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中低雷诺数流动直接数值模拟的算法比较（英文） 被引量：3
1
作者 王建春 吴乘胜 王星 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2017年第6期651-660,共10页
文章采用不同的算法对中低雷诺数方腔驱动流动进行了直接数值模拟,所用算法分别是人工压缩方法、SIMPLE算法以及PISO算法。三种算法均采用有限体积法基于交错网格技术离散N-S方程,时间项采用全隐格式离散,对流项采用QUICK格式离散,并将... 文章采用不同的算法对中低雷诺数方腔驱动流动进行了直接数值模拟,所用算法分别是人工压缩方法、SIMPLE算法以及PISO算法。三种算法均采用有限体积法基于交错网格技术离散N-S方程,时间项采用全隐格式离散,对流项采用QUICK格式离散,并将它们得到结果与Ghia发表的基准解进行了比对。文中分析了在同样的收敛条件下,不同算法之间的稳定性,收敛速率以及准确性的差异,发现PISO算法在较低雷诺数Re=400和Re=1 000情况下最准确,而人工压缩算法在雷诺数为5 000时最准确,在所有计算的不同Re数条件下,发现人工压缩法达到收敛所需时间都是最少的,这可以使它成为中低雷诺数下研究直接数值模拟最好的算法之一。 展开更多
关键词 SIMPLE PISO 人工压缩方法 DNS 准确性 收敛速度 稳定性
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SIMPLE算法的一种改进格式 被引量：3
2
作者 秦剑 潘华辰 +1 位作者 田晓庆 RAHMAN M M 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期2398-2404,共7页
在连续性方程中人为加入压力的时间导数项,将人工可压缩方法与压力泊松方程相结合起来,有效抑制了由于守恒变量和非守恒变量转换引起的密度波动;运用改进的非线性动量插值格式对网格界面处的速度进行离散,消除了交错网格下棋盘式的压力... 在连续性方程中人为加入压力的时间导数项,将人工可压缩方法与压力泊松方程相结合起来,有效抑制了由于守恒变量和非守恒变量转换引起的密度波动;运用改进的非线性动量插值格式对网格界面处的速度进行离散,消除了交错网格下棋盘式的压力波动,减小了网格界面处的数值耗散限。为验证该方法的通用性,依次对方腔自然对流、顶盖驱动流和后向阶梯流进行了数值分析,证实该算法在收敛速度、稳定性方面均有较大提升。 展开更多
关键词 SIMPLE算法 人工压缩方法 方腔自然对流 顶盖驱动流 后向阶梯流
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多介质五方程简化模型及界面捕捉的人工压缩算法 被引量：3
3
作者 薛创 李馨东 +2 位作者 孙文俊 叶文华 彭先觉 《计算物理》 CSCD 北大核心 2021年第3期257-268,共12页
根据两介质五方程简化模型的基本假设,发展了适用于任意多种介质的体积分数方程。为了捕捉多介质界面,将HLLC-HLLCM混合型数值通量的计算格式推广应用于二维平面和柱几何的多介质复杂流动问题,在高阶精度的数据重构过程中采用斜率修正... 根据两介质五方程简化模型的基本假设,发展了适用于任意多种介质的体积分数方程。为了捕捉多介质界面,将HLLC-HLLCM混合型数值通量的计算格式推广应用于二维平面和柱几何的多介质复杂流动问题,在高阶精度的数据重构过程中采用斜率修正型人工压缩方法ACM。通过一维、二维多介质黎曼问题算例测试,结果表明:发展的计算格式能够较好地分辨接触间断和激波,间断附近物理量无振荡;对于添加了初始扰动的激波问题,能够有效抑制激波数值不稳定性;使用二维柱球SOD问题和接触间断型黎曼问题检验计算格式对多介质复杂流动问题的适应性。 展开更多
关键词 多介质五方程模型 人工压缩方法 HLLC-HLLCM混合通量 激波数值不稳定性
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低雷诺数下小展弦比机翼的气动力优化设计
4
作者 刘洁 翁培奋 丁珏 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第4期462-468,共7页
以固定翼式微型飞行器为研究背景,针对小展弦比机翼,将遗传算法与Navier-Stokes方程数值解法相结合,提出了一种以实数编码为基础的数值优化模型。流场数值模拟采用人工压缩方法,遗传算法采用锦标赛选择、自适应交叉和变异操作算子,对微... 以固定翼式微型飞行器为研究背景,针对小展弦比机翼,将遗传算法与Navier-Stokes方程数值解法相结合,提出了一种以实数编码为基础的数值优化模型。流场数值模拟采用人工压缩方法,遗传算法采用锦标赛选择、自适应交叉和变异操作算子,对微型飞行器机翼选取五个设计点分别进行了升阻比优化设计。优化结果表明,本文的优化模型具有较高的搜索效率和显著的优化效果,五个设计点机翼的升阻比均提高30%以上。优化后的翼面接近椭圆形状,翼型前缘钝厚,尾缘向上拱起,这种形状能大大增加升力,降低诱导阻力,从而显著提高机翼的气动性能。 展开更多
关键词 微型飞行器 遗传算法 低雷诺数 小展弦比 人工压缩方法
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LBM与ACM耦合求解多孔介质非稳态流动
5
作者 封永亮 喻志强 +1 位作者 李增耀 陶文铨 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期2151-2154,共4页
基于Chapman-Enskog展开,本文提出了多尺度过程界面耦合的LBM/NS重构算子,将该重构算子用于格子-Boltzmann方法(LBM)和人工压缩方法(ACM)耦合计算中,提出了基于多尺度重构算子的LBM和ACM界面耦合方法.为检验该耦合方法,将其用于模拟双... 基于Chapman-Enskog展开,本文提出了多尺度过程界面耦合的LBM/NS重构算子,将该重构算子用于格子-Boltzmann方法(LBM)和人工压缩方法(ACM)耦合计算中,提出了基于多尺度重构算子的LBM和ACM界面耦合方法.为检验该耦合方法,将其用于模拟双周期剪切层流动和多孔介质流体混合层流动模拟中,数值结果表明LBM与ACM耦合方法可以准确模拟非稳态流动问题和捕捉局部小尺度区域的细节流动特征. 展开更多
关键词 格子-BOLTZMANN方法 人工压缩方法 多尺度模拟 重构算子
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LBM与ACM多尺度耦合方法
6
作者 封永亮 栾辉宝 +4 位作者 陈黎 凌空 喻志强 李增耀 陶文铨 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期298-301,共4页
基于本课题组先前工作提出的多尺度过程界面耦合重构算子,本文将该重构算子用于格子-Boltzmann方法(LBM)和人工压缩方法(ACM)耦合计算中,提出了基于多尺度重构算子的LBM和ACM界面耦合方法。为检验该耦合方法,将其用于模拟二维顶盖驱动流... 基于本课题组先前工作提出的多尺度过程界面耦合重构算子,本文将该重构算子用于格子-Boltzmann方法(LBM)和人工压缩方法(ACM)耦合计算中,提出了基于多尺度重构算子的LBM和ACM界面耦合方法。为检验该耦合方法,将其用于模拟二维顶盖驱动流,数值结果表明LBM与ACM耦合方法可以正确模拟非稳态流动问题,并能有效地提高计算速度。 展开更多
关键词 格子-BOLTZMANN方法 人工压缩方法 多尺度模拟
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基于HLLC近似Riemann解的自由面流动数值模拟
7
作者 李泠泉 杨爱明 《复旦学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2016年第3期321-328,共8页
对于自由面流动问题,发展了一种新的数值模拟方法.在该方法中,自由面的捕捉通过求解Level Set方程实现.该方程与流体力学控制方程耦合形成双曲系统方程,并采用人工压缩方法进行求解.为了提高计算的分辨率,发展了一种有限体积框架下的高... 对于自由面流动问题,发展了一种新的数值模拟方法.在该方法中,自由面的捕捉通过求解Level Set方程实现.该方程与流体力学控制方程耦合形成双曲系统方程,并采用人工压缩方法进行求解.为了提高计算的分辨率,发展了一种有限体积框架下的高阶WENO格式,并构造了基于HLLC近似Riemann算子的通量函数.对若干典型自由面流动问题进行了数值模拟,计算结果表明了该方法的有效性. 展开更多
关键词 自由面流动 LEVEL Set方程 WENO格式 HLLC近似Riemann算子 人工压缩方法
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SPH方法在溃坝流动模拟中的应用 被引量：6
8
作者 张健 陆利蓬 刘恩洲 《自然科学进展》 北大核心 2006年第10期1326-1330,共5页
光滑粒子(smoothed particle hydrodynamics,SPH)方法是一种新近发展的可用于流动模拟的无网格数值方法,理论上能够适应任意变形,在模拟流体流动的剧烈变形时有显著的优势．但是流动的初始、边界条件和一些计算参数的选取都会对计算结... 光滑粒子(smoothed particle hydrodynamics,SPH)方法是一种新近发展的可用于流动模拟的无网格数值方法,理论上能够适应任意变形,在模拟流体流动的剧烈变形时有显著的优势．但是流动的初始、边界条件和一些计算参数的选取都会对计算结果产生较大的影响．作者基于SPH方法的基本原理,全面考虑了各种定解条件的设置,独立发展了一套用于模拟不可压自由表面流动的SPH2D程序,并应用于溃坝流动的模拟之中．SPH模拟结果与Harlow和Welch经典的MAC(marker and cell)结果非常吻合,验证了方法的准确性,为SPH方法的进一步发展和广泛应用奠定了一定的基础． 展开更多
关键词 SPH方法 溃坝流动 人工拟压缩方法
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沟槽型面减阻特性数值模拟研究 被引量：5
9
作者 余雷 杨旭东 《航空计算技术》 2009年第1期56-59,共4页
基于人工压缩性方法,时间项采用隐式离散、对流项采用基于Roe近似Riemann解的迎风格式,研究了三维不可压粘性流动的数值模拟方法,湍流模型采用Baldwin-Barth一方程模型,利用所发展的不可压粘性流数值模拟方法,对典型几类V型、间隔三角型... 基于人工压缩性方法,时间项采用隐式离散、对流项采用基于Roe近似Riemann解的迎风格式,研究了三维不可压粘性流动的数值模拟方法,湍流模型采用Baldwin-Barth一方程模型,利用所发展的不可压粘性流数值模拟方法,对典型几类V型、间隔三角型和U型沟槽型面的不可压粘性流场进行了数值模拟计算研究,探索了上述几类沟槽型面参数对湍流减阻特性的影响规律,从表面摩阻、速度场等方面分析了上述几类沟槽型面的减阻作用机理。研究结果表明:上述典型沟槽的减阻效果可以分别达到7.6%,10.5%和5.0%,与国内外相关实验结果符合一致,所发展的计算方法是成功的、可行的。 展开更多
关键词 沟槽面 减阻 湍流 人工压缩性方法
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基于人工可压缩方法的后台阶绕流数值模拟 被引量：1
10
作者 王家楣 孙富学 《武汉理工大学学报（交通科学与工程版）》 北大核心 2004年第1期66-69,共4页
针对二维后台阶绕流采用人工可压缩方法进行数值模拟 ,方程的离散采用有限体积法 .为了消除离散求解时可能产生的数值振荡 ,在离散方程的右端人为增加四阶人工耗散 .在 Re=45 ,60 ,90等低雷诺数下的数值试验结果表明 ,人工可压缩方法和... 针对二维后台阶绕流采用人工可压缩方法进行数值模拟 ,方程的离散采用有限体积法 .为了消除离散求解时可能产生的数值振荡 ,在离散方程的右端人为增加四阶人工耗散 .在 Re=45 ,60 ,90等低雷诺数下的数值试验结果表明 ,人工可压缩方法和有限体积离散方法联合进行数值模拟的可行性 ;在低 Re的情况下 ,伪可压缩系数 α取小的值会对方程求解的稳定性更有利 .在其它参数取值相同的情况下 ,还分别针对加入和不加入人工耗散两种情况进行模拟 ,结果表明人工耗散的加入使迭代余量的绝对值明显减小 ,也就是从一定程度上消减了数值解的振荡 .文中同时在数值试验的基础上提出了人工压缩系数的参考取值范围 .通过采用上述方法对后台阶绕流进行模拟 ,模拟结果和商用软件 PHOENICS3 .2在相同条件下模拟结果基本吻合 。 展开更多
关键词 人工可压缩方法 有限体积法 后台阶绕流
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