收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

可压缩剪切湍流的直接模拟和大涡模拟研究

孙小波  
【摘要】: 可压缩湍流是流体力学中研究的重要问题之一。随着计算科学和计算机技术的迅猛发展,数值模拟成为研究可压缩湍流的一个重要手段。本文采用有限差分法数值求解了可压缩Navier-Stokes方程,对于几类典型的可压缩剪切湍流问题进行了直接数值模拟和大涡模拟研究。本文发展了一类无需密度加权平均的可压缩湍流大涡模拟方法;开展了可压缩波形壁湍流的大涡模拟和可压缩混合层流动的直接数值模拟。主要工作和研究成果如下: (1)提出了无需密度加权求解可压缩湍流的新型的大涡模拟方法。本文的方法克服了滤波变量和Favre平均变量的不自恰性,提出了一类更合理的大涡模拟方法。针对出现在连续方程、动量方程和能量方程中的亚格子项,合理地建立了相关的亚格子模型,模型系数采用动力学方法求解获得。经过与可压缩槽道直接模拟结果的比较验证,证实了本文所提出的大涡模拟方法是合理可靠的。 (2)大涡模拟研究了可压缩波形壁湍流问题。针对下壁面波形、上壁面平板的可压缩槽道湍流,分析探讨了波形壁不同波幅下可压缩湍流特性,研究了可压缩湍流的近壁动力学行为,着重分析了壁面曲面效应及可压缩性对湍流的影响。研究表明:随着波幅的增大,流场的可压缩效应对湍流的影响增强。在波形壁附近,受到壁面曲面效应影响的湍动能方程中各项的贡献与平板槽道流动相差变大。壁面曲面效应还改变了近壁处湍流结构。由于壁面曲面效应的影响,涡量拉仲扭转效应、散度效应以及斜压效应对旋涡动力学特征的影响作用发生明显变化。 (3)直接数值研究了二维可压缩平面混合层和三维双组分混合层流动问题。着重探讨了对流马赫数和双组分密度分层对流动的影响,分析了流动的转捩及拟序结构的演化过程。研究表明:随着对流马赫数的增加,混合层的扰动增长率降低,可压缩效应增强,流场中出现复杂的涡—激波干扰结构。另一方面,密度分层对混合层的发展演化影响也很大,混合层的扰动增长率随着密度比的增大而降低。在双组分混合层发展初期,可压缩效应尤其是斜压效应对旋涡的发展起主要影响作用。在发展后期,压缩性影响减弱,涡量拉伸扭转作用主要改变着旋涡动力学特征。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 孙小波;范学军;陆夕云;;可压缩双组分混合层的直接数值模拟研究[J];中国科学技术大学学报;2007年10期
2 应展烽;陈志华;徐晓磊;董刚;范宝春;;可压缩混合层流动的三维大涡模拟[J];南京理工大学学报(自然科学版);2008年03期
3 张兆顺;第一届国际直接数值模拟和大涡模拟会议介绍[J];力学进展;1998年03期
4 许春晓;吴超;崔桂香;;壁面在展向作周期运动的槽道湍流的大涡模拟[J];计算物理;2006年05期
5 李斌;吴颂平;;基于非Favre过滤的大涡模拟[J];北京航空航天大学学报;2007年10期
6 杨武兵;庄逢甘;沈清;关发明;王强;易仕和;赵玉新;何霖;田立丰;;超声速混合层(Mc=0.5)流动现象的实验观测和计算分析[J];中国科学(G辑:物理学 力学 天文学);2009年08期
7 刘有军;平面突扩流动非稳定性的大涡模拟[J];计算力学学报;1998年02期
8 刘奕,郭印诚,张会强,王希麟,林文漪;混合层流动拟序结构的大涡模拟[J];应用力学学报;2002年02期
9 刘春嵘;邓丽颖;呼和敖德;;后台阶流场大涡模拟的入口边界条件研究[J];机械工程师;2009年11期
10 杨小龙;;热力羽流的大涡模拟[J];湖南大学学报(自然科学版);2008年07期
11 王小华;朱文芳;何钟怡;;方形钝体受限绕流的三维数值模拟[J];计算力学学报;2008年05期
12 高瑞泽;阎超;;超音速底部流动的大涡模拟研究[J];航空计算技术;2009年03期
13 李国能;周昊;凌忠钱;周樟华;王春林;岑可法;;标准火灾测试房间温度场和速度场的大涡模拟[J];浙江大学学报(工学版);2006年02期
14 马良栋;李增耀;陶文铨;;高精度有限差分在湍流直接数值模拟中的应用[J];工程热物理学报;2007年05期
15 杨小龙;符松;;速度估计模型在大涡模拟中的应用[J];计算力学学报;2007年06期
16 杨帆;张会强;王希麟;;粗糙壁面湍流边界层流动和拟序结构的大涡模拟研究[J];工程热物理学报;2008年05期
17 潘宏禄;马汉东;王强;;高对流Mach数三维混合层转捩特性分析及小激波结构模拟[J];空气动力学学报;2008年03期
18 肖红林;罗纪生;;一种剪切修正的涡黏性亚格子模型及其在槽道湍流中的应用[J];航空动力学报;2010年01期
19 王玲玲;大涡模拟理论及其应用综述[J];河海大学学报(自然科学版);2004年03期
20 金文;;湍流结构及大涡模拟研究[J];能源与环境;2005年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 苗世光;蒋维楣;;城市边界层大涡模拟初步研究[A];新世纪气象科技创新与大气科学发展——中国气象学会2003年年会“城市气象与科技奥运”分会论文集[C];2003年
2 张凯杨;许春晓;崔桂香;张兆顺;;平面射流及标量扩散的大涡模拟[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(下)[C];2007年
3 陆夕云;;剪切湍流热传导的大涡模拟和直接模拟[A];第二届全国传递过程学术研讨会论文集[C];2003年
4 郭文轩;时晓天;佘振苏;;多尺度大涡模拟DG算法的初步研究[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(下)[C];2007年
5 姚浩伟;梁栋;胡志俭;陈振中;;基于大涡模拟的某民房火灾事故的数值再现[A];自主创新与持续增长第十一届中国科协年会论文集(3)[C];2009年
6 李志鹏;高正明;;涡轮桨搅拌槽内流体流动的大涡模拟[A];第三届全国化学工程与生物化工年会论文摘要集(下)[C];2006年
7 周磊;徐春龙;柳贺;韩君;;4气门柴油机进气及喷雾过程的大涡模拟研究[A];第十七届全国大功率柴油机学术年会论文集[C];2011年
8 陆夕云;庄礼贤;;热分层剪切湍流大涡模拟动力学亚格子尺度模型[A];全国流体力学青年研讨会论文集[C];2001年
9 陈建国;符松;;综合体育馆假想火灾的数值模拟[A];计算流体力学研究进展——第十一届全国计算流体力学会议论文集[C];2002年
10 杨庆山;李启;;亚格子模型在钝体绕流大涡模拟中的比较[A];第十四届全国结构风工程学术会议论文集(下册)[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 刘红娟;基于格子Boltzmann方法的撞击流的数值研究[D];华中科技大学;2007年
3 陈鑫蔚;三维气固两相混合层中相间耦合作用的直接数值模拟[D];浙江大学;2012年
4 王磊;湍流传热和湍流控制的数值模拟研究[D];中国科学技术大学;2007年
5 时晓天;基于间断有限元的可压缩混合层数值模拟及其结构系综分析[D];北京大学;2010年
6 李德波;气固两相剪切流动大规模并行直接数值模拟研究[D];浙江大学;2011年
7 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
8 顾卫国;表面活性剂减阻流体减阻机理的实验与直接数值模拟研究[D];上海交通大学;2010年
9 宋慧芳;恒定有压扩散流局部非稳态流动研究[D];天津大学;2007年
10 朱伟亮;基于大涡模拟的CFD入口条件及脉动风压模拟研究[D];北京交通大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 周阳;建筑物脉动风压场大涡模拟入流边界条件的生成研究[D];广东工业大学;2012年
2 冯伟斌;基于湍流自相似结构的大涡模拟算法设计[D];北京大学;2005年
3 郭晓东;直接数值模拟与大涡模拟后台阶湍流流动[D];南京航空航天大学;2007年
4 胡应明;采用大涡模拟技术发展NAPA软件的分离流动模拟能力[D];南京航空航天大学;2009年
5 邹丽;火灾羽流直接数值模拟[D];中国科学技术大学;2010年
6 袁步平;浮力反应羽流三维直接数值模拟[D];中国科学技术大学;2011年
7 肖红林;槽道湍流的大涡模拟[D];天津大学;2004年
8 谷黎;柴油机燃油喷雾的大涡数值模拟研究[D];南昌大学;2008年
9 沃傲波;柴油机喷雾准直接数值模拟及其雾化机理的研究[D];华中科技大学;2007年
10 吴堃;太阳能制冷用小型喷射器噪声研究及对策[D];东华大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前4条
1 蒲国永 周建君 本报记者 晏燕;从大山深处迈向科技颠峰[N];科技日报;2004年
2 本报记者 吴长锋;攥紧降伏火龙的铁拳[N];科技日报;2005年
3 本报记者 徐玢;汗洒科研主阵地[N];科技日报;2008年
4 ;凌国灿——旋涡流动与尾迹演化复杂性的探索者[N];科技日报;2004年
中国知网广告投放
 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