RANS

摘要： [目的]基于数值模拟方法研究螺旋桨几何参数对其正倒车水动力性能的影响规律。[方法]以某33000 DWT成品油轮为应用对象,采用RANS方法并结合Realiazable k-ε湍流模型,对与其相匹配的1个图谱桨与3个理论桨在正车前进和倒车后退工况下的水动力性能进行数值仿真,讨论升力分配系数、螺距与拱度组合方式对螺旋桨正倒车水动力性能的影响规律。[结果]结果表明:在正车前进和倒车后退工况下,桨叶剖面螺距对剖面升力的贡献始终为正,拱度的贡献则体现为正负交替,螺旋桨设计时适当增加拱度减小螺距有利于提升其正车前进工况下的敞水效率,反之,采用大螺距小拱度则有利于增大倒车推力。[结论]基于研究结果给出了螺旋桨设计中兼顾考虑其正车和倒车性能的若干建议。

摘要： 为探究列车底部转向架区域结构对列车底部流场以及列车气动性能的影响,本文采用SST k-ω湍流模型对不同简化程度转向架、雷诺数Re=2.25×10^(6)下的三车编组高速列车周围流场进行仿真分析,并结合风洞试验结果验证数值方法的正确性。分析结果表明:与原始带转向架的列车模型相比,移除转向架并光顺列车车身的简化模型,可实现列车减阻38.2%;将转向架区域进行全包裹并光顺风挡区域,列车气动阻力减少30.3%;而当移除转向架并保留转向架腔外形时,列车气动阻力不减反增10.2%。因此,在进行高速列车气动外形减阻设计时,可考虑封闭转向架腔的方式,实现列车整车气动减阻。

摘要： 基于深度学习方法的二维翼型流场重构能够克服传统风洞试验和计算流体力学模拟的缺点,在提高计算速度的同时保证计算精度。提出的深度学习方法通过模拟RANS方程对速度、压力和密度分布进行预测,最优模型可以达到平均压力、速度、密度误差为5%。该方法的单个算例计算时间约为1s,计算耗时约为常规求解器的0.66%。同时也验证了数据集大小对解的准确性的影响,随着数据集样本数目增大,解的准确性也逐步提高。为深度学习方法在计算流体力学中提供一个现实的二维流场预测应用场景,探讨了深度神经网络方法与气动领域相关问题的匹配度,后续将进一步通过精细化的几何外形表达与无损失的标签提取方法提高深度神经网络方法计算的可用性。

摘要： 为了研究出更精准的螺旋桨敞水性能的数值计算方法,以DTMB P4119桨作为计算对象,通过求解RANS方程,讨论了不同网格密度、不同湍流模型对螺旋桨敞水性能计算精度的影响,分析了流场云图,并与现有试验值进行了对比。结果表明,文中所采用的计算方法是可靠的,对今后更复杂的船舶推进性能的数值研究能够提供一定的参考。

摘要： This study investigates the accuracy of different numerical schemes of OpenFOAM software to simulate compressible turbulent jets. Both pressure-based schemes utilizing the implicit PIMPLE algorithm and density-based schemes relying on AUSM scheme and explicit Runge-Kutta time integration are considered. The results of the numerical tests are compared and validated against data from NASA ARN nozzle geometry. The choice of parameter setting of the schemes is discussed in depth and possible optimization strategies are proposed to increase accuracy of RANS simulations of turbulent jets.

摘要： Recently,computational fluid dynamics(CFD)approaches have been effectively used by researchers to calculate the resistance characteristics of ships that have rough outer surfaces.These approaches are mainly based on modifying wall functions using experimentally pre-determined roughness functions.Although several recent studies have shown that CFD can be an effective tool to calculate resistance components of ships for different roughness conditions,most of these studies were performed using the same ship geometry(KRISO Container Ship).Thus,the effect of ship geometry on the resistance characteristics of rough hull surfaces is worth investigating.In this study,viscous resistance components of four different ships are calculated for different roughness conditions.First,flat plate simulations are performed using a previous experimental study for comparison purposes.Then,the viscous resistance components of three-dimensional hulls are calculated.All simulations are performed using two different turbulence models to investigate the effect of the turbulence model on the results.An examination of the distributions of the local skin friction coefficients of the DTMB 5415 and Series 60 showed that the plumpness of the bow form has a significant effect on the increase in frictional resistance with increasing roughness.Another significant finding of the study is that viscous pressure resistance is directly affected by the surface roughness.For all geometries,viscous pressure resistances showed a significant increase for highly rough surfaces.

摘要： 在一定来流条件下,张力腿平台(tension leg platform,简称TLP)的立柱后缘出现周期性的交替旋涡脱落,致使立柱受到垂直于来流方向的升力和平行于来流方向的阻力作用,导致TLP产生大幅度往复运动,显著增加平台结构和系泊系统的负载。目前,关于单柱、多柱结构绕流问题的研究较多,但对于TLP绕流特性的研究较少,机理尚存不明确的地方。为研究TLP的绕流力变化情况和流场特征,开展了数值模拟分析。利用计算流体动力学数值模拟软件,基于雷诺平均(RANS)法和分离涡模拟(DES)法对TLP绕流场进行仿真分析,揭示了TLP的绕流特性。结果表明,在3种来流角度和多个折合速度V_(r)下,TLP绕流的流体力系数存在明显差异,升力系数时域曲线呈现脉动性。TLP的上、下游立柱间存在明显的相互作用,影响了旋涡的形成与发展。TLP的旋涡脱落大多集中在平台固有频率附近,且在V_(r)=7,来流角度为0°时,升力系数频谱峰值最大,旋涡脱落集中。

摘要： 对于中小迎角分离问题,延迟分离涡模拟(Delayed Detached Eddy Simulation,DDES)的方法在计算初期,流动分离区需要一定时间的发展,通常会延迟RANS模式到LES模式的切换,从而低估流动分离。本文采用改进RANS-LES混合长度尺度l hyb_new的方法,对网格尺度和涡探测函数VTM进行修正,基于计算流体力学开源平台OpenFOAM,将修正后的混合网格尺度、涡探测函数VTM new以及二维剪切层识别函数F KH(VTM new)植入到S-A DDES模型中,研究了大迎角NACA0012翼型以及12°迎角下的NACA0012半展长矩形机翼绕流问题,并对比了采用原S-A DDES和改进RANS-LES混合长度尺度后的S-A DDES湍流模型计算的机翼背风区涡结构和翼尖涡。结果表明,采用本文方法可以在机翼背风区观察到剪切层的快速失稳,并且能够更加精细地模拟机翼背风区的大尺度非定常涡系结构以及翼尖涡的形成细节,有效地加快DDES方法的RANS模式切换到LES模式。此外,本文还计算了该矩形机翼在18°迎角的分离流问题,进一步验证了所提方法的有效适应性。

摘要： 本文采用CFD方法,通过求解RANS方程,基于CFD软件FLUENT,选择某船作为计算对象,研究其阻力性能,并与现有试验值进行对比,探究了网格数目和湍流模型对其性能计算精度的影响.研究表明数值计算结果与试验数值吻合较好,验证了本文采用的计算方法的可靠性,对今后船舶阻力性能数值预报有一定参考作用.

摘要： 采用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)软件建立静止域(舵、导管及船体)和旋转域(螺旋桨)的三维几何模型,在螺旋桨流场内求解雷诺平均纳维斯托克斯方程(Reynolds-Averaged Navier-Stokes equations,RANS),由此对船用螺旋桨产生的推力和转矩特性进行数值模拟.对比分析在压载工况和满载工况下螺旋桨桨叶的压力分布、沿不同轴的受力情况和绕不同轴的转矩情况,为轴系弹性校中提供更加准确可靠的应力情况,对船用螺旋桨的生产设计提供有益的参考.

摘要： 通过对基于求解雷诺平均纳维-斯托克斯(RNS)方程的商用CFD软件FLUENT的二次开发,采用其先进的动网格技术以及强大的后处理系统,详细计算了分别做纵摇和升沉以及二者耦合运动的二维水翼在黏性流场中的水动力性能,并着重探讨了雷诺数、纵摇和升沉的幅度、频率、及其相位差对二维摆动水翼非定常水动力性能的影响.

摘要： 通过对基于求解雷诺平均纳维-斯托克斯(RNS)方程的商用CFD软件FLUENT的二次开发,采用其先进的动网格技术以及强大的后处理系统,详细计算了分别做纵摇和升沉以及二者耦合运动的二维水翼在黏性流场中的水动力性能,并着重探讨了雷诺数、纵摇和升沉的幅度、频率、及其相位差对二维摆动水翼非定常水动力性能的影响.

摘要： 通过对基于求解雷诺平均纳维-斯托克斯(RNS)方程的商用CFD软件FLUENT的二次开发,采用其先进的动网格技术以及强大的后处理系统,详细计算了分别做纵摇和升沉以及二者耦合运动的二维水翼在黏性流场中的水动力性能,并着重探讨了雷诺数、纵摇和升沉的幅度、频率、及其相位差对二维摆动水翼非定常水动力性能的影响.

摘要： 通过对基于求解雷诺平均纳维-斯托克斯(RNS)方程的商用CFD软件FLUENT的二次开发,采用其先进的动网格技术以及强大的后处理系统,详细计算了分别做纵摇和升沉以及二者耦合运动的二维水翼在黏性流场中的水动力性能,并着重探讨了雷诺数、纵摇和升沉的幅度、频率、及其相位差对二维摆动水翼非定常水动力性能的影响.

摘要： 通过对基于求解雷诺平均纳维-斯托克斯(RNS)方程的商用CFD软件FLUENT的二次开发,采用其先进的动网格技术以及强大的后处理系统,详细计算了分别做纵摇和升沉以及二者耦合运动的二维水翼在黏性流场中的水动力性能,并着重探讨了雷诺数、纵摇和升沉的幅度、频率、及其相位差对二维摆动水翼非定常水动力性能的影响.

摘要： 通过对基于求解雷诺平均纳维-斯托克斯(RNS)方程的商用CFD软件FLUENT的二次开发,采用其先进的动网格技术以及强大的后处理系统,详细计算了分别做纵摇和升沉以及二者耦合运动的二维水翼在黏性流场中的水动力性能,并着重探讨了雷诺数、纵摇和升沉的幅度、频率、及其相位差对二维摆动水翼非定常水动力性能的影响.

摘要： 通过对基于求解雷诺平均纳维-斯托克斯(RNS)方程的商用CFD软件FLUENT的二次开发,采用其先进的动网格技术以及强大的后处理系统,详细计算了分别做纵摇和升沉以及二者耦合运动的二维水翼在黏性流场中的水动力性能,并着重探讨了雷诺数、纵摇和升沉的幅度、频率、及其相位差对二维摆动水翼非定常水动力性能的影响.

摘要： 本发明公开了一种飞行器气动特性模拟的RANS/LES扰动域更新方法，依据粘性系数、速度梯度等流动参数，建立RANS、LES的动态计算域，实现RANS/LES混合方法的动态显式分区，从而可在避免“灰区”非物理解的同时降低RANS/LES混合方法对人工经验的依赖度，提高了其对复杂飞行器绕流流场的适用性；其次，将非定常双时间步法与定常时间推进法的求解相统一，通过建立随扰动传播增大、随求解收敛的动态计算域，实现了定常RANS与非定常LES的耦合求解，既可确保数值模拟中不会产生无效计算，又可避免RANS与LES工作区域间的额外边界条件处理。

摘要： 本发明公开了一种采用RANS/LES混合技术模拟飞行器摇滚运动的方法，目的在于解决现有技术无法准确模拟飞行器大范围分离流动条件下的自激摇滚运动的问题，主要包括：在传统的非定常RANS方法基础上对湍流模型长度尺度进行适当修正，构造出DES类方法；采用预估‑校正算法，在双时间步的伪时间迭代过程中实现流场控制方程和刚体运动方程的紧耦合求解，得到飞行器气动参数和运动参数随时间的变化历程。本发明能够在保证一定计算效率的前提下，较准确地模拟复杂流动条件下飞行器自激摇滚运动，为飞行器气动/运动的非线性耦合特性评估提供有效手段。

摘要： 本发明提供一种结合rANS和LZ4编码的数据无损压缩方法，包括：利用rANS计算输入原始数据的压缩数据状态值；将所述压缩数据状态值转化为字符型状态值；利用LZ4块结构对所述字符集型状态值进行匹配压缩，获得压缩数据。本发明利用rANS压缩效率高和LZ4压缩速度快的优点，实现在较快压缩速度下得到较高压缩率，提高无损数据压缩算法的性能。

摘要： 本公开提供了一种基于LES自适应网格滤波尺度的混合RANS‑LES方法和相关设备，方法包括：构造三维旋涡自适应函数；基于三维旋涡自适应函数构造LES自适应网格滤波尺度；基于LES自适应网格滤波尺度构造混合RANS‑LES模型。实施本公开的技术方案可以减小流场求解结果与实际的偏差。

摘要： 本发明公开了一种飞行器气动特性模拟的RANS/LES扰动域更新方法，依据粘性系数、速度梯度等流动参数，建立RANS、LES的动态计算域，实现RANS/LES混合方法的动态显式分区，从而可在避免“灰区”非物理解的同时降低RANS/LES混合方法对人工经验的依赖度，提高了其对复杂飞行器绕流流场的适用性；其次，将非定常双时间步法与定常时间推进法的求解相统一，通过建立随扰动传播增大、随求解收敛的动态计算域，实现了定常RANS与非定常LES的耦合求解，既可确保数值模拟中不会产生无效计算，又可避免RANS与LES工作区域间的额外边界条件处理。

摘要： 本发明公开了一种基于湍动能和湍流长度尺度截断的RANS/LES方法。其主要是建立一种新的湍流粘性系数的截断公式Fr，得到截断湍流粘性系数。Fr＝1，计算呈现RANS，02/3κ‑5/3推导出Fr计算公式。结合标准K‑ε模型，可实现RANS/LES方法。通过上述方式，本发明可以在较少网格条件下，计算出速度脉动，并且得到的平均速度与DNS结果较吻合。

摘要： 本发明公开了一种采用RANS/LES混合技术模拟飞行器摇滚运动的方法，目的在于解决现有技术无法准确模拟飞行器大范围分离流动条件下的自激摇滚运动的问题，主要包括：在传统的非定常RANS方法基础上对湍流模型长度尺度进行适当修正，构造出DES类方法；采用预估-校正算法，在双时间步的伪时间迭代过程中实现流场控制方程和刚体运动方程的紧耦合求解，得到飞行器气动参数和运动参数随时间的变化历程。本发明能够在保证一定计算效率的前提下，较准确地模拟复杂流动条件下飞行器自激摇滚运动，为飞行器气动/运动的非线性耦合特性评估提供有效手段。