不可压缩流动问题快速计算的降阶模型 被引量：16

1

作者 吴学红 陶文铨 +1 位作者 吕彦力 龚毅 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第26期69-74,共6页

目前所有的计算方法(如有限元方法、有限容积法或无网格方法)在计算时均需要较长的计算时间,很难直接应用于工业中的实时控制。该文应用最佳正交分解(proper orthogonal decomposition,POD)方法从不可压缩流动问题的流场中抽取特征函数... 目前所有的计算方法(如有限元方法、有限容积法或无网格方法)在计算时均需要较长的计算时间,很难直接应用于工业中的实时控制。该文应用最佳正交分解(proper orthogonal decomposition,POD)方法从不可压缩流动问题的流场中抽取特征函数,并用Galerkin方法将特征函数对N-S方程进行投影,得到N-S方程的降阶模型。通过一个具有分析解的例子验证该方法的精度与有效性。计算结果表明:POD方法计算得到的特征值的大小反应了它所能捕捉到流场中的广义"能"大小,最大特征值所对应的特征函数能很好地捕捉到流场的特征;降阶模型的计算结果与有限容积法的计算结果符合得很好,但能节省更多的计算时间,因此降阶模型能直接应用于工业中的实时控制。 展开更多

关键词 不可压缩流动 最佳正交分解方法 Galerkin投影 降阶模型 特征函数 数值模拟

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管道不可压缩流动压力脉动(伪声)的数值研究 被引量：2

2

作者 蔡建程 谢新俊 +2 位作者 MOCHALIN Ievgen BRAZHENKO Volodymyr 鄂世举 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2021年第14期10-17,共8页

以直管和90°弯管为对象,研究管道不可压缩流动的水动力压力脉动(伪声)特性。分析了不可压缩流动中压力脉动的Poisson方程,并与波动方程进行了比较;在管道进口处设置随时间正弦变化的压力脉动,使用SST k-ω湍流模型,通过数值求解不... 以直管和90°弯管为对象,研究管道不可压缩流动的水动力压力脉动(伪声)特性。分析了不可压缩流动中压力脉动的Poisson方程,并与波动方程进行了比较;在管道进口处设置随时间正弦变化的压力脉动,使用SST k-ω湍流模型,通过数值求解不可压缩流动的Navier-Stokes方程得到直管和弯管内的脉动流动;比较分析了直管和弯管内的时均流场及脉动流动。结果表明:沿管道流动方向流场压力脉动线性衰减,压力脉动传播整体上呈一维形式,而速度脉动形式紊乱;90°弯头对局部流动影响明显,导致压力和速度脉动均有提高;流场脉动以基频及低次谐波为主,90°弯头导致宽频脉动分量有所提高;归因于压力脉动的椭圆型Poisson方程,扰动的传播速度为无穷大,管道各处压力脉动信号无相位差。 展开更多

关键词 压力脉动 伪声 不可压缩流动 管道流动 数值研究

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不可压缩流动的 TG 有限元模拟 被引量：1

3

作者 刘有军 方曜奇 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第6期658-662,共5页

采用三阶Ｔａｙｌｏｒ－Ｇａｌｅｒｋｉｎ（ＴＧ）有限元法离散Ｎ－Ｓ方程，并对离散格式中由高阶时间导数转化而来的附加项进行了缩并运算修正，使其起到了人工粘性的作用．由于该法隐含了流线迎风的耗散作用，可较好地应用于较高Ｒｅ... 采用三阶Ｔａｙｌｏｒ－Ｇａｌｅｒｋｉｎ（ＴＧ）有限元法离散Ｎ－Ｓ方程，并对离散格式中由高阶时间导数转化而来的附加项进行了缩并运算修正，使其起到了人工粘性的作用．由于该法隐含了流线迎风的耗散作用，可较好地应用于较高Ｒｅｙｎｏｌｄｓ数流动的计算．同时采用压力校正法求解不可压缩流场的各原始变量，并讨论了压力校正Ｐｏｉｓｓｏｎ方程的边界条件；最后给出了二维方腔拖带流的计算结果，证明了算法的正确性． 展开更多

关键词 不可压缩流动 TG有限元法 有限元 N-S方程

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用虚拟压缩方法求解不可压缩流动 被引量：1

4

作者 张树海 朱国林 郭应钧 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 1999年第4期435-443,共9页

本文详细介绍了虚拟压缩方法的基础理论，通过引入已经成熟的求解可压缩方法的数值离散格式，研制了一套具有宽广应用范围的数值模拟软件。对已知的几个经典问题的初步计算，得到了比较满意的结果。

关键词 虚拟压缩方法 N-S方程 数值模拟 不可压缩流动

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不可压缩流动的高精度非标准格子玻尔兹曼方法

5

作者 马超 吴杰 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2022年第3期65-74,I0001,共11页

首先回顾了高精度非标准格子玻尔兹曼方法的发展历程,基于高精度通量重构格式,发展了一种通量重构格子玻尔兹曼方法(FRLBM)。采用两种求解方法:一种是将碰撞项隐式处理,直接求解离散速度玻尔兹曼方程(直接法);另一种是先执行碰撞步,再... 首先回顾了高精度非标准格子玻尔兹曼方法的发展历程,基于高精度通量重构格式,发展了一种通量重构格子玻尔兹曼方法(FRLBM)。采用两种求解方法:一种是将碰撞项隐式处理,直接求解离散速度玻尔兹曼方程(直接法);另一种是先执行碰撞步,再求解纯对流方程(分步法)。通过收敛性研究,比较了这两种方法的精度和稳定性。研究结果表明,在小时间步长下两种方法误差近似,都能取得高阶精度;然而当时间步长增大,直接法误差几乎不变,分步法误差出现明显上升。由此表明,当取得近似误差时,直接法可以采用较大时间步长,计算效率更高,且直接法的稳定性略占优。接着通过模拟顶盖驱动方腔流验证了FRLBM捕捉流场细节的能力,并且比较了基于半隐格式的显式方法和一阶、二阶及三阶隐式-显式Runge-Kutta格式的时间离散,在不同雷诺数下的最大允许Courant-Friedrichs-Lewy数,数值结果表明二阶隐式-显式Runge-Kutta格式效果最优。最后数值模拟了圆柱绕流,验证了FRLBM计算复杂外形绕流的可靠性。 展开更多

关键词 高阶精度 通量重构 格子玻尔兹曼方法 时间离散 不可压缩流动

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不可压缩流动问题混合Galerkin型方法稳定性的数值研究

6

作者 王晓东 欧阳洁 《高校应用数学学报（A辑）》 CSCD 北大核心 2012年第3期303-312,共10页

研究了求解不可压缩流动问题的混合Galerkin型方法的稳定性问题,提出了一种在混合Galerkin型方法中满足离散LBB条件的一般性方法,即速度逼近空间维数大于压力逼近空间维数,并且两个逼近空间同时连续时,离散LBB条件可以得到满足,文中以... 研究了求解不可压缩流动问题的混合Galerkin型方法的稳定性问题,提出了一种在混合Galerkin型方法中满足离散LBB条件的一般性方法,即速度逼近空间维数大于压力逼近空间维数,并且两个逼近空间同时连续时,离散LBB条件可以得到满足,文中以混合有限元方法和混合无单元Galerkin方法为例,通过数值实验,验证了结论的正确性。 展开更多

关键词 混合有限元方法 混合无单元Galerkin方法 不可压缩流动 LBB条件

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求解不可压缩流动的一种新算法

7

作者 张常贤 高歌 闫文辉 《科学技术与工程》 2011年第31期7594-7600,共7页

在Jameson有限体积法的基础上发展了一种模拟不可压流动的数值方法。该算法用四步Runge-Kutta时间推进法直接求解非线性的动量方程,充分利用了良好的非线性收敛特性,并从连续方程出发推导了求解压力的方程,解决了压力与速度的耦合问题... 在Jameson有限体积法的基础上发展了一种模拟不可压流动的数值方法。该算法用四步Runge-Kutta时间推进法直接求解非线性的动量方程,充分利用了良好的非线性收敛特性,并从连续方程出发推导了求解压力的方程,解决了压力与速度的耦合问题。最后用该方法在同位网格上,对二维平板边界层流、二维顶盖驱动方腔层流及二维扩压器管道湍流进行了数值模拟。计算结果与理论值、标准解及试验数据进行了比较分析,从而证实了该方法对模拟不可压流动的适用性,并显示出了编程简单、易于推广、计算效率高等优点。 展开更多

关键词 数值模拟 不可压缩流动 顶盖驱动方腔流 扩压管道流动

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二维粘性不可压缩流动的Fourier-Chebyshev拟谱逼近

8

作者 郭本瑜 李健 《应用科学学报》 CAS CSCD 1995年第3期253-271,共19页

该文构造了计算二维粘性不可压缩流动的　Ｆｏｕｒｉｅｒ－Ｃｈｅｂｙｓｈｅｖ拟谱格式，严格证明了其广义稳定性和收敛性，并给出了数值结果，该文的理论分析为此类混合逼近的误差估计提供了一个框架。

关键词 涡度方程 不可压缩流动 粘性流体 F-C拟谱逼近

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数值求解不可压缩流动的投影方法研究进展 被引量：5

9

作者 刘淼儿 任玉新 张涵信 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2006年第4期591-598,共8页

在过去的20多年中,投影方法通过速度和压力的解耦计算,获碍了比全耦合方法更高的计算效率,这个显著优点使之得以广泛应用．目前,在计算非定常不可压缩流动的原始变量形式的数值方法中,投影方法得到了越来越广泛的应用．本文根据投影方... 在过去的20多年中,投影方法通过速度和压力的解耦计算,获碍了比全耦合方法更高的计算效率,这个显著优点使之得以广泛应用．目前,在计算非定常不可压缩流动的原始变量形式的数值方法中,投影方法得到了越来越广泛的应用．本文根据投影方法的构造思路,将众多的投影方法分成了3类,即：Helmholtz-Hodge分解类投影方法、算子分裂类投影方法和局部连续投影方法,并详细的介绍了3类投影方法的发展历程和求解步骤．从投影方法的求解过程不难发现,通过速度和压力的解耦计算,提高了投影方法的计算效率,但同时也给投影方法的时间精度分带来了困难,并长期成为大家争论的焦点．普遍认为,速度的时间精度比较容易达到高阶,但是压力一般来说只有一阶精度．但通过对3类投影的对比分析后,我们认为,局部连续投影方法将有助于澄清目前投影方法存在的相关争议,并使得发展高阶精度的投影方法在理论上和技术上成为可能． 展开更多

关键词 不可压缩流动 Navier—Stokes方程 投影方法 时间精度 研究进展

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计算不可压缩流动问题的一种新方法:弧长-流函数法

10

作者 刘玉东 汤广发 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 1999年第5期90-96,共7页

以弧长－流函数作为曲线坐标，推导出了二维稳态不可压缩流动的一种新方法．该方法通过坐标变换将物理域变为计算域，将计算域中的曲线坐标ｓ和Ψ分别定义为沿流线方向的弧长和流函数，则对于不可压缩流动，就可将在笛卡尔坐标系内解拉... 以弧长－流函数作为曲线坐标，推导出了二维稳态不可压缩流动的一种新方法．该方法通过坐标变换将物理域变为计算域，将计算域中的曲线坐标ｓ和Ψ分别定义为沿流线方向的弧长和流函数，则对于不可压缩流动，就可将在笛卡尔坐标系内解拉普拉斯方程转化为解两个以ｓ和Ψ为自变量，ｘ 和ｙ 为因变量的椭圆型偏微分方程，应用此方法，许多边界条件都是狄利克勒型的，简化了数值求解过程． 最后给出了一个计算实例。 展开更多

关键词 CFD 不可压缩流动 弧长-流函数法

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具有运动边界不可压缩黏性流动的CBS有限元解法 被引量：5

11

作者 孙旭 张家忠 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期99-104,共6页

基于特征分裂(CBS)算法,提出了一种适用于具有运动边界的不可压缩黏性流动问题的有限元解法,给出了不可压缩黏性流动问题的控制方程,并推导了其无量纲形式.将传统CBS算法与动网格技术相结合,提出了一种动边界流动问题的求解流程,并对所... 基于特征分裂(CBS)算法,提出了一种适用于具有运动边界的不可压缩黏性流动问题的有限元解法,给出了不可压缩黏性流动问题的控制方程,并推导了其无量纲形式.将传统CBS算法与动网格技术相结合,提出了一种动边界流动问题的求解流程,并对所采用的基于弹簧近似的动网格方法进行了说明.采用该方法对静水和均匀来流中的简谐振动圆柱绕流问题进行了求解,计算所得圆柱受力、圆柱表面压力和涡量分布以及流场速度分布等结果均与已有数值或实验结果相吻合,初步验证了所提方法的可行性. 展开更多

关键词 特征分裂算法 有限元法 不可压缩流动 动边界

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二维定常不可压缩粘性流动N-S方程的数值流形方法 被引量：13

12

作者 章争荣 张湘伟 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期415-421,共7页

将流形方法应用于定常不可压缩粘性流动N-S方程的直接数值求解,建立基于Galerkin加权余量法的N-S方程数值流形格式,有限覆盖系统采用混合覆盖形式,即速度分量取1阶和压力取0阶多项式覆盖函数,非线性流形方程组采用直接线性化交替迭代方... 将流形方法应用于定常不可压缩粘性流动N-S方程的直接数值求解,建立基于Galerkin加权余量法的N-S方程数值流形格式,有限覆盖系统采用混合覆盖形式,即速度分量取1阶和压力取0阶多项式覆盖函数,非线性流形方程组采用直接线性化交替迭代方法和Nowton-Raphson迭代方法进行求解。将混合覆盖的四节点矩形流形单元用于阶梯流和方腔驱动流动的数值算例,以较少单元获得的数值解与经典数值解十分吻合。数值实验证明,流形方法是求解定常不可压缩粘性流动N-S方程有效的高精度数值方法。 展开更多

关键词 不可压缩粘性流动 N-S方程 数值流形

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不可压缩Stokes流动的PSPG无网格法 被引量：4

13

作者 段庆林 李锡夔 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期192-196,214,共6页

将应用于有限元法的Pressure-Stabilizing/Petrov-Galerkin(PSPG)稳定化机制引入到无网格法中,有效消除了由于速度和压力的插值模式违反LBB条件而导致的压力场的虚假振荡。采用与有限元法耦合的连续掺混法(Continuous Blending Method)... 将应用于有限元法的Pressure-Stabilizing/Petrov-Galerkin(PSPG)稳定化机制引入到无网格法中,有效消除了由于速度和压力的插值模式违反LBB条件而导致的压力场的虚假振荡。采用与有限元法耦合的连续掺混法(Continuous Blending Method)施加本质边界条件,使得边界条件不仅在边界节点上而且在整条边界上都得到严格满足。给出了两个典型算例的数值模拟结果,表明了所建议无网格法模拟不可压缩Stokes流动的有效性。 展开更多

关键词 无网格法 PSPG离散格式 不可压缩Stokes流动LBB条件 连续掺混法

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配置点谱方法-人工压缩法(SCM-ACM)求解不可压缩流体流动

14

作者 牟永强 郝建超 +2 位作者 张敬奎 董华 林欢 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期304-309,共6页

开发了配置点谱方法SCM(spectral collocation method)与人工压缩法ACM(artificial compressibility method)相结合的方法 SCM-ACM,用于求解不可压缩粘性流动问题。选取典型的方腔顶盖驱动流为研究测试对象,首先建立人工压缩格式的控制... 开发了配置点谱方法SCM(spectral collocation method)与人工压缩法ACM(artificial compressibility method)相结合的方法 SCM-ACM,用于求解不可压缩粘性流动问题。选取典型的方腔顶盖驱动流为研究测试对象,首先建立人工压缩格式的控制方程,其次采用SCM离散控制方程的空间偏微分项,推导出矩阵形式的代数方程,最后测试了SCM-ACM代码的有效性。结果显示,SCM-ACM能够有效求解不可压缩流动问题,并继承了谱方法的指数收敛特性,且具有ACM求解过程简单及易于实施的特点。 展开更多

关键词 SCM-ACM 配置点谱方法 人工压缩法 顶盖驱动流 不可压缩流动

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三维方柱不可压缩绕流的大涡模拟计算 被引量：12

15

作者 邓小兵 张涵信 李沁 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2008年第2期167-172,共6页

用非定常不可压缩流动求解方法对三维方柱绕流问题作了大涡模拟计算研究。求解程序采用虚拟压缩方法和双时间步的时间推进方案,对流项的差分采用高阶精度的数值差分格式。通过与实验和文献结果比较分析,验证了基于虚拟压缩方法的湍流大... 用非定常不可压缩流动求解方法对三维方柱绕流问题作了大涡模拟计算研究。求解程序采用虚拟压缩方法和双时间步的时间推进方案,对流项的差分采用高阶精度的数值差分格式。通过与实验和文献结果比较分析,验证了基于虚拟压缩方法的湍流大涡模拟计算方案对于复杂的三维钝体绕流计算是可行的。 展开更多

关键词 湍流 大涡模拟 虚拟压缩方法 不可压缩流动

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用BGK格式计算不可压缩流场 被引量：5

16

作者 苏铭德 徐昆 M.Ghidaoui 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2000年第6期641-650,共10页

简要介绍ＢＧＫ方法的基本思想，数值方法及其对不可压缩流场数值计算的推广．然后详细介绍将ＢＧＫ方法应用于平面方框流的结果，将其结果与Ｇｈｉａ的结果进行了详细的比较．本方法还用来模拟后台阶流动，所得结果与相应的实验数据进... 简要介绍ＢＧＫ方法的基本思想，数值方法及其对不可压缩流场数值计算的推广．然后详细介绍将ＢＧＫ方法应用于平面方框流的结果，将其结果与Ｇｈｉａ的结果进行了详细的比较．本方法还用来模拟后台阶流动，所得结果与相应的实验数据进行比较．以上比较表明本方法的有效性，同时也确定在计算不可压缩流体时参数的正确选择． 展开更多

关键词 BGK法 不可压缩流动 数值模拟

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细长锥型射弹不可压缩超空泡流的数值计算方法 被引量：1

17

作者 金永刚 张志宏 +1 位作者 孟庆昌 顾建农 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2011年第1期5-9,42,共6页

假定理想不可压缩流体呈无旋定常流动、超空泡尾部Riabushinsky为闭合方式,基于水动力学势流理论及细长体理论,建立了描述水下细长锥型射弹超空泡流动的积分微分方程。该方法发展了求解该类方程的数值离散方法,提出了多种超空泡外形初值... 假定理想不可压缩流体呈无旋定常流动、超空泡尾部Riabushinsky为闭合方式,基于水动力学势流理论及细长体理论,建立了描述水下细长锥型射弹超空泡流动的积分微分方程。该方法发展了求解该类方程的数值离散方法,提出了多种超空泡外形初值解,分析了它们对超空泡形态计算结果的影响,优化了计算过程,简化了初始迭代条件。计算得到的超空泡流动参数与相关文献的理论和实验结果吻合良好。 展开更多

关键词 流体力学 细长体理论 超空泡 不可压缩流动 射弹

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粘性不可压流动的全离散非线性Galerkin方法 被引量：2

18

作者 黄庆怀 何银年 《工程数学学报》 CSCD 1995年第3期27-32,共6页

这篇文章讨论了有限元情形下，粘性不可压流动的全离散非线性Ｇａｌｅｒｋｉｎ方法，此外，给出了用非线性Ｇａｌｅｒｋｉｎ方法进行的数值试验结果，和通常的Ｇａｌｅｒｋｉｎ方法比较，非线性Ｇａｌｅｒｋｉｎ方法是一种稳定性好，计... 这篇文章讨论了有限元情形下，粘性不可压流动的全离散非线性Ｇａｌｅｒｋｉｎ方法，此外，给出了用非线性Ｇａｌｅｒｋｉｎ方法进行的数值试验结果，和通常的Ｇａｌｅｒｋｉｎ方法比较，非线性Ｇａｌｅｒｋｉｎ方法是一种稳定性好，计算量少以及逼近精度高的数值方法。 展开更多

关键词 不可压缩流动 粘性流动 GALERKIN法 非线性

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不可压粘性流动N－S耦合方程的有限元解法──I理论 被引量：1

19

作者 戴韧 陈康民 《华东工业大学学报》 1995年第2期1-8,16,共9页

本文对不可压粘性流动非定常Ｎ－Ｓ方程组在耦合条件下应用有限元方法直接求解，并对在高雷诺数下如何提高计算的精度、稳定性以及收敛速度等方面进行了讨论，从而建立起不可压粘性流动Ｎ－Ｓ耦合方程的有限元解法．

关键词 不可压缩流动 有限元法 耦合方程 不可压粘性流动

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二维粘性不可压缩流场的分块耦合求解方法 被引量：4

20

作者 卢云 任安禄 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 1994年第4期424-432,共9页

本文用分块耦合的方法，并采用Ｓ．Ａｂｄａｌｌａｈ￣［１，２］和Ｍ．Ｌ．Ｍａｎｓｏｕ￣［３］的在非交错网格上隐式求解原始变量的Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程的提法和离散格式，成功地解决了二维复杂流场的数值求解问题，获得... 本文用分块耦合的方法，并采用Ｓ．Ａｂｄａｌｌａｈ￣［１，２］和Ｍ．Ｌ．Ｍａｎｓｏｕ￣［３］的在非交错网格上隐式求解原始变量的Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程的提法和离散格式，成功地解决了二维复杂流场的数值求解问题，获得了空腔流、Ｔ型叉管流、ＮＡＣＡ００２０翼型绕流和方块钝体绕流的稳态解，并进行了讨论。此方法还可推广到三维复杂流场的计算问题。 展开更多

关键词 空气动力学 二维粘性 不可压缩流动 数值计算

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