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基于level set的Eulerian-Lagrangian耦合方法及其应用 被引量：3
1
作者 贾祖朋 蔚喜军 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第2期177-182,共6页
提出了一种基于水平集的Eulerian-Lagrangian耦合方法,其中Lagrangian方法采用相容显式有限元拉氏方法,Eulerian方法采用基于近似Riemann解的有限体积Eulerian方法,多介质界面处理采用新的水平集和Ghost方法计算.给出了若干数值算例,包... 提出了一种基于水平集的Eulerian-Lagrangian耦合方法,其中Lagrangian方法采用相容显式有限元拉氏方法,Eulerian方法采用基于近似Riemann解的有限体积Eulerian方法,多介质界面处理采用新的水平集和Ghost方法计算.给出了若干数值算例,包括激波管问题以及金属和气体的运动界面及其大变形问题,并分别与精确解和相容显式有限元拉氏方法的计算结果进行了对比.数值结果表明,该方法计算结果正确,精度较高,能够准确捕捉物质界面,适用于处理大变形问题. 展开更多
关键词 大变形流体力学问题 多介质 Eulerian-Lagrangian耦合方法 水平集方法 近似Riemann解
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基于虚拟流体方法数值模拟作用在水—弹性固体界面的强激波（英文）
2
作者 史汝超 王光勇 +2 位作者 黄瑞源 王有凯 李永池 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2015年第9期1023-1032,共10页
文章对强激波与水—弹性固体界面的相互作用进行了数值模拟。基于欧拉方程和弹性动力学方程推导了一个用于处理流固界面的近似黎曼关系。耦合流体区域的欧拉网格和固体区域的拉格郎日网格,用水平集方法追踪流固界面的位置。并分别用五阶... 文章对强激波与水—弹性固体界面的相互作用进行了数值模拟。基于欧拉方程和弹性动力学方程推导了一个用于处理流固界面的近似黎曼关系。耦合流体区域的欧拉网格和固体区域的拉格郎日网格,用水平集方法追踪流固界面的位置。并分别用五阶WENO和双特征线格式离散流体控制方程和固体控制方程及捕捉强激波在流体和固体中的传播。流固界面附近的网格节点用虚拟流体方法求解。文中还将数值结果和强激波作用在水—固壁界面,水—可压缩固体界面得到的结果进行了对比分析及验证。数值模拟结果也表明了推导的近似黎曼关系和虚拟流体方法可很好地适用于水—弹性固体耦合问题。 展开更多
关键词 流固耦合 水下爆炸 虚拟流体方法 水平集方法 欧拉—拉格郎日网格耦合
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基于Fluent的三维注塑充填界面追踪方法研究 被引量：3
3
作者 李宗蔚 任梦柯 +3 位作者 宋贝贝 阮诗伦 李征 王新宇 《塑料工业》 CAS CSCD 北大核心 2016年第12期28-32,45,共6页
充填阶段是注塑成型中最复杂也是最重要的阶段。考虑到Moldflow软件在注塑成型模拟中的局限性,越来越多的学者使用Fluent等通用计算流体动力学(CFD)软件进行注塑成型模拟。然而,大多数基于通用CFD软件的注塑充填模拟中都忽略了气体相。... 充填阶段是注塑成型中最复杂也是最重要的阶段。考虑到Moldflow软件在注塑成型模拟中的局限性,越来越多的学者使用Fluent等通用计算流体动力学(CFD)软件进行注塑成型模拟。然而,大多数基于通用CFD软件的注塑充填模拟中都忽略了气体相。基于Fluent软件实现了三维注塑充填模拟,并将没有考虑空气相,以及考虑空气相时使用两种不同界面追踪方法的模拟结果分别与Moldflow进行了对比。结果表明,在基于Fluent的注塑充填模拟中应该考虑空气,且使用流体体积函数(VOF)和水平集(Level Set)的耦合方法 (CLSVOF)比单纯的VOF方法界面追踪效果更好。 展开更多
关键词 注塑成型 界面追踪 Fluent软件 流体体积函数 流体体积函数和水平集的耦合方法
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自由液面条件下河岸水轮机尾迹特征
4
作者 高瑾瑾 杨帆 +3 位作者 郑源 李云 阚阚 范子武 《中南大学学报(自然科学版)》 CSCD 北大核心 2024年第12期4687-4697,共11页
为实现考虑自由液面的水轮机叶片周围流场的精细化数值模拟,提出基于耦合水平集流体体积法和浸入边界法的CFD求解方法,并通过Fortran自编程实现。在该方法中,采用耦合水平集流体体积法精确求解不断变化的自由液面,采用浸入边界法求解复... 为实现考虑自由液面的水轮机叶片周围流场的精细化数值模拟,提出基于耦合水平集流体体积法和浸入边界法的CFD求解方法,并通过Fortran自编程实现。在该方法中,采用耦合水平集流体体积法精确求解不断变化的自由液面,采用浸入边界法求解复杂形体动边界。将所提出的CFD方法应用于自主研发的河岸水轮机装置,对其与自由液面的相互作用过程进行大涡模拟,并通过改变安装高度,得到在不同工况下考虑自由液面的水轮机尾流演变规律。研究结果表明:当水轮机安装位置更靠近自由液面时,其尾流沿纵向的分布向自由液面偏斜,且尾流恢复更快,自由液面的波动更剧烈。 展开更多
关键词 河岸水轮机 尾迹特征 自由液面 浸入边界法 耦合水平集流体体积法
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水翼型水上飞机水动性能数值计算及分析 被引量：1
5
作者 朱清华 申遂愿 +2 位作者 曾嘉楠 陈建炜 王坤 《科学技术与工程》 北大核心 2019年第22期343-349,共7页
采用空气动力和水动力耦合求解并结合动力学平衡方程方法对水翼型水上飞机水面起飞过程水动性能进行计算.使用Realizable k-ε模型对NACA0012三维地效机翼进行计算,验证空气动力计算方法.使用流体体积函数(VOF)方法对验证模型在不同弗... 采用空气动力和水动力耦合求解并结合动力学平衡方程方法对水翼型水上飞机水面起飞过程水动性能进行计算.使用Realizable k-ε模型对NACA0012三维地效机翼进行计算,验证空气动力计算方法.使用流体体积函数(VOF)方法对验证模型在不同弗汝德数下进行数值模拟,验证水动力计算方法.最后,对水翼型和双浮筒型水上飞机水面起飞过程进行数值计算,计算结果表明,水翼能够产生较大水动升力,当速度达到12 m/s时,水翼产生的水动升力将机身抬离水面;水翼水动升力峰值为6395 N,约占飞机总升力的83%,双浮筒型水上飞机阻力增加较快,其阻力峰值约为水翼型水上飞机阻力峰值的1.87倍,从而证明了水翼能够产生较大水动升力并能有效降低水上飞机的水动阻力. 展开更多
关键词 水翼 水上飞机 流体体积函数(VOF)方法 耦合求解 阻力峰值
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玻璃微珠液滴碰撞分离过程数值研究 被引量：2
6
作者 李慧玲 胡晓磊 +1 位作者 余子寒 谢能刚 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2023年第12期1512-1521,共10页
采用耦合水平集和流体体积(CLSVOF)法对等直径的玻璃微珠液滴对心碰撞过程进行数值模拟,重点研究了玻璃微珠液滴碰撞分离过程中的物理机制.在与正十四烷液滴碰撞实验对比验证的基础上,数值研究了分离过程中玻璃微珠液滴的形态变化和能... 采用耦合水平集和流体体积(CLSVOF)法对等直径的玻璃微珠液滴对心碰撞过程进行数值模拟,重点研究了玻璃微珠液滴碰撞分离过程中的物理机制.在与正十四烷液滴碰撞实验对比验证的基础上,数值研究了分离过程中玻璃微珠液滴的形态变化和能量变化规律.研究表明,玻璃微珠液滴碰撞分离过程所需能量主要由液滴动能和表面能提供,且动能大部分转化为黏性耗散能.通过对液滴能量和平均总压变化分析,得出液滴碰撞分离的4种状态,即径向拉伸到极限、径向收缩和轴向拉伸达到平衡、轴向拉伸到极限和液滴液桥夹断分离.分析了4种状态的速度和压力分布,得出末端夹断机制是液滴碰撞分离的主要原因.研究结果可为丰富玻璃微珠液滴碰撞理论提供基础. 展开更多
关键词 玻璃微珠 液滴碰撞 耦合水平集和流体体积方法 数值模拟
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矩形舱内三层液体晃荡特性的数值分析 被引量：1
7
作者 刘东喜 庄宿国 +1 位作者 王晋 尤云祥 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期952-956,共5页
采用耦合水平集和流体体积(CLSVOF)界面捕获方法对浮式生产储卸油(FPSO)装置矩形清洗舱内三层液体的晃荡特性进行数值分析;通过对比数值模拟与试验所得矩形舱内三层液体的液-液界面形状和高度的变化情况,验证了CLSVOF方法模拟多层液体... 采用耦合水平集和流体体积(CLSVOF)界面捕获方法对浮式生产储卸油(FPSO)装置矩形清洗舱内三层液体的晃荡特性进行数值分析;通过对比数值模拟与试验所得矩形舱内三层液体的液-液界面形状和高度的变化情况,验证了CLSVOF方法模拟多层液体晃荡特性的准确性.结果表明,多层液体晃荡过程中出现的物理现象远比传统单层液体晃荡中的复杂.当矩形舱外部激励频率等于液-液界面的最低阶固有频率时,所产生的共振效应不仅会导致液-液界面的晃荡幅度远大于自由表面的晃荡幅度,而且会导致液-液界面产生Kelvin-Helmholtz不稳定性. 展开更多
关键词 矩形舱 三层液体 晃荡 耦合水平集和流体体积方法 KELVIN-HELMHOLTZ不稳定性
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液滴冲击移动液膜的数值研究 被引量：1
8
作者 李淼 朱卫兵 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期1944-1952,共9页
为了研究液滴冲击移动液膜问题,建立了三维不可压缩层流计算模型,基于耦合的水平集-流体体积法对两相界面进行追踪,探讨了液膜速度和厚度、液滴直径和速度对冲击移动液膜过程的影响。研究表明:液膜静止时,冲击结果是对称的,而液膜移动时... 为了研究液滴冲击移动液膜问题,建立了三维不可压缩层流计算模型,基于耦合的水平集-流体体积法对两相界面进行追踪,探讨了液膜速度和厚度、液滴直径和速度对冲击移动液膜过程的影响。研究表明:液膜静止时,冲击结果是对称的,而液膜移动时,冲击结果变为非对称;液膜速度对冠上游生长具有增强效应,而对冠下游具有抑制作用,增加液膜速度冠的上游高度增加、下游高度减小,内径增加;液膜厚度增加,液膜与壁面的粘性损失减小,吸收冲击动能的能力增强,当无量纲液膜厚度小于1时,冠的上、下游高度均随着液膜厚度的增加而增加,否则相反;当无量纲液膜厚度小于0.5时,冠内径随着液膜厚度的增加而增加,否则反之;随液滴直径和速度的增大,冠的高度和内径均增加。 展开更多
关键词 移动液膜 耦合的水平集-流体体积法 两相界面 冠
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开敞式进水池喇叭口悬空高度对吸气涡的影响 被引量：1
9
作者 黄先北 方涛 +3 位作者 郭嫱 陈徐睿 庞凯文 仇宝云 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期161-168,共8页
开敞式进水池是中小型泵站中重要的水工建筑,其在结构尺寸设计不合理时易出现空气吸入涡(air-en-trained vortex,简称吸气涡),严重时会发生空蚀,从而严重影响泵站安全稳定运行。在开敞式进水池中,喇叭口悬空高度C对进水池流动影响较大... 开敞式进水池是中小型泵站中重要的水工建筑,其在结构尺寸设计不合理时易出现空气吸入涡(air-en-trained vortex,简称吸气涡),严重时会发生空蚀,从而严重影响泵站安全稳定运行。在开敞式进水池中,喇叭口悬空高度C对进水池流动影响较大。本文根据泵站设计规范中给定的悬空高取值范围,采用简化的耦合水平集与流体体积方法(simple coupled level-set and volume-of-fluid method,S-CLSVOF)捕捉水气交界面,并基于分叉模型(bifurcation model,BM)进行数值模拟,分析了吸气涡随喇叭口悬空高度的变化规律,并从喇叭口处涡量及涡拟能的角度,分析了产生该规律的机理。结果表明:吸气涡的大小和进水管内相对吸气率β呈正相关,且平均相对吸气率在3×10^(-4)~7×10^(-4)之间;平均相对吸气率基本随悬空高度的增加呈下降趋势,但在C=0.35D(D为喇叭口直径)处出现突降的情况;每个方案涡量随时间的变化规律表明涡量可定量体现吸气涡的强度;通过对涡拟能输运方程中的分析,发现漩涡受到的拉伸作用决定了平均相对吸气率的变化规律,且与吸气率的变化规律一致,揭示了吸气率突降的机理。同时,分析研究结果发现,在设计进水池时,考虑到吸气涡程度与泵的安装,C=0.35D的悬空高度为最优选择。本文结论对进水池的设计具有指导意义。 展开更多
关键词 进水池 吸气涡 悬空高度 简化的耦合水平集与流体体积方法 吸气率
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