三维间断伽辽金玻尔兹曼方法的完全匹配层吸收边界条件研究

1

作者 夏博阳 邵卫东 李军 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期113-120,共8页

为解决计算气动声学数值模拟中远场边界反射问题,在三维间断伽辽金有限元玻尔兹曼方法框架下应用完全匹配层算法构造了吸收边界条件,并采用了两种不同的离散求解公式。利用三维高斯脉动源数值案例测试了两种公式的有效性和稳定性,发现... 为解决计算气动声学数值模拟中远场边界反射问题,在三维间断伽辽金有限元玻尔兹曼方法框架下应用完全匹配层算法构造了吸收边界条件,并采用了两种不同的离散求解公式。利用三维高斯脉动源数值案例测试了两种公式的有效性和稳定性,发现仅有一种公式既能有效衰减反射波又具有良好的稳定性;接着研究了影响完全匹配层算法无反射性能的若干因素,其中无反射性能采用归一化误差范数来衡量。研究表明:衰减因子总是存在最优值,且最优值仅与吸收层的参数有关,而与高斯脉动源自身参数无关,故所定义的归一化误差范数具有一定的普适性;当衰减因子采用幂函数分布律时,幂指数取2时无反射性能更好,取4时无反射性能随衰减因子变化更平缓;吸收层厚度和区域半径越大,无反射性能越好,但相应的计算量也显著提高。研究工作可为构造更加实用有效的无反射边界条件提供参考。 展开更多

关键词 完全匹配层 间断伽辽金玻尔兹曼方法 吸收边界条件 计算气动声学

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计算气动声学中的伽辽金玻尔兹曼方法研究 被引量：3

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作者 邵卫东 李军 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期134-140,共7页

为获得气动声学的高精度和低耗散特性的数值方法,发展了伽辽金玻尔兹曼方法和相应的无反射边界条件。首先,引入新粒子分布函数到格子玻尔兹曼BGK方程中并重构欧拉方程;然后,在空间上采用高精度的交点间断伽辽金有限元方法,在时间上采用... 为获得气动声学的高精度和低耗散特性的数值方法,发展了伽辽金玻尔兹曼方法和相应的无反射边界条件。首先,引入新粒子分布函数到格子玻尔兹曼BGK方程中并重构欧拉方程;然后,在空间上采用高精度的交点间断伽辽金有限元方法,在时间上采用显式五级四阶龙格库塔离散方法对解耦得到的对流步方程进行离散求解;最后,通过数值通量构造速度边界、声学硬壁面边界和无反射边界条件。采用包含声反射和多普勒效应的数值算例进行验证,可得模拟值与解析解吻合一致,从而证明了伽辽金玻尔兹曼方法和无反射边界条件用于气动声学计算的有效性和准确性。 展开更多

关键词 计算气动声学 伽辽金玻尔兹曼方法 无反射边界条件

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一种稳定的浸没边界-格子波尔兹曼方法 被引量：1

3

作者 吴杰 舒昌 赵宁 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期316-321,共6页

基于强制边界条件的浸没边界-格子波尔兹曼方法(Immersed boundary-lattice Boltzmann method,IB-LBM)提出了一种稳定的IB-LBM。在该方法中,采用了具有良好稳定性的多松弛时间(Multi-relaxation time,MRT)模型代替原来的单松弛时间(Sing... 基于强制边界条件的浸没边界-格子波尔兹曼方法(Immersed boundary-lattice Boltzmann method,IB-LBM)提出了一种稳定的IB-LBM。在该方法中,采用了具有良好稳定性的多松弛时间(Multi-relaxation time,MRT)模型代替原来的单松弛时间(Single-relaxation time,SRT)模型。因而,在保证无滑移边界条件能够精确满足的同时,该方法的稳定性和适用性都得到了提高。通过对中高雷诺数下二维圆柱绕流算例的模拟,计算所得的数值结果与其他文献中的结果吻合,从而验证了该方法的可行性。 展开更多

关键词 浸没边界一格子波尔兹曼方法 强制边界条件 多松弛时间

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基于改进格子玻尔兹曼方法的砰击涌浪模拟

4

作者 黄达 冯翔健 《河北工业大学学报》 CAS 2022年第2期78-84,共7页

针对船舶与落石入水砰击涌浪灾害问题,采用浸入式边界-格子玻尔兹曼方法对二维楔形块入水涌浪问题进行了研究。从格子玻尔兹曼方法、基于流体体积法(VOF)的自由液面模型以及浸入式边界法的原理出发,阐述了其可以用来模拟有自由液面的流... 针对船舶与落石入水砰击涌浪灾害问题,采用浸入式边界-格子玻尔兹曼方法对二维楔形块入水涌浪问题进行了研究。从格子玻尔兹曼方法、基于流体体积法(VOF)的自由液面模型以及浸入式边界法的原理出发,阐述了其可以用来模拟有自由液面的流固耦合问题的理论基础,并优化了界面格子处浸入式边界力的求解方法。采用此方法模拟了楔形块体入水抨击实验,通过对模拟的块体速度与位置和实验结果进行比较,两者吻合良好,论文此方法模拟有自由液面的流固耦合问题具有较好的可行性。 展开更多

关键词 格子玻尔兹曼方法 浸入式边界法 流体体积法 抨击问题 流固耦合

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浸没边界格子Boltzmann方法的改进及转动圆柱绕流模拟 被引量：3

5

作者 王露 李天匀 +1 位作者 朱翔 郭文杰 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2016年第6期97-103,共7页

针对浸没边界格子Boltzmann方法计算效率不足的问题,提出一种改进浸没边界格子Boltzmann方法。通过使用作用力格子Boltzmann模型,并简化流固耦合作用力的计算方法,使计算流程得到简化,同时,对比原方法转动圆柱绕流计算结果,计算时间缩... 针对浸没边界格子Boltzmann方法计算效率不足的问题,提出一种改进浸没边界格子Boltzmann方法。通过使用作用力格子Boltzmann模型,并简化流固耦合作用力的计算方法,使计算流程得到简化,同时,对比原方法转动圆柱绕流计算结果,计算时间缩短一半以上,提高了数值计算效率。结合改进算法研究转动圆柱绕流的流场升阻力系数、压力系数、流场速度等流体参数场随转速比的关系,揭示了一定的转动圆柱绕流动力学规律。研究结果表明,改进方法准确可靠。 展开更多

关键词 流固耦合 格子BOLTZMANN方法 浸没边界法 转动圆柱绕流

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基于格子玻尔兹曼法的三维溃坝流数值模拟与验证 被引量：3

6

作者 叶永 张芯菲 郑保敬 《人民长江》 北大核心 2018年第12期93-97,106,共6页

溃坝问题一直是验证数值模拟方法有效性的经典问题。利用基于格子玻尔兹曼离散方法研发的XFlow软件来模拟三维溃坝问题,以此验证其有效性并提出进一步的改进方向。为了对比前人所做的实验和模拟结果,计算了无障碍三维溃坝流相应监测点... 溃坝问题一直是验证数值模拟方法有效性的经典问题。利用基于格子玻尔兹曼离散方法研发的XFlow软件来模拟三维溃坝问题,以此验证其有效性并提出进一步的改进方向。为了对比前人所做的实验和模拟结果,计算了无障碍三维溃坝流相应监测点的压力、水位等要素,得到了水流演进过程,并提出了用增强固壁函数法处理固壁边界以增强计算的稳定性,另外还考虑了有矩形障碍物的三维溃坝问题。研究结果表明:该方法能捕捉到某一时间点的自由液面,相关数据计算结果准确,且无需划分网格,能减少工作量,但结果稳定性较差,合理运用边界处理方法能有效解决这一问题。 展开更多

关键词 格子玻尔兹曼方法 三维溃坝流 固壁边界 障碍物

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基于隐式扩散的直接力格式浸没边界格子Boltzmann方法 被引量：4

7

作者 佟莹 夏健 +1 位作者 陈龙 薛浩天 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期94-105,共12页

采用浸没边界格子Boltzmann (immersed boundary-lattice Boltzmann, IB-LB)模型执行动边界绕流数值模拟时,信息交互界面和边界力计算格式直接影响流动求解器的数值精度和计算效率.基于隐式扩散界面,一种改进的直接力格式IB-LB模型被提... 采用浸没边界格子Boltzmann (immersed boundary-lattice Boltzmann, IB-LB)模型执行动边界绕流数值模拟时,信息交互界面和边界力计算格式直接影响流动求解器的数值精度和计算效率.基于隐式扩散界面,一种改进的直接力格式IB-LB模型被提出.边界力表达式基于欧拉/拉格朗日变量同一性准则推导,转换矩阵描述的信息交互界面耦合了拉格朗日节点间的非同步运动.采用Richardson迭代数值求解关联边界力与无滑移速度约束的线性方程组,不仅克服了传统速度修正格式中矩阵求逆引起的计算效率问题,而且摆脱了算法稳定性对拉格朗日点分布的依赖.根据解析解已知的Taylor-Green涡流评估本文模型的数值模拟精度,结果表明改进的IB模型能够完整保留背景LB模型的二阶数值精度.静止圆柱和振荡圆柱绕流数值实验结果表明,当前模型在涉及复杂外形和运动界面的流动模拟中能够提供可靠的数值预测,满足力同一性的IB-LB模型能够有效抑制非定常流体力的伪物理震荡.波动翼型绕流模拟验证了当前模型的实用性,可在大变形柔性体流固耦合动力学问题中进一步推广. 展开更多

关键词 格子BOLTZMANN方法 浸没边界方法 隐式扩散界面 直接力格式 可变形运动边界

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浸没边界–简化热格子Boltzmann方法研究及其应用 被引量：6

8

作者 李桥忠 陈木凤 +2 位作者 李游 牛小东 Adnan Khan 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第2期392-404,共13页

针对流固耦合传热问题,本文提出了一种基于浸没边界–简化热格子玻尔兹曼方法 (immersed boundary method–simplified thermal lattice Boltzmann method,IB-STLBM)的耦合模型.不同于传统的格子玻尔兹曼方法使用分布函数演化流场和温度... 针对流固耦合传热问题,本文提出了一种基于浸没边界–简化热格子玻尔兹曼方法 (immersed boundary method–simplified thermal lattice Boltzmann method,IB-STLBM)的耦合模型.不同于传统的格子玻尔兹曼方法使用分布函数演化流场和温度场,简化热格子玻尔兹曼方法 (simplified thermal lattice Boltzmann method,STLBM)的演化过程不需要依赖分布函数,只涉及平衡态分布函数和非平衡态分布函数,能够直接演化宏观量,极大减小了计算过程中所占用的虚拟内存,简化了边界条件的实现方式,同时具有较高的稳定性.传统的浸没边界法对流场的计算采用欧拉网格,对固体边界采用拉格朗日网格,认为固体边界是对流场产生某种体积力.在应用浸没边界法时,汲取介观的思想,把固体的介入看作是对流场的干扰,打破了固体附近流体介观微团颗粒原始的平衡状态,这种干扰可以看作是在耦合边界上产生的一个非平衡项,可用非平衡态分布函数来表示.基于此,在模型中浸没边界法与简化热格子玻尔兹曼方法更紧密联系在一起,更大程度发挥二者的优点,整个计算过程更加简单直观,符合物理特性.通过对热圆柱绕流和内含热颗粒的封闭方腔自然对流问题的模拟以及对其结果的分析,验证了该算法在求解流固耦合传热问题的有效性和可行性. 展开更多

关键词 简化热格子Boltzmann方法 浸没边界法 流固耦合传热 自然对流

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基于曲线坐标系浸没边界方法的折流燃烧室模拟

9

作者 王煜栋 王方 +1 位作者 甘甜 金捷 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期118-130,共13页

航空发动机折流燃烧室几何结构复杂,其高保真数值模拟需要高效的网格与边界条件处理方法。采用曲线坐标系隐式浸没边界方法结合大涡模拟-概率密度函数输运方程湍流燃烧模型开发自研软件,并实现WP11中折流燃烧室的高保真模拟。流动模拟... 航空发动机折流燃烧室几何结构复杂,其高保真数值模拟需要高效的网格与边界条件处理方法。采用曲线坐标系隐式浸没边界方法结合大涡模拟-概率密度函数输运方程湍流燃烧模型开发自研软件,并实现WP11中折流燃烧室的高保真模拟。流动模拟中准确解析了该燃烧室中的三股主要气流,且三股气流分别约占进口流量的75%,12.5%和12.5%。两相燃烧模拟中针对拉格朗日框架下的液滴运动和欧拉框架下的湍流燃烧采用不同网格标记,模拟得到的出口径向温度分布规律与实验一致,平均相对误差为17.95%,表明基于本方法开发的自研软件能准确模拟折流燃烧室中的两相湍流燃烧现象。 展开更多

关键词 数值模拟 浸没边界方法 大涡模拟 概率密度函数输运方程 湍流燃烧模型 折流燃烧室

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利用高精度浸没边界-格子Boltzmann流固耦合格式模拟2维刚体自由沉降运动 被引量：2

10

作者 吴家阳 程永光 +1 位作者 张春泽 刁伟 《四川大学学报（工程科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期29-34,共6页

自由刚体的流固耦合问题是计算流体动力学领域的热点问题,也是实际工程应用中的常见问题。为了利用基于迭代外力的浸没边界-格子Boltzmann(immersed boundary-lattice Boltzmann,IB-LB)耦合格式计算自由刚体的流固耦合问题,首先在原控... 自由刚体的流固耦合问题是计算流体动力学领域的热点问题,也是实际工程应用中的常见问题。为了利用基于迭代外力的浸没边界-格子Boltzmann(immersed boundary-lattice Boltzmann,IB-LB)耦合格式计算自由刚体的流固耦合问题,首先在原控制方程中添加自由刚体的运动方程组,然后利用IB-LB耦合格式离散并数值求解该数学模型。以两小球在水箱中的自由沉降运动为例,比较提出方法与其他流固耦合算法的计算结果。最后模拟富有挑战性的矩形平板在水箱中的飘动过程,捕捉到与实验数据相吻合的刚体运动轨迹和流态结构,通过对比提出方法和现有同类算法的单步平均耗时与平板平均速度,证明推广后的算法在复杂流固耦合问题模拟上有较高的计算效率和精度。 展开更多

关键词 流固耦合 浸没边界法 格子BOLTZMANN方法 刚体 自由下沉

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基于浸没边界法的水库变动水面模拟及验证 被引量：1

11

作者 周睿 程永光 吴家阳 《水利水运工程学报》 CSCD 北大核心 2020年第1期66-73,共8页

水库水面波动具有复杂的流动边界。对复杂边界条件的处理,将直接影响水资源的开发利用效果。为模拟真实水库自由液面的大幅变动,利用浸没边界法来处理水库自由液面的变动问题,比较水库水温分布、水库下泄水温和坝前垂向水温分布,并通过... 水库水面波动具有复杂的流动边界。对复杂边界条件的处理,将直接影响水资源的开发利用效果。为模拟真实水库自由液面的大幅变动,利用浸没边界法来处理水库自由液面的变动问题,比较水库水温分布、水库下泄水温和坝前垂向水温分布,并通过简单算例予以验证。结果表明:该方法具有良好的可行性和准确性,改进了水库变动水面预测方法,可用于研究水库水面的时空变化规律。 展开更多

关键词 水库 水温预测 格子BOLTZMANN方法 浸没边界法

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曲壁面两相流的简单扩散界面浸没边界法

12

作者 周锦翔 肖鸿威 +1 位作者 ADNAN Khan 牛小东 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2023年第8期97-106,I0002,共11页

针对在欧拉-拉格朗日网格框架下曲边界上的两相流润湿边界条件实施问题,本文提出了一种简单扩散界面浸没边界法。在此方法的框架下,静止和移动曲边界的湿润边界条件都可以采用平板边界方式处理。在该方法中,我们在实际边界内外一个拉格... 针对在欧拉-拉格朗日网格框架下曲边界上的两相流润湿边界条件实施问题,本文提出了一种简单扩散界面浸没边界法。在此方法的框架下,静止和移动曲边界的湿润边界条件都可以采用平板边界方式处理。在该方法中,我们在实际边界内外一个拉格朗日网格间距处添加了两层虚拟贴体拉格朗日网格,并通过插值得到三层拉格朗日点上的序参数,从而得到实际的曲边界润湿条件。该方案实施思路简单,不仅适用于静止曲边界,还适用于复杂的运动曲边界。为了验证该方法的有效性,本文在广义守恒相场格子玻尔兹曼方法(LBM)框架下,模拟了静态液滴在圆柱上的铺展、动态液滴撞击圆柱、圆柱在水池中沉降三个问题。结果表明该方法能够有效地模拟曲面上的两相流动,具有良好的精度、鲁棒性和质量守恒性。 展开更多

关键词 湿润边界条件 格子玻尔兹曼方法 两相流 曲边界 浸没边界法

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一种基于浸没边界-大涡模拟的降落伞流固耦合计算方法

13

作者 张扬 濮天梅 +2 位作者 周春华 欧阳弘扬 童旭东 《空气动力学学报》 2025年第2期96-109,I0002,共15页

降落伞充气过程涉及复杂的流固耦合(fluid-structure interaction,FSI)现象,浸没边界(immersed boundary,IB)方法作为一种边界非协调方法,适合处理这种非线性大变形FSI问题。将Mittal等提出的尖锐界面IB方法与大涡模拟(large eddy simul... 降落伞充气过程涉及复杂的流固耦合(fluid-structure interaction,FSI)现象,浸没边界(immersed boundary,IB)方法作为一种边界非协调方法,适合处理这种非线性大变形FSI问题。将Mittal等提出的尖锐界面IB方法与大涡模拟(large eddy simulation,LES)相结合(LES/IB),应用于中高雷诺数(Re)降落伞绕流的模拟。在此基础上,结合非线性有限元方法,建立了一种基于适合复杂外形非均匀湍流的动态Vreman亚格子(Vreman subgrid-scale,Vreman SGS)模型的FSI方法,用于模拟降落伞充气过程。最后,通过经典的圆柱绕流算例(Re=3900)验证所发展的LES/IB方法的准确性。结果表明,LES/IB方法对平均阻力系数(C_(D))、后缘点平均背压系数(-C_(p,b))和斯特劳哈尔数(St)的计算结果与直接数值模拟、LES和实验结果吻合较好,误差均低于8%。此外,利用发展的Vreman SGS模型对典型的圆伞和十字伞充气过程中的气动性能和结构响应进行了分析,并与Smagorinsky SGS模型进行了对比。结果表明,在降落伞充气呼吸阶段,两者对阻力系数和投影面积的计算结果吻合较好,相对误差均在5%以内,验证了本文FSI方法的可靠性。 展开更多

关键词 降落伞充气 流固耦合 浸没边界方法 大涡模拟 亚格子模型

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三角形布置圆柱体群绕流特性与流动机理研究

14

作者 涂佳黄 吕海宇 +1 位作者 胡刚 王贯宇 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期354-367,共14页

基于浸没边界-多松弛-格子玻尔兹曼方法,对Re=100时等边三角形布置三圆柱体群绕流问题进行数值模拟,分析间距比(Kd)与来流角度(α)两个关键参数对流体力系数及流场特性的影响,揭示其流动机理。计算结果表明:不同流场下尾流模式分为单漩... 基于浸没边界-多松弛-格子玻尔兹曼方法,对Re=100时等边三角形布置三圆柱体群绕流问题进行数值模拟,分析间距比(Kd)与来流角度(α)两个关键参数对流体力系数及流场特性的影响,揭示其流动机理。计算结果表明:不同流场下尾流模式分为单漩涡、单漩涡体向双漩涡过渡、不规则的双漩涡、规则的双漩涡、双漩涡向三漩涡过渡、不规则的三漩涡和规则的三漩涡模式,在α=30°时流场下游涡街更加规则,尾流模式转变更快。三圆柱所受的时均流体力系数受间隙流流速影响较大,各来流角度下随间距比(除小间距比外)的变化趋势基本一致,尾流模式转变会导致三圆柱群的流体力系数均方根值发生显著变化,在Kd≥3.5后上游圆柱流体力系数均方根值有较大起伏。除α=0°工况外,在Kd≥2.5后中游圆柱的涡脱落频率受α和Kd影响较小,数值相对稳定。 展开更多

关键词 浸没边界-多松弛-格子玻尔兹曼方法 等边三角形布置 尾流模式 流体力系数 流动机理

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当地DFD方法向LES湍流模拟推广的研究

15

作者 徐振东 段宇轩 +2 位作者 徐华松 杨帆 李铁 《空天防御》 2022年第3期93-98,共6页

为有效地降低近壁面网格分辨率的要求,将一种被称为当地自由域离散化(domain-free discretization,DFD)方法的浸没边界法(immersed boundary method,IB)与大涡模拟(large eddy simulation,LES)相结合模拟湍流。偏微分方程在解域内节点... 为有效地降低近壁面网格分辨率的要求,将一种被称为当地自由域离散化(domain-free discretization,DFD)方法的浸没边界法(immersed boundary method,IB)与大涡模拟(large eddy simulation,LES)相结合模拟湍流。偏微分方程在解域内节点上的离散形式可能包含解域之外的节点,外部相关点处的流动变量通过沿垂直于壁面方向的线性外推进行估算。引入基于湍流边界层方程的平衡型壁面模型,壁面模型产生的壁面剪应力和无穿透条件在浸没边界处强制执行,以计算外部相关节点处的速度分量。对于湍流闭合,采用动态亚网格尺度(subgridscale,SGS)模型,并使用拉格朗日平均法计算模型系数。外部相关节点处的SGS涡流黏度为外层处的涡流黏度。为验证当前LES-DFD方法的能力,在相对粗的网格上进行了后台阶绕流的数值实验。计算结果与已发表的实验或数值结果非常吻合。 展开更多

关键词 浸没边界法 大涡模拟 当地自由域离散化方法 湍流 壁面模型

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艏部构型对内倾船型运动响应和上浪砰击压力的影响研究

16

作者 周辉 胡开业 毛丽君 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第7期995-1007,共13页

内倾船型的艏部构型对船舶在波浪中的运动和上浪载荷特性具有一定的影响。本文基于艏柱倾斜角度选取了倾角为30°、45°和60°的三种艏部构型方案,采用中国数值水池-直角网格有限差分方法(CNTCGFDM),研究了在不同的艏部构... 内倾船型的艏部构型对船舶在波浪中的运动和上浪载荷特性具有一定的影响。本文基于艏柱倾斜角度选取了倾角为30°、45°和60°的三种艏部构型方案,采用中国数值水池-直角网格有限差分方法(CNTCGFDM),研究了在不同的艏部构型方案下内倾船型在规则波中的运动响应以及甲板上浪载荷特性。其中物体边界及运动的模拟采用浸没边界法来实现,并利用THINC/SW方法来捕捉自由液面。选取艏柱倾角为45°和60°的船型进行模型试验研究,与试验值相比,本文的数值模拟结果吻合良好。结果表明:艏部构型对内倾船型在规则波中的运动响应总体上影响较小,只在某些海况下表现出一定的局部差异,但对内倾船型的上浪砰击载荷则有一定的影响,相较于倾角为30°和60°的构型方案,艏柱倾角为45°的内倾船型在甲板上浪中的载荷性能更加优异。 展开更多

关键词 内倾船型 艏柱倾角 直角网格 浸没边界法 THINC/SW方法

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刚性薄平板绕流特性的数值模拟

17

作者 蔚杰 武建军 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期699-708,共10页

为了揭示雷诺数、来流剪切参数对平板尾流涡街演化过程以及平板阻力特性的影响规律,本文基于浸没边界-格子Boltzmann方法建立了刚性薄平板绕流模型,并在雷诺数为100~1200内,对不同雷诺数与来流剪切参数下的刚性薄平板绕流问题进行数值... 为了揭示雷诺数、来流剪切参数对平板尾流涡街演化过程以及平板阻力特性的影响规律,本文基于浸没边界-格子Boltzmann方法建立了刚性薄平板绕流模型,并在雷诺数为100~1200内,对不同雷诺数与来流剪切参数下的刚性薄平板绕流问题进行数值模拟。分别研究了平板尾流区沿流向的2次失稳跃迁过程以及平板流向载荷随来流剪切参数的变化及其对雷诺数的依赖性,并对其机理进行了讨论。研究表明:随着流场剪切参数的增加,平板近尾流经过数次准周期分岔过程进入了由大尺度涡结构所主导的混沌状态,进一步诱发了低频、混沌的结构阻力;雷诺数越大,向混沌特征流向载荷转变所需的临界剪切参数越小。 展开更多

关键词 雷诺数 来流剪切参数 浸没边界-格子Boltzmann方法 刚性薄平板 尾流 失稳 分岔 阻力

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三圆形颗粒在通道中沉降运动的数值研究 被引量：5

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作者 胡平 张兴伟 +1 位作者 牛小东 孟辉 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第5期673-684,共12页

主要应用浸没边界的格子玻尔兹曼方法 (immersed boundary-lattice Boltzmann method,IB–LBM)对处于不同倾斜角度通道内的三个刚体圆形颗粒在重力作用下下落的动力学特性进行了计算研究.首先分析通道倾斜角度的影响,结果显示当通道倾... 主要应用浸没边界的格子玻尔兹曼方法 (immersed boundary-lattice Boltzmann method,IB–LBM)对处于不同倾斜角度通道内的三个刚体圆形颗粒在重力作用下下落的动力学特性进行了计算研究.首先分析通道倾斜角度的影响,结果显示当通道倾斜角处于59?～90?的范围时会发生后一个颗粒超越前一个颗粒的现象.其次,研究了Re对颗粒沉降特性的影响,结果表明Re越大,颗粒间发生聚集的时间越早.研究还发现当3个颗粒的直径大小不均匀时,颗粒由大到小纵向依次排列,或者出现中间小球直径较相邻两个小球直径大的排列情况,均能促使颗粒加快聚集.本文的研究结果可为环境工程及地质学中的颗粒沉降问题提供有价值的参考. 展开更多

关键词 浸没边界玻尔兹曼方法 倾斜通道 刚体圆形颗粒 颗粒沉降

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基于速度修正IB-LBM的圆柱强迫运动特性研究 被引量：1

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作者 马欢欢 胡刚 +1 位作者 王贯宇 涂佳黄 《湘潭大学学报（自然科学版）》 CAS 2023年第5期1-11,96,共12页

基于速度修正的浸没边界-格子玻尔兹曼方法(IB-LBM),对雷诺数Re=100时等边三角形布置三圆柱流致运动问题进行了数值模拟,推导并修正了速度修正的IB-LBM,验证该方法的准确性和适用性,着重分析来流角度、旋转速度和间距比3个参数的变化对... 基于速度修正的浸没边界-格子玻尔兹曼方法(IB-LBM),对雷诺数Re=100时等边三角形布置三圆柱流致运动问题进行了数值模拟,推导并修正了速度修正的IB-LBM,验证该方法的准确性和适用性,着重分析来流角度、旋转速度和间距比3个参数的变化对圆柱流场、流体力系数以及其中顺/横流向速度的影响.结果表明:在间距比和来流角度较小的情况下,旋转速度越小,流场的尾流形态就会越规则,反之亦然,但是,来流角度的增大会使它占据影响流场特性的主导地位,使得尾流形态再次呈现规则状态;当间距比和旋转速度均变大的情况下,圆柱群间的互扰效应会随着来流角度的增大而变得更强,产生不同的旋涡脱落模式,归根结底是因为圆柱群间不同圆柱的放置方法导致了旋转方向的不同. 展开更多

关键词 浸没边界-格子玻尔兹曼方法 等边三角形布置 旋转运动 流场特性 流体力参数

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双自由度子母管线涡激振动数值研究 被引量：1

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作者 蒋昌波 徐进 屈科 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期729-737,共9页

为了研究双自由度子母管线周围的绕流特征,本文采用高精度浸没边界方法模拟了不同布置条件下双自由度子母管线的涡激振动特性,探讨子母管线质量比、间距比、空隙比和角度对子母管线低雷诺数振动特性及水动力的影响。结果表明:随着子母... 为了研究双自由度子母管线周围的绕流特征,本文采用高精度浸没边界方法模拟了不同布置条件下双自由度子母管线的涡激振动特性,探讨子母管线质量比、间距比、空隙比和角度对子母管线低雷诺数振动特性及水动力的影响。结果表明:随着子母管线的质量比和间距比的增大,管线涡激振动的最大振幅逐渐减小,发生锁定的区间也变窄。不同角度对子母管线涡激振动的抑制作用不同,子管与母管并列时对子母管线涡激振动的抑制作用更强。另外通过对流向和横向耦合振动的分析可发现,低质量比时流向振动对横向振动的振幅和频率影响较大,而高质量比时这种影响相对较小。 展开更多

关键词 浸没边界方法 子母管线 双自由度 涡激振动 流固耦合 锁定区间 雷诺数 数值模拟

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