的SL标度律预测值相比较,认为余等人的SL标度律公式能很好描述二维湍流. 展开更多

关键词 二维槽道湍流 标度律 奇异性 REYNOLDS数

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大涡模拟二维平面尾迹湍流拟序结构

17

作者 金晗辉 罗坤 +2 位作者 郑友取 樊建人 岑可法 《自然科学进展》 北大核心 2002年第12期1285-1290,共6页

首先采用大涡模拟方法对二维平面尾迹流进行了数值模拟,分别分析了整个流场的流动特点和近壁处展向大涡结构的形成、发展、脱落和破碎过程,然后定量计算了流场下游不同断面上流向时均速度分布、流向时均湍流强度分布以及流向相均速度的... 首先采用大涡模拟方法对二维平面尾迹流进行了数值模拟,分别分析了整个流场的流动特点和近壁处展向大涡结构的形成、发展、脱落和破碎过程,然后定量计算了流场下游不同断面上流向时均速度分布、流向时均湍流强度分布以及流向相均速度的分布情况,并与Yang等最近所做的实验进行了对比分析,数值结果表明大涡模拟方法可以较好地模拟二维平面尾迹流。 展开更多

关键词 二维平面尾迹湍流 大涡模拟 拟序结构 速度分布 动力特性 颗粒扩散方式

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二维槽道湍流数值模拟与自组织特性

18

作者 郭双喜 李万平 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第3期438-443,共6页

从流体力学基本方程出发,讨论了二维槽道湍流的衰减特性,通过对流场施加合适的体积力,采用拟谱方法对二维槽道强制湍流进行了数值模拟。研究了二维槽道衰减湍流的自组织与逆能量级串特性,再现了二维槽道衰减湍流中湍涡的自组织过程,以... 从流体力学基本方程出发,讨论了二维槽道湍流的衰减特性,通过对流场施加合适的体积力,采用拟谱方法对二维槽道强制湍流进行了数值模拟。研究了二维槽道衰减湍流的自组织与逆能量级串特性,再现了二维槽道衰减湍流中湍涡的自组织过程,以及不同波数湍流结构所携能量在自组织过程中的变化,并解释了二维槽道湍流平均速度曲线特征以及海洋环流所特有的自然现象。 展开更多

关键词 二维槽道湍流 自组织特性 数值模拟

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