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悬浮颗粒运动的格子Boltzmann数值模拟 被引量：16
1
作者 吴锤结 周菊光 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2004年第2期151-162,共12页
将固体颗粒的牛顿力学和格子Boltzmann方法相结合,研究不规则形状悬浮颗粒在流场中的运动。通过受力分析,精确求得其所受合力、合力矩、合力作用中心等。提出了跟随颗粒运动的动网格计算域技术和模拟悬浮颗粒转动运动的局部数组方法及Eu... 将固体颗粒的牛顿力学和格子Boltzmann方法相结合,研究不规则形状悬浮颗粒在流场中的运动。通过受力分析,精确求得其所受合力、合力矩、合力作用中心等。提出了跟随颗粒运动的动网格计算域技术和模拟悬浮颗粒转动运动的局部数组方法及Euler-Lagrange两套坐标技术。通过对椭圆颗粒运动的数值模拟和对照他人对矩形颗粒的研究,分析了其复杂运动规律,并提供了合理的物理解释。结果表明:运用格子Boltzmann方法和上述特殊技术可以得到与有限元方法相同的模拟精度,且具有计算速度快、对复杂形状边界处理方便灵活、程序简单及特别适合大规模并行计算等优点。 展开更多
关键词 悬浮颗粒运动 格子Boltzmann数值模拟 动网格 NAVIER-STOKES方程 并行计算 Euler-Lagrange坐标技术 流体力学
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湍流风场中三维风成沙波纹形成过程的大涡模拟研究 被引量：10
2
作者 吴锤结 王明 王亮 《中国科学（G辑）》 CSCD 2008年第6期637-652,共16页
采用大涡模拟方法和小球运动方程及内置边界条件等方法,进行了三维湍流风沙跃移运动和三维沙波纹演化过程的数值模拟.最终得到的沙波纹迎风坡平缓,背风坡陡峭,这与自然形成的沙波纹的形态是一致的,并且实现了三维沙波纹的自我修复过程,... 采用大涡模拟方法和小球运动方程及内置边界条件等方法,进行了三维湍流风沙跃移运动和三维沙波纹演化过程的数值模拟.最终得到的沙波纹迎风坡平缓,背风坡陡峭,这与自然形成的沙波纹的形态是一致的,并且实现了三维沙波纹的自我修复过程,这从另一个方面说明了数值模拟方法和所采用的跃移、蠕移模型等是合理的,可以再现沙波纹演化过程中的典型特征.最后,分析了沙波纹对三维湍流风场的影响,发现沙波纹地形的出现和发展使得湍流风场在法向有着更强烈的能量交换,并且沙波纹与地表涡量有着强烈的对应关系,有助于了解起沙的物理机理. 展开更多
关键词 大涡模拟 小球模型 沙波纹 跃移 蠕移
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湍流横向射流的大涡模拟及其涡结构特性 被引量：7
3
作者 关晖 吴锤结 《中国科学（G辑）》 CSCD 2006年第6期662-677,共16页
采用大涡模拟方法数值模拟了流向和展向椭圆喷嘴的湍流横向射流,重点研究了其中旋涡结构的产生、发展等动力学演化过程.结果表明文献中所报道的横向射流基本涡结构,如反向旋转涡对、前缘涡、后缘涡、悬涡、肾涡、反肾涡等等是分别对应... 采用大涡模拟方法数值模拟了流向和展向椭圆喷嘴的湍流横向射流,重点研究了其中旋涡结构的产生、发展等动力学演化过程.结果表明文献中所报道的横向射流基本涡结构,如反向旋转涡对、前缘涡、后缘涡、悬涡、肾涡、反肾涡等等是分别对应于新发现的横向射流中的基本涡结构——起始于喷嘴的三维拉伸涡环的局部结构,因此,在湍流横向射流中真正占主导作用的是拉伸、扭曲、沿展向摆动和沿流向扭动的三维涡环.研究还发现:涡环的脱落频率比流场信号分析得到的脉动频率小得多. 展开更多
关键词 湍流横向射流 拟序结构 大涡模拟
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不依赖数据库的最优动力系统建模理论及其应用 被引量：4
4
作者 吴锤结 赵红亮 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2001年第3期289-300,共12页
在Ｗｕ提出的流动数据库分析及建立低维动力系统的优化理论基础上，进一步提出不依赖于数据库、直接由偏微分方程构造最优低维动力系统的方法．以二维热对流问题为例求得五维最优低维动力系统，研究其动力学特性，并与Ｌｏｒｅｎｚ模型... 在Ｗｕ提出的流动数据库分析及建立低维动力系统的优化理论基础上，进一步提出不依赖于数据库、直接由偏微分方程构造最优低维动力系统的方法．以二维热对流问题为例求得五维最优低维动力系统，研究其动力学特性，并与Ｌｏｒｅｎｚ模型进行比较．结果表明：该方法无需依赖数据库即可提取真实反映复杂流动动力学特征的最优基，建立在最优基之上的动力系统更充分地描述了问题的复杂动力学行为，并揭示了一些新的动力学特征． 展开更多
关键词 偏微分方程 动力系统 LORENZ系统 功率谱 LYAPUNOV指数 力学 数据库 建模
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Rayleigh-Bénard对流的多分形及其谱特征 被引量：3
5
作者 周宇欢 傅强 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2008年第7期52-56,65,共6页
首先简单介绍了分形和多分形的概念,以及用WTMM方法计算多分形谱的步骤,然后分别从理论上和WTMM方法计算了标准2-6-2分Cantor集的多分形谱图,得出了多分形谱的一般物理意义。在此基础上,利用基于小波的WTMM方法计算了Rayleigh-Bén... 首先简单介绍了分形和多分形的概念,以及用WTMM方法计算多分形谱的步骤,然后分别从理论上和WTMM方法计算了标准2-6-2分Cantor集的多分形谱图,得出了多分形谱的一般物理意义。在此基础上,利用基于小波的WTMM方法计算了Rayleigh-Bénard对流多分形谱及其随流场结构变化的特征。研究结果表明:基于小波的WTMM方法研究多分形谱是可行的;Rayleigh-Bénard对流温度信号的多分形谱结构在由流场的中心向侧壁边缘的过渡中,其多分形谱态也是渐变的。 展开更多
关键词 复杂系统 多分形 CANTOR集 小波WTMM方法 RAYLEIGH-BENARD对流
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三维气泡与自由表面相互作用的直接数值模拟 被引量：2
6
作者 吴锤结 李霞 《固体力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第S1期103-109,共7页
采用VOF中的PLIC界面重构方法数值模拟了三维气泡在液流中上升并与自由表面相互作用的运动.分别考察了不同初始高度,有无来流及有无再生气泡对气泡上升高度、上升速度、压力及与自由表面相互作用等的影响.结果表明:气泡初始位置越低,顶... 采用VOF中的PLIC界面重构方法数值模拟了三维气泡在液流中上升并与自由表面相互作用的运动.分别考察了不同初始高度,有无来流及有无再生气泡对气泡上升高度、上升速度、压力及与自由表面相互作用等的影响.结果表明:气泡初始位置越低,顶端上升的高度越大,自由面隆起的范围更广.越靠近自由表面,底部射流横向发展越窄,而向上的压力梯度,气泡上升速度,底部射流上升高度越大,反之则反;但如果底部射流均在接近自由表面以前已横向发展充分,则差别不大.气泡外形、上升高度、破裂时间以及上升速度与来流无关.产生再生气泡后,原生气泡与再生气泡相吸,相互加速对方的上升;自由表面抬升的高度增幅较大,范围拓宽,上升速度也大大增加,且再生气泡越多,自由表面隆起的范围越大. 展开更多
关键词 气泡动力学 自由表面 相互作用
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沙漠地貌演化过程的湍流大涡模拟研究 被引量：2
7
作者 吴锤结 陈剑 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期358-363,368,共7页
采用大涡模拟和混合粒径群体沙粒运动算法结合内置边界方法来模拟沙波纹与沙丘的演化和发展,在平坦沙区形成沙波纹的同时,在沙丘上同样也出现了沙波纹的结构,即沙波纹的发展出现了多尺度现象。此外,还分析了粒径对沙波纹与沙丘自身形态... 采用大涡模拟和混合粒径群体沙粒运动算法结合内置边界方法来模拟沙波纹与沙丘的演化和发展,在平坦沙区形成沙波纹的同时,在沙丘上同样也出现了沙波纹的结构,即沙波纹的发展出现了多尺度现象。此外,还分析了粒径对沙波纹与沙丘自身形态演化和发展的影响,以及沙丘对平坦沙区沙波纹形成发展的作用。 展开更多
关键词 沙波纹 沙丘 大涡模拟 混合粒径 内置边界 多尺度
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湍流最高激发态的局部结构及其绝对标度律 被引量：1
8
作者 傅强 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第2期158-161,共4页
通过对湍流层次结构模型中提出的最高激发态的进一步研究发现,最高激发态存在绝对标度律,且该绝对标度律是由信号中最强耗散涨落的局部结构产生的,并由此推测出局部强间歇结构一般具有绝对标度的结论．
关键词 湍流 最高激发态 绝对标度律
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Y形冲击射流微混合器流场结构和混合特性的三维数值模拟研究
9
作者 关晖 吴锤结 涂善东 《固体力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第S1期115-122,共8页
运用三维变密度不可压计算流体力学方法对微型Y形冲击射流进行流动结构研究.结果表明:入射角度和入射速度是影响流场结构和混合效果的两个重要因素,分别存在有最佳入射角度和入射速度.我们发现在射流角度等于90°、射流速度为中速时... 运用三维变密度不可压计算流体力学方法对微型Y形冲击射流进行流动结构研究.结果表明:入射角度和入射速度是影响流场结构和混合效果的两个重要因素,分别存在有最佳入射角度和入射速度.我们发现在射流角度等于90°、射流速度为中速时,其流场结构最利于混合,因为此时射流的接触面积最大.另外,射流速度越大,其分割强度值也越大,因此混合性能也越差.当速度太大时,会使两股流体的接触面破碎而散落在空间中,使其不再接触,因此对分子间的扩散和混合不利. 展开更多
关键词 微型冲击射流 流动混合 三维数值模拟 优化设计
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Rayleigh-Benard对流温度信号的绝对标度律研究
10
作者 傅强 《中国科学：技术科学》 EI CSCD 北大核心 2010年第2期167-170,共4页
通过对高Ra数下Rayleigh-Benard对流温度信号的最高激发态的研究发现,最高激发态存在2个绝对标度区域,证实了在一个称之为Bolgiano的尺度两边存在2个标度现象的结论.计算发现,这2个统计意义上的不同的绝对标度律其实是由信号中最强涨落... 通过对高Ra数下Rayleigh-Benard对流温度信号的最高激发态的研究发现,最高激发态存在2个绝对标度区域,证实了在一个称之为Bolgiano的尺度两边存在2个标度现象的结论.计算发现,这2个统计意义上的不同的绝对标度律其实是由信号中最强涨落的、2个不同的局部结构产生的,这说明标度特性与流动的具体结构密切相关. 展开更多
关键词 Rayleigh—Benard对流 Bolgiano尺度 最高激发态 绝对标度律 局部结构
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