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线性剪切来流对方柱绕流特性影响的数值分析 被引量：4
1
作者 王伟 水庆象 +1 位作者 王大国 胡彬 《水利水电科技进展》 CSCD 北大核心 2017年第1期17-21,共5页
为研究线性剪切来流对方柱绕流特性的影响,将对流出口边界条件引入特征线算子分裂有限元法中,建立了线性剪切来流的方柱绕流数值模型,并采用均匀来流的方柱绕流模拟结果验证了该模型计算方柱绕流问题的可靠性。数值模拟结果表明,剪切参... 为研究线性剪切来流对方柱绕流特性的影响,将对流出口边界条件引入特征线算子分裂有限元法中,建立了线性剪切来流的方柱绕流数值模型,并采用均匀来流的方柱绕流模拟结果验证了该模型计算方柱绕流问题的可靠性。数值模拟结果表明,剪切参数k对方柱绕流尾部形成的两排涡影响明显,涡脱落在k较大时被抑制,在k≥0.4时涡量最终形成一个类似三角形的区域;驻点随k的增加逐渐向高速侧分离点移动,在k≥0.3时驻点的位置不再发生变化;平均阻力系数在0.2≤k≤0.25时发生较大变化,平均升力系数在k≥0.2时为负。 展开更多
关键词 线性剪切来流 方柱绕流 特征线算子分裂有限元法 剪切参数 流场结构
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并列双方柱绕流的大涡模拟及频谱分析 被引量：15
2
作者 魏英杰 朱蒙生 何钟怡 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2004年第8期824-830,共7页
　应用二阶全展开ETG有限元离散格式与大涡模拟相结合的方法,对间距比为1.5情况下的并列双方柱绕流进行了数值模拟·　由王小华、何钟怡提出的二阶全展开ETG有限元方法通过对N＿S方程中的时变项进行Taylor展开,从而把时间导数用空... 　应用二阶全展开ETG有限元离散格式与大涡模拟相结合的方法,对间距比为1.5情况下的并列双方柱绕流进行了数值模拟·　由王小华、何钟怡提出的二阶全展开ETG有限元方法通过对N＿S方程中的时变项进行Taylor展开,从而把时间导数用空间导数来代替,其作用相当于引入了人工粘性·　计算得到了不同时刻的流线图,给出了两方柱的阻力系数、升力系数以及两对称点上流向速度随时间的变化历程,并采用谱分析的方法研究了对称边界条件下并列双方柱绕流的频谱对称性问题·　为了消除初始条件的影响,在所取样本中去除了计算中初始段的数据,分别分析了阻力系数、升力系数以及两对称点上流向速度的频谱·　结果表明:对称边界条件下,双方柱绕流运动参量的时域过程虽然是不对称的。 展开更多
关键词 并列双方柱 对称绕流 频谱分析 ETG有限元 大涡模拟 阻力 升力
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非定常不可压N-S方程的最小二乘算子分裂有限元法数值求解 被引量：1
3
作者 水庆象 王大国 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第5期640-645,共6页
采用最小二乘算子分裂有限元法求解非定常不可压N-S(Navier-Stokes)方程,即在每个时间层上采用算子分裂法将N-S方程分裂成扩散项和对流项,这样既能考虑对流占优特点又能顾及方程的扩散性质。扩散项是一个抛物型方程,时间离散采用向后差... 采用最小二乘算子分裂有限元法求解非定常不可压N-S(Navier-Stokes)方程,即在每个时间层上采用算子分裂法将N-S方程分裂成扩散项和对流项,这样既能考虑对流占优特点又能顾及方程的扩散性质。扩散项是一个抛物型方程,时间离散采用向后差分格式,空间离散采用标准Galerkin有限元法。对流项的时间项采用后向差分格式,非线性部分用牛顿法进行线性化处理,再用最小二乘有限元法进行空间离散,得到对称正定的代数方程组系数矩阵。采用Re=1000的方腔流对该算法的有效性进行检验,表明其具有较高的精度,能够很好地捕捉流场中的涡结构。同时,对圆柱层流绕流进行了数值研究,通过流线图、压力场、阻力系数、升力系数及斯特劳哈数等结果的分析与对比,表明本文算法对于模拟圆柱层流绕流是准确和可靠的。 展开更多
关键词 最小二乘算子分裂有限元法 N-S方程 方腔流 圆柱绕流
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基于格子Boltzmann方法和有限体积法的方柱绕流特性对比分析 被引量：1
4
作者 史冬岩 李红群 王志凯 《科学技术与工程》 北大核心 2015年第28期96-102,共7页
基于黏性流体理论,分别采用格子Boltzmann方法(LBM)和有限体积法(FVM)建立了黏性流场中方柱绕流模型。探究LBM在非光滑曲面钝体绕流方面的应用;并结合FVM进行对比分析。在FVM模型中,采用局部加密的方法对钝体边界进行处理,而在LBM模型中... 基于黏性流体理论,分别采用格子Boltzmann方法(LBM)和有限体积法(FVM)建立了黏性流场中方柱绕流模型。探究LBM在非光滑曲面钝体绕流方面的应用;并结合FVM进行对比分析。在FVM模型中,采用局部加密的方法对钝体边界进行处理,而在LBM模型中,除了传统的Half-way边界处理方法,还结合了拐角边界处理方法。为获得较好的可对比数据,根据已发表文献中的理论及UDF编译码技术,分别对两模型的进出口边界条件进行了讨论和设置。对比分析了两模型下的速度云图以及获得的升、阻力系数,Strouhal数。结果发现方柱上游压力不受涡脱落影响,雷诺数对其影响也较小;两种方法下的速度、无量纲参数吻合较好;但两者最适进出口边界不同,且相同条件下,LBM比FVM数值模拟能更快达到稳定状态。 展开更多
关键词 方柱绕流 格子BOLTZMANN方法 有限体积法 对比分析
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失稳初期的低雷诺数圆柱绕流POD-Galerkin建模方法研究 被引量：6
5
作者 李静 张伟伟 李新涛 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期596-602,共7页
POD-Galerkin方法是构建非定常流动低阶模型的有效方法。然而,研究表明基于周期振荡样本及其时均解构建的低阶模型只能反演流场振荡饱和后的周期性运动,不能复现流动从不稳定定常解开始振荡的发散过程,不便于流动的稳定性分析和控制研... POD-Galerkin方法是构建非定常流动低阶模型的有效方法。然而,研究表明基于周期振荡样本及其时均解构建的低阶模型只能反演流场振荡饱和后的周期性运动,不能复现流动从不稳定定常解开始振荡的发散过程,不便于流动的稳定性分析和控制研究。通过尝试选择流场进入周期性运动之前的样本来构建低阶的流体动力学模型,并用于反演流动失稳初期微幅振荡的流场。以低雷诺数(Re=100)下圆柱绕流为例,构建了卡门涡街失稳初期的流动降阶模型。通过与CFD数值结果对比,表明选择合适的样本数据,构建的低阶模型可以复现流场发散初期的频率和阻尼等特性。 展开更多
关键词 特征正交分解 GALERKIN 投影 圆柱绕流 卡门涡街 非周期运动
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顶部定常吸气对高层建筑模型气动力的影响 被引量：1
6
作者 彭思 王汉封 李石清 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期159-164,共6页
为减少高层建筑受到的风荷载,提高高层建筑抗风性能,提出一种顶部吸气的主动控制方法。在一高宽比为H/d=5的正方形截面柱体的高层建筑模型上,通过在其顶部前边缘开设狭缝进行吸气来实现流动控制。通过风洞试验研究了顶部吸气对气动力与... 为减少高层建筑受到的风荷载,提高高层建筑抗风性能,提出一种顶部吸气的主动控制方法。在一高宽比为H/d=5的正方形截面柱体的高层建筑模型上,通过在其顶部前边缘开设狭缝进行吸气来实现流动控制。通过风洞试验研究了顶部吸气对气动力与顶部分离流的影响.利用流动可视化与流场测试结果揭示了顶部狭缝吸气的控制机理.实验对比了不同吸气系数Q(=U/U_∞,U为狭缝吸气速度)对气动力控制效果的影响,并对Q=0,1和3的三种工况下风压分布与顶部剪切流进行了详细对比.研究发现狭缝吸气改变了顶部分离流特性,并对模型所有高度上的气动力均有显著影响.Q=1时控制效果最佳,脉动阻力与脉动升力分别减小17.8%和45.5%.此时顶面分离流被削弱并伴随有再附现象且湍流强度较大,最有利于顶部剪切流与尾流间的动量交换,从而削弱柱体展向涡脱落与脉动气动力. 展开更多
关键词 空气动力学 有限长方柱体 定常吸气 流动分离 流动控制
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基于“神威·太湖之光”的三维有限长方柱绕流直接数值模拟
7
作者 张亚英 吴乘胜 +1 位作者 王建春 金奕星 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2022年第3期205-212,共8页
[目的]旨在探索基于国产处理器的异构超算平台在船舶水动力学领域的应用效果。[方法]基于“神威·太湖之光”超级计算机,采用MPI+Athread的编程方法,对雷诺数Re=250的三维有限长方柱绕流进行直接数值模拟,并对模拟结果进行验证与分... [目的]旨在探索基于国产处理器的异构超算平台在船舶水动力学领域的应用效果。[方法]基于“神威·太湖之光”超级计算机,采用MPI+Athread的编程方法,对雷诺数Re=250的三维有限长方柱绕流进行直接数值模拟,并对模拟结果进行验证与分析。模拟使用的网格规模最大达到245.76百万(t=600 s,dt=0.001),并行规模最高达到133 120核。[结果]经统计,在133 120核并行规模下245.76百万网格规模计算能够在数天之内完成。模拟结果显示,在三维有限长方柱绕流流动中,方柱各横截面具有同步涡脱的特征;对比不同长径比方柱绕流尾流场,发现长径比为2时的尾流涡系结构呈现出长直状的流向涡二次结构,而大于2时则为反对称卡门涡。[结论]模拟表明,基于“神威·太湖之光”超级计算机的多级并行计算可有效减少小尺度网格下因规模提升所导致的时间成本,在船舶水动力学领域有较好的应用潜力。 展开更多
关键词 三维有限长方柱绕流 直接数值模拟 并行计算 “神威·太湖之光”超级计算机
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自由端狭缝吸气控制三维方柱绕流
8
作者 曾令伟 王汉封 彭思 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2020年第6期1093-1101,I0002,共10页
利用大涡模拟(LES)方法研究了顶部定常狭缝吸气对正方形截面有限长柱体的气动力与绕流特性的影响规律。对比了吸气系数Q=0、1、3时的气动力特性及绕流情况,尤其是自由端附近的流动结构。Q=U/U∞,其中U为吸气狭缝入口风速,U∞为自由来流... 利用大涡模拟(LES)方法研究了顶部定常狭缝吸气对正方形截面有限长柱体的气动力与绕流特性的影响规律。对比了吸气系数Q=0、1、3时的气动力特性及绕流情况,尤其是自由端附近的流动结构。Q=U/U∞,其中U为吸气狭缝入口风速,U∞为自由来流速度。研究发现,顶部定常吸气可以有效地抑制三维柱体气动力,且Q=1时抑制效果最为显著,相对于无控制工况,时均阻力C D、脉动阻力C′D和脉动升力C′L分别减少了3.92%、19.08%和40.88%。在Q=1时,柱体自由端负压和压力脉动最为显著,有利于柱体两侧形成上升流;顶面压力脉动最强有利于自由端剪切流与尾流间的动量交换,可以有效地抑制柱体展向涡脱落,减小柱体气动力;同时柱体顶面流动出现再附分离现象;而在Q=3时柱体顶面大部分区域流动分离被完全抑制。 展开更多
关键词 有限长方柱 气动力 定常吸气 流动控制 大涡模拟
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基于FD/MLSFD的混合算法计算二维浅水方程
9
作者 陈善群 廖斌 李海峰 《水利水电技术》 CSCD 北大核心 2012年第3期26-29,共4页
将基于最小二乘法的无网格有限差分方法(MLSFD方法)和传统有限差分方法(FDM)相结合,生成了一种混合算法。研究并解决了差分网格/无网格混合算法的耦合问题,将混合算法运用于求解二维浅水方程,通过计算高雷诺数(Re=105)条件下的圆柱绕流... 将基于最小二乘法的无网格有限差分方法(MLSFD方法)和传统有限差分方法(FDM)相结合,生成了一种混合算法。研究并解决了差分网格/无网格混合算法的耦合问题,将混合算法运用于求解二维浅水方程,通过计算高雷诺数(Re=105)条件下的圆柱绕流模型揭示了该混合算法在进行二维浅水模型的数值模拟方面具有较高的精确度。 展开更多
关键词 二维浅水方程 无网格方法 MLSFD方法 有限差分方法 圆柱绕流
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