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《西北工业大学》 2007年
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基于SIMPLE算法的三维湍流流场数值模拟方法的研究

任雄  
【摘要】:现代工业的发展对叶轮机械的性能提出了越来越高的要求,正确掌握叶轮机械内部流场的分布是优化叶轮机械设计的关键。相比试验方法与理论计算方法,数值模拟方法有其独特的优势。本文对广泛应用于数值模拟的SIMPLE算法及数值模拟中相关的技术细节展开论述,编制了相应的湍流流动数值模拟程序,并应用于算例的计算当中。 根据叶轮机械内部流场特点,建立了相关数学模型,推导出三维任意曲线坐标系下的控制方程及压力修正方程,并在有限控制体上进行离散。采用SIMPLE算法,以压力为基本求解变量,并利用密度延迟修正方法将SIMPLE算法扩展到可压缩流动的计算。使用非交错网格使程序更加简洁通用,运用Rhie和Chow提出的动量插值法消除由非交错网格所产生的非物理性压力振荡现象。使用标准κ—ε湍流模型对粘性流场进行模拟,对于固体壁面附近的区域采用壁面函数法处理。对标准κ—ε湍流模型的缺陷进行了分析,并讨论了在标准κ—ε湍流模型基础上新发展的一些模型。对对流项差分格式对求解的精度、收敛性的影响进行了讨论,并在程序中纳入了具有较高精度和较好稳定性的高阶差分格式MUSCL格式。对离散方程采用TDMA加块修正技术进行求解。讨论了各种网格生成技术,应用代数法生成算例网格。 应用所编写的程序对90°弯管和缩放喷管进行数值模拟,并与文献中的计算及试验结果进行对比分析,结果表明,本文所用方法及本文所编程序具有较高的精度。
【学位授予单位】:西北工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:V231.3

【引证文献】
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1 邓锐;阻流板对双体船水动力性能影响的数值研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 任燕红;基于排气门晚关的可控自燃工质混合状态的模拟研究[D];吉林大学;2011年
2 朱微;带中坎消力池水力特性数值模拟[D];重庆交通大学;2011年
3 王海娟;考虑叶轮前侧盖板流固耦合的转子系统动力学特性研究[D];郑州大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 张涵信;差分计算中激波上、下游解出现波动的探讨[J];空气动力学学报;1984年01期
2 张涵信;无波动、无自由参数的耗散差分格式[J];空气动力学学报;1988年02期
【共引文献】
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1 金光;宋兴旺;王华;;高温烟气中水滴非等温蒸发的数值模拟研究[J];四川有色金属;2011年01期
2 许建柳;;复合墙体室内温度响应研究[J];四川建筑科学研究;2010年03期
3 王晓璐;黄大宇;;节能多孔砖墙体热工性能的数值计算及应用分析[J];四川建筑科学研究;2010年04期
4 周传辉;吴银光;陈华良;;双层皮玻璃幕墙风口的确定[J];四川建筑科学研究;2011年02期
5 陈威;张爱国;刘倩;戴青;;含湿多孔介质应用于建筑墙体的制冷性能分析[J];四川建筑科学研究;2011年06期
6 鲁嘉华;张志英;;地铁岛式站台火灾环境监测与控制[J];安徽大学学报(自然科学版);2009年01期
7 杨录峰;;预报校正法在非饱和土壤水分运动数值模拟中的应用[J];安徽农业科学;2010年34期
8 马淼;田懋;景何仿;李春光;;天然河道数值模拟中网格生成中插值方法的研究及应用[J];安徽农业科学;2011年28期
9 金玲;刘妍华;;CFD在温室室内环境研究中的应用[J];安徽农业科学;2012年07期
10 纪献兵;林文贤;刘滔;;数值模拟在建筑一体化太阳房设计中的应用[J];中国建设动态.阳光能源;2005年06期
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1 王利希;周健;Jimmy Tsang;潘乐燕;;汽车空调风道设计及验收方法[A];第七届中国CAE工程分析技术年会暨2011全国计算机辅助工程(CAE)技术与应用高级研讨会论文集[C];2011年
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3 栾卫涛;李永安;;空气-空气能量回收装置阻力性能的数值模拟研究[A];2011年全国冷冻冷藏行业与山东制冷空调行业年会暨绿色低碳新技术研讨会论文集[C];2011年
4 蔡明庆;刘学来;李永安;;直埋供热管道固定墩热桥能耗分析及节能措施[A];2011年全国冷冻冷藏行业与山东制冷空调行业年会暨绿色低碳新技术研讨会论文集[C];2011年
5 王沣浩;颜亮;冯琛琛;王新轲;;地源热泵岩土热响应测试影响因素分析[A];走中国创造之路——2011中国制冷学会学术年会论文集[C];2011年
6 陈爱强;杨昭;尹海蛟;张娜;;长圆柱形果蔬冷激处理过程传热特性分析[A];走中国创造之路——2011中国制冷学会学术年会论文集[C];2011年
7 崔帅;吴学红;苟秋平;吕彦力;朱兴旺;;球突翅片的传热与流动特性及等效热阻数值分析[A];走中国创造之路——2011中国制冷学会学术年会论文集[C];2011年
8 苟秋平;吴学红;吕彦力;朱兴旺;;半球突开缝翅片的优化设计及性能评价[A];走中国创造之路——2011中国制冷学会学术年会论文集[C];2011年
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10 罗志明;吴学红;苟秋平;崔帅;吕彦力;;小管径三角翼翅片管换热的传热与流动的数值模拟[A];走中国创造之路——2011中国制冷学会学术年会论文集[C];2011年
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2 李佳;载人潜器阻力性能的数值和试验预报及外形优化研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 穆勇;燃气轮机双燃料燃烧室流场及污染排放数值研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 邓锐;阻流板对双体船水动力性能影响的数值研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 王超;螺旋桨水动力性能、空泡及噪声性能的数值预报研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 王革;有壁面质量注入通道流体动力学典型问题分析[D];哈尔滨工程大学;2009年
7 王忠义;船用燃气轮机排气引射装置性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 黄燕;碟形越浪式波能发电装置的水动力性能研究[D];中国海洋大学;2010年
9 江辉煌;砂井处理超软地基的固结计算[D];中国铁道科学研究院;2009年
10 付强;1000MW核电站离心式上充泵水力设计与结构可靠性研究[D];江苏大学;2010年
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1 王发辉;基于FLUENT的干法磁分离机理的数值模拟[D];河南理工大学;2010年
2 刘婷;用无网格Galerkin法求解地下水流拟三维问题[D];辽宁师范大学;2010年
3 胡海燕;等离子体喷涂射流的数值模拟[D];浙江理工大学;2010年
4 姜逢章;蜂窝板传热元件的性能研究[D];郑州大学;2010年
5 马艳;导管螺旋桨的水动力性能分析与设计优化[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 罗富强;扁管管壳式换热器数值模拟研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 刘广山;流量周期性变化流场数值分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 丁铜伟;强内热源多孔介质条通道流动换热实验技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 陈林;仿生鳍在船舶减摇中的应用与仿真研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 张哲衡;高能燃料燃烧流场的数值模拟与结构设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
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1 岳志远;曹志先;车涛;李新;;冰湖溃决洪水的二维水动力学数值模拟[J];冰川冻土;2007年05期
2 马亮,李亭鹤;有限体积法中面积分离散格式的精度分析[J];北京航空航天大学学报;2000年05期
3 林海英;崔颖;;非线性油膜力作用下转子弯扭耦合振动特性研究[J];北京航空航天大学学报;2010年05期
4 高秋新;船舶CFD研究进展[J];船舶力学;1999年04期
5 常煜,张志荣,赵峰;多块结构化网格在含附体水面船模粘性流场数值计算中的应用[J];船舶力学;2004年01期
6 张志荣,李百齐,赵峰;螺旋桨/船体粘性流场的整体数值求解[J];船舶力学;2004年05期
7 程明道,刘晓东,吴乘胜,张建武;高速排水型舰船加装尾板的节能机理[J];船舶力学;2005年02期
8 邓锐;黄德波;;带首鳍斜支柱SWATH水动力的数值研究[J];船舶力学;2007年04期
9 张楠;沈泓萃;姚惠之;;阻力和流场的CFD不确定度分析探讨[J];船舶力学;2008年02期
10 朱仁庆;方智勇;张照钢;陈正云;;Level-set法预报液舱内剧烈晃荡引起的冲击压强(英文)[J];船舶力学;2008年03期
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1 张志荣;赵峰;吴乘胜;;SUBOFF粘流场CFD模拟不确定度分析研究[A];2007年船舶力学学术会议暨《船舶力学》创刊十周年纪念学术会议论文集[C];2007年
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1 金琰;叶轮机械中若干气流激振问题的流固耦合数值研究[D];清华大学;2002年
2 王志东;三维自由面湍流场数值模拟及其在水利工程中的应用[D];河海大学;2004年
3 李永强;高速旋转机械故障的若干非线性动力学问题及故障诊断方法的研究[D];东北大学;2004年
4 孙小波;可压缩剪切湍流的直接模拟和大涡模拟研究[D];中国科学技术大学;2007年
5 杨向龙;流固耦合在生物分叉流及人工心脏中的应用研究[D];中国科学技术大学;2007年
6 陈康;影响船舶CFD模拟的因素分析与三体船阻力计算改进探讨[D];哈尔滨工程大学;2008年
7 黎少辉;风机叶片流固耦合特性分析与故障诊断[D];中国矿业大学;2009年
8 吕蓬;旋转机械故障模式识别方法研究[D];华北电力大学(北京);2010年
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1 张妍;叶轮前侧盖板流固耦合动力学特性研究[D];郑州大学;2010年
2 谢文;基于CFD的带分流叶片离心泵内部流场及性能研究[D];郑州大学;2011年
3 张瑞琴;基于流固耦合的叶片气动弹性分析[D];南京航空航天大学;2009年
4 杨大炼;基于改进BFA的旋转机械故障诊断核参数优选研究[D];湖南科技大学;2011年
5 王忠诚;T形墩消力池的试验研究与工程应用[D];大连理工大学;2002年
6 李志乾;锥形阀消力池数值模拟[D];郑州大学;2002年
7 罗青山;三维粘性流数值模拟研究[D];武汉理工大学;2003年
8 刘喜宁;基于SIMPLE方法下的三维湍流流场数值分析[D];西北工业大学;2005年
9 方杰;VOF方法在水利水电工程中的应用和探索[D];河海大学;2005年
10 朱保林;离心泵内流三维数值模拟[D];浙江工业大学;2005年
【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 梁洪光;带T型翼三体船的阻力及耐波性能研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
2 程宣恺;改变侧体姿态角的三体船水动力性能数值模拟[D];哈尔滨工程大学;2011年
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10 唐振朝;詹杰民;;CFD在室内通风研究中的应用[A];第十七届全国水动力学研讨会暨第六届全国水动力学学术会议文集[C];2003年
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1 本报通讯员 杨蜀康、高广元 刘银中;探索基层党建新思路 确保高校党员先进性[N];光明日报;2005年
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8 记者 程慧 实习生 王艳;西工大长安校区昨正式启用[N];西安日报;2006年
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6 任福安;船舶压载水旋流分离处理的应用理论研究[D];大连海事大学;2005年
7 李佼瑞;两类随机非线性动力系统和经济应用的研究[D];西北工业大学;2006年
8 高军;建筑空间热分层理论及应用研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
9 王翠云;基于遥感和CFD技术的城市热环境分析与模拟[D];兰州大学;2008年
10 曾卓雄;密相可压气固两相湍流流动的理论分析及其数值模拟[D];西安交通大学;2001年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 任雄;基于SIMPLE算法的三维湍流流场数值模拟方法的研究[D];西北工业大学;2007年
2 周红梅;二维湍流流场数值模拟方法的研究[D];西北工业大学;2007年
3 连洁;跨音速平面叶栅湍流流场数值计算方法的研究[D];西北工业大学;2006年
4 钱道光;基于CFD的轴流式血泵内流动特性分析[D];武汉科技大学;2009年
5 朱旭东;湍流模型的比较、改进和应用[D];南京航空航天大学;2005年
6 郭秀军;重介质旋流器的结构参数对分选效果及能耗影响的研究[D];煤炭科学研究总院;2005年
7 周海军;烟气发生器燃烧流场的数值模拟[D];哈尔滨工程大学;2008年
8 刘明明;烟气发生器燃烧流场计算与分析[D];哈尔滨工程大学;2008年
9 宋永奇;湍流超细粉碎机流场的数值模拟[D];兰州理工大学;2007年
10 张小辉;大剧院下送风静压箱气流组织模拟[D];中南大学;2009年
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