收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

大涡模拟滤波网格分析及网格自适应控制研究与应用

张斌  
【摘要】:随着对湍流研究的不断发展和深入,工程界对于自然环境和工程流动的分析预报提出了更多、更高的要求。大涡模拟方法是现阶段计算机水平下,对复杂流动进行较精确预测的最有效途径之一。滤波网格尺度是大涡模拟方程中的关键参数,大涡模拟数值计算中滤波网格尺度多通过计算网格尺寸的某种函数式获得,这便使得大涡模拟计算结果从根本上受到计算网格尺寸和空间疏密分布的直接影响。而基于湍流能谱分布,适宜的滤波网格尺度应位于湍流惯性副区内。计算网格的不合理控制或划分将会导致滤波网格尺度的计算值和适宜值不相匹配,进而影响着大涡模拟计算结果的合理性、可靠性和经济性。因此,本文将主要研究焦点定位于开展大涡模拟中适宜滤波网格尺度的深入理论研究,尝试解决基于湍流物理意义上的适宜滤波网格尺度确定的基础问题;并致力于从物理意义层面上来建立合理、可行的针对大涡模拟方法的计算网格控制机制。 本文深入开展了大涡模拟适宜滤波网格尺度的理论研究,首次提出了湍流流动结构中的“能量比系数”概念,依据湍流理论和大涡模拟方法思想,从惯性副区的能谱分布规律出发,合理导出了适宜滤波网格尺度的计算表达式;基于大涡模拟控制方程,并结合Karman-Howarth方程推导思路,从另一角度建立了适宜滤波网格尺度的又一等量计算表达式;确定了反映适宜滤波网格尺度的湍流参数(包含湍动能、湍流耗散率和“能量比系数”)。基于湍流不同分区特征,给出了适宜滤波网格尺度计算式中“能量比系数”的合理取值范围;借助小波分析多尺度方法,并结合不同流动实验的数据采集和信号分析,进一步得出了“能量比系数”的综合推荐方程。 为实现本文所提的大涡模拟适宜滤波网格尺度计算,开展了相应的支撑性研究工作。为给大涡模拟适宜滤波网格计算中分析信号样本数的设定提供理论依据,结合小波分析和统计检测理论,提出了一种相对合理的确定湍流采样数据量尺度的方法;为给大涡模拟适宜滤波网格计算中提供优选的小波基函数,基于湍流时频特性和信息熵理论,建立了以品质因数和特征谱熵值为评价指标的小波基选取流程;为给大涡模拟适宜滤波网格计算中提供可靠的湍流采样信号数据,提出了一种改进的小波阈值消噪方法,以尽可能地消除湍流数据采集中的干扰噪声污染。为有效辨识区分湍流不同流动尺度特征,提出了一种基于小波和双谱分析的辨识相干结构的方法,建立了基于小波分析辨识湍流含能尺度的能量最大准则。 本文基于“滤波网格尺度计算值(计算网格尺寸的函数)与适宜滤波网格尺度相匹配”的思路,提出了具备一定物理意义的大涡模拟网格自适应控制新方法。该方法能通过自适应优化调整网格划分和疏密分布,建立与适宜滤波网格尺度相匹配的计算网格分布。首次定义了新的针对大涡模拟计算网格的自适应调整指标—“网格比系数”,并给出了自适应网格控制中近壁面计算网格处理的合理方法。通过网格自适应指标的不断调整,使得计算网格分布和适宜滤波网格尺度相适应,并可以在雷诺时均计算网格的基础上逐步调整出适于大涡模拟的计算网格。本文成功应用新方法实现了雷诺数Re=5147后台阶流动、雷诺数Re=37500后台阶流动和雷诺数Re=5730经典槽道流动的大涡模拟网格自适应控制,进行了三个流动应用实例的自适应网格大涡模拟结果、精细网格(其网格数约为自适应网格数的3倍)大涡模拟结果、直接数值模拟数据或实验数据的对比分析。结果表明,自适应网格的大涡模拟数据与实验数据和直接数值模拟数据符合良好;自适应网格可以在网格总数相对少的情况可以通过自适应控制网格分布取得与精细计算网格几乎相近的流动数据。通过自适应控制可改进大涡模拟计算网格尺寸和网格分布的质量,并能有效降低数值计算代价。结论有效验证了本文所提的适宜滤波网格尺度和新方法的合理性、可靠性和经济性等特点。 本文首次应用新方法更深入地开展了等宽离心风机叶轮流道大涡模拟计算网格的网格指标分布以及自适应调整、大涡模拟和实验数据对比分析等工作。开展了可视化低速等宽离心风机叶轮性能测试和内部流道PIV测量的实验研究,有效获取了三种不同风机叶片的内部流速分布和性能数据。本文实现了三种不同风机叶片的离心叶轮流道的大涡模拟网格自适应控制调整,所得适于离心叶轮流道的计算网格分布与旋转流道流动特征有着较好的适应性,能合理反映流动结构的分布和计算网格尺度要求。以相对流速分布和叶轮进出口总压升为主要指标,进行了大涡模拟数值和实验数据的研究对比。结果显示,自适应网格的大涡模拟数据与PIV实验数据、性能数据均取得了较好的符合,这也进一步验证了本文所提的适宜滤波网格尺度和新方法是合理、可行的以及能同样应用于复杂旋转流动分析的良好发展前景。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前19条
1 赵向军;夏士雄;;基于几何信号小波分析的网格编辑[J];中国矿业大学学报;2008年02期
2 许聪;刘琪麟;赖焕新;;热喷射流动大涡模拟及网格敏感性评估[J];工程热物理学报;2019年07期
3 高旸;;居民参与社区治理的策略选择与行动表现分析——以W市“超级网格”现象为例[J];城市问题;2021年12期
4 马颂歌;王雨;徐雄伟;;村民学习网格类型划分与体系设计——基于我国东、中部三省一市的田野调查[J];终身教育研究;2021年06期
5 ;探究“党建+网格”模式 打造“党建店小二”品牌[J];企业文明;2020年12期
6 朱星橦;黄小洪;蒋昱含;王壕;俞方;;基于网格治理视角的就业援助分析——以成都市就业帮扶为例[J];中国产经;2021年01期
7 富子梅;扎西;;流动的网格 实打实的贴心[J];党课参考;2021年02期
8 陈冬生;李菁;张映泉;;以“4669”为抓手激发网格党建指导员的不竭动力[J];企业文明;2021年03期
9 孙华;;全要素网格化治理下网格员队伍建设现状与发展策略——以南京市江宁区为例[J];南京广播电视大学学报;2021年01期
10 刘柳;;网格治理如何更好发挥“灵”效[J];群众;2021年02期
11 孙丽莎;李夏婧;;关于“网格+诉源治理”机制建设的思考——以南京市雨花台区为例[J];中共太原市委党校学报;2021年02期
12 吴丹;;力量下沉 服务升级[J];党员之友(新疆);2021年05期
13 中国移动通信集团广东有限公司党委政研课题组;;“党建+网格”为企业生产经营末端赋能——广东移动基层最小经营单元党建工作的探索与实践[J];企业文明;2021年06期
14 刘大伟;;整体性治理视角下网格员培训模式创新研究[J];南京晓庄学院学报;2021年02期
15 董晗琪;;规范网格员队伍管理 提升网格治理服务水平[J];人口与健康;2021年06期
16 李颖超;;打造“五型”网格:鄂尔多斯的社区警务新模式[J];派出所工作;2021年07期
17 孙波;马攀;;推进网格多元集成 科学探路市域社会治理现代化[J];机构与行政;2021年03期
18 陈航;谢亮;李佩哲;王福新;刘洪;;结冰数值模拟中网格收敛性验证[J];科学技术与工程;2020年03期
19 李海宁;王海峰;郭修宇;孙凯利;;基于重叠网格与结构网格的圆柱绕流数值模拟[J];应用力学学报;2020年02期
中国重要会议论文全文数据库 前20条
1 熊英;吴锤结;;基于四面体动网格的1:6扁球体自主运动的大涡模拟研究[A];第九届全国流体力学学术会议论文摘要集[C];2016年
2 孙玉周;高斌;李冬霞;;细胞微管力学行为的无网格数值模拟[A];第十五届北方七省市区力学学术会议论文集[C];2014年
3 潘炜;单艳玲;李铁瑞;马腾;江存;高博青;;自由曲面网格划分的研究现状[A];第十五届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2015年
4 孙来福;王朋娇;;网格在网络教育资源管理中的应用[A];基于信息技术的教学新模式研究[C];2006年
5 刘显明;李师贤;;一种网格监控服务的设计与性能分析[A];第二十一届中国数据库学术会议论文集(研究报告篇)[C];2004年
6 刘云生;张传富;张童;查亚兵;;基于网格的分布式仿真研究[A];'2003系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2003年
7 张英;钱民刚;石萍;;平板结构的无网格数值方法[A];第十届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ卷[C];2001年
8 张新勇;;网格计算及其对信息化发展的作用[A];全国第八届工业工程与企业信息化学术会议论文集[C];2004年
9 龚强;;网格关键技术论析[A];第十九届中国(天津)'2005IT、网络、信息技术、电子、仪器仪表创新学术会议论文集[C];2005年
10 严隽永;;网格的实质及其架构软件的发展[A];2005年全国开放式分布与并行计算学术会议论文集[C];2005年
11 杨铁利;许惠平;;网格技术在地理信息服务的应用研究[A];2006年全国开放式分布与并行计算学术会议论文集(二)[C];2006年
12 王义立;陈晓江;冯健;何路;陈锋;房鼎益;;网格计算:现状与进展[A];2006年全国开放式分布与并行计算学术会议论文集(二)[C];2006年
13 王希诚;孟贵胥;;网格计算及其对力学的推动作用[A];第三届全国力学史与方法论学术研讨会论文集[C];2007年
14 潘宝玉;;网格技术在空间信息科学中的应用[A];华东地区第九次测绘学术交流大会论文集[C];2005年
15 马翠屏;;国产紧密纺网格圈的开发与创新[A];“同和杯”2008年全国紧密纺纱技术开发应用研讨会论文集[C];2008年
16 冯统成;;基于网格计算的远程教育资源库设计[A];计算机与教育——全国计算机辅助教育学会第十二届学术年会论文集[C];2005年
17 赵晨阳;杨裔;刘礼;李廉;;基于蚂蚁算法的网格作业调度研究[A];2007年全国开放式分布与并行计算机学术会议论文集(上册)[C];2007年
18 吴杰;赵慧勇;贺元元;;重叠动网格算法及其实现[A];第十五届全国激波与激波管学术会议论文集(下册)[C];2012年
19 刘邦弟;;主从网格方法[A];中国工程物理研究院科技年报(1998)[C];1998年
20 符尚武;邬吉明;戴自换;沈隆钧;;二维拉格朗日网格的一种积分守恒重映方法[A];中国工程物理研究院科技年报(2002)[C];2002年
中国博士学位论文全文数据库 前20条
1 张斌;大涡模拟滤波网格分析及网格自适应控制研究与应用[D];上海交通大学;2011年
2 戴正元;大涡模拟滤波网格尺度研究及其应用[D];上海交通大学;2007年
3 于晓燕;基于网格的数字图书馆模式构建研究[D];南开大学;2010年
4 马燕;基于网格社区的教育资源管理研究[D];西南大学;2008年
5 方娟;基于移动代理的网格资源监控技术的研究[D];北京工业大学;2005年
6 曹立强;网格中文件管理若干关键问题的研究[D];中国科学院研究生院(计算技术研究所);2005年
7 陶强;复合材料网格及其增强结构的承载与失效行为研究[D];哈尔滨工业大学;2020年
8 张花艳;基于变分方法的网格处理[D];中国科学技术大学;2015年
9 章友浩;网格筒结构稳定性能与设计方法研究[D];清华大学;2019年
10 王坤;乳腺癌普查医学网格研究[D];清华大学;2009年
11 姚红岩;网格环境下的认证与授权研究[D];大连理工大学;2010年
12 许智宏;关于提高网格计算性能和服务质量的几点研究[D];天津大学;2004年
13 刘君;基于新兴古典经济学的网格资源分配策略与方法研究[D];东北大学;2011年
14 武斌;网格市场环境下资源调度机制研究[D];中国科学技术大学;2010年
15 计忠平;轻松交互式网格曲面建模方法的研究[D];浙江大学;2008年
16 唐阔;网格计算资源与任务的实时监测预报系统[D];吉林大学;2010年
17 王奇胜;复杂自由曲面建筑网格的生成与多目标调控[D];浙江大学;2019年
18 杜萍;高质量动态四边网格序列生成算法研究[D];山东大学;2017年
19 林琳;基于网格数据交换区的网格作业性能优化[D];吉林大学;2011年
20 李丙辰;织女星个人网格研究[D];中国科学院研究生院(计算技术研究所);2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前20条
1 徐强;Q市X区社会治理网格员激励机制研究[D];哈尔滨工程大学;2020年
2 阮亦亨;温州市海城街道全科网格管理研究[D];福建农林大学;2020年
3 刘俊祥;基于关系网格与最优停止理论的网格资源发现[D];新疆大学;2010年
4 崔冠宇;建筑网格设计研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
5 薛师;云计算与网格计算的比较研究[D];河南理工大学;2010年
6 苏鉴;网格通信相关技术研究[D];西安电子科技大学;2010年
7 钱思冲;移动网格中基于层次模型的移动节点预测[D];武汉理工大学;2010年
8 孟庆敏;网格技术对军队信息化建设的影响研究[D];厦门大学;2008年
9 陶温和;参与式治理视角下农村全科网格管理研究[D];江西师范大学;2020年
10 李濂岸;恒定容积燃烧室内柴油喷雾和燃烧的大涡模拟研究[D];中国石油大学(北京);2016年
11 李星星;版面设计中的网格构成艺术研究[D];山西大学;2014年
12 谭富文;保持稀疏特征的网格拼接[D];浙江大学;2012年
13 李永锋;网格环境下数值天气预报的关键技术研究[D];江西理工大学;2012年
14 徐慧;基于移动终端的网格探索与研究[D];中央美术学院;2013年
15 李俊奇;云南经济管理职业学院数字图书馆建设中网格技术的应用研究[D];电子科技大学;2012年
16 孙智慧;电力网格体系下典型安全技术的研究和应用[D];华北电力大学;2011年
17 郭燚;网格资源发现新机制—分层网格资源模型的研究[D];电子科技大学;2011年
18 张雯;基于双向拍卖的网格资源分配和定价研究[D];青岛大学;2010年
19 唐果;基于经济学理论的网格资源交易及优化[D];云南大学;2010年
20 张展华;网格计算中容错策略的研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前20条
1 全媒体记者 唐国宏;走城乡看基层网格治理效能[N];绥化日报;2020年
2 通讯员 张琴 记者 陈高飞;560余家企业有了专属网格员[N];扬州日报;2020年
3 通讯员 韦志祥 魏艳玲 记者 沈燕;网格建在身边 服务送进心田[N];扬州日报;2020年
4 宝应县委常委、政法委书记 周正威;忠实履行政法职责 助推县域社会治理[N];扬州日报;2020年
5 通讯员 姚春安 孙波 刘沣 岳运锋;“红色网格”激活“一池春水”[N];十堰日报;2020年
6 本报记者 杨静 通讯员 陈羽;“网络+网格”筑牢复工复产安全防线[N];南宁日报;2020年
7 见习记者 陈琪;乡村网格装上“千里眼”[N];衢州日报;2020年
8 卫滨区委政法委书记 董文鸣;织密网格保平安[N];新乡日报;2020年
9 通讯员 炳乾 刘青 宝珠 记者 陈晨;创新“四办机制” 助推网格治理“提质增效”[N];扬州日报;2020年
10 记者 廖晨霞;用好红色网格 涵养为民情怀[N];天津日报;2020年
11 记者 吴士昊;聚焦问题抓整改 网格管理促提升[N];曲靖日报;2020年
12 记者 于舰勐;滨河社区:专职网格员“各显神通”解民忧[N];兴安日报;2020年
13 沈阳日报、沈报全媒体记者 吕良德;“网格+综治”铸就“品质社区”[N];沈阳日报;2020年
14 记者 王美莹;全市创城网格规范化管理现场推进会召开[N];日照日报;2013年
15 记者 张源;刘加顺检查第三网格创城工作[N];日照日报;2013年
16 通讯员 袁佳悦 记者 葛学涛;警格+网格 这里“警”色好[N];扬州日报;2020年
17 通讯员 朱旭妍 记者 仲冬兰;“网格议事厅”有事好商量[N];扬州日报;2020年
18 通讯员 张洪玉;城市化“网格管理”两城“有戏”[N];日照日报;2011年
19 通讯员 戴军 记者 仲冬兰;“三微”服务解网格“三难”[N];扬州日报;2020年
20 本报记者 郭凡 通讯员 周超;城关镇:人员动起来 网格活起来[N];安阳日报;2020年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978