不可压缩流

摘要： 在曲线网格下基于粘声分离方法对流场中的静止圆柱同声波和涡波的相互作用进行研究.首先推导了曲线坐标系下、适用于水流噪声的粘声分离方法(viscous acoustic splitting method,VASM)控制方程,并采用7点色散关系保持(dispersion-relation preserving,DRP)格式和四阶时间差分格式进行计算.然后将静止流场中圆柱壁面对声波反射的计算结果同理论值进行比较,验证了计算方法模拟水中物体对声波散射的准确性.进而模拟了旋涡行走发声的特性,并分析了流速等对声场特性的影响.

摘要： 本文研究耦合Navier-Stokes/Darcy模型问题.构造一种从粗网格到细网格的有限元空间插值方法,不但简化了数值积分的单元匹配,也保证了数值积分的精度.利用基于有限元空间的多重网格方法,获得与直接法求解耦合问题误差相同的收敛阶,推广两重网格方法的结果.

摘要： 将管道理论引入叠层板状结构的流致振动研究，在势流理论下，基于输流管道的哈密顿原理，建立悬臂支承叠层板状结构的流致振动模型，用微分求积法对模型的运动方程进行离散，运用特征值分析与响应分析结合的方法，确定系统失稳的临界流速与形式，并研究不同参数对稳定性的影响。结果表明，悬臂叠层板发生颤振失稳，间隙，管／液质量比，间隙和流速非对称参数对颤振流速有一定的影响，但在该研究参数范围内对系统失稳形式没有影响。%The pipe theory was introduced into the flow-induced vibration study of a laminated plate-type structure. The mechanical model was set to describe the plate-type structure in potential flow.The dynamic equation was deduced based on Hamilton principle.The differential quadrature method was used to solve the differential equations.And the effects of various parameters on the instability of the system were investigated.The results showed that the cantilevered model has the flutter over the critical flow velocity;parameters of gap,mass ratio,gap asymmetrical parameter and velocity asymmetrical parameter have influences on the flutter velocity,but they have no effect on the system's instability forms in the ranges of parameters considered here.

摘要： 为研究开缝结构降落伞充气过程的流固耦合(FSI)动力学特性,针对某型空投用开缝救生伞的充气过程进行数值模拟研究.基于参数化设计语言开发了伞衣开缝结构的建模方法,建立了开缝降落伞拉直后的初始折叠数值模型.基于欧拉-拉格朗日罚函数法和多物质ALE(Arbitrary Lagrange Euler)算法,对伞衣周围低速黏性不可压缩流场进行数值求解,二次开发了伞绳材料非线性绳索阻尼模型,预测了气动力作用下的伞衣织物三维结构动力学行为,分析了不同来流速度下降落伞开伞性能,包括伞衣投影面积和充气过载变化,并将伞衣变形仿真结果与空投试验结果进行对比.最后对开缝伞充气过程的流固耦合特性进行了分析,包括伞衣结构变形扰动下周围气流的流场衍变特性及气动力作用下伞衣织物的结构强度.仿真结果表明:伞衣外形变化的3D仿真结果与试验结果相符;开缝伞充气过程并无明显的呼吸现象,且能迅速保持稳定;伞缝区域应力明显高于伞衣平均应力水平,在冲击气流作用下易发生破损现象,应布置加强带;充气过程伞顶出现对称的反向旋转涡对,在气流作用下涡对被逐渐拉伸并不对称直至最后分离脱落.

摘要： Magnetofluid stands an important role in many fields of geophysics, astrophysics, controlled thermonuclear reactions and so on. In this paper, the numerical method for solving magnetohydrodynamics(MHD) equations is studied. Considering the viscous incompressible conductive fluid and the case of laminar flow, based on the Shercliff approximation, the finite element method is used to solve the steady MHD duct flow. A variety of Hartmann numbers, boundary conditions and externally applied magnetic field are considered in the simulations, and their influence is presented in this paper.%　　磁流体在地球物理、天体物理、受控热核反应等领域有重要的应用。本文研究磁流体(MHD)方程组的数值求解方法，在流体不可压缩、有粘性的、导电的、流动为层流情况下，基于Shercliff逼近，采用有限元方法对通过管道的稳态磁流体进行求解。在不同哈特曼数、不同边界条件、不同外加磁场的情况下对磁流体流动进行了数值模拟，并给出哈特曼数、边界条件、外加磁场对边界层的影响。

摘要： 目前,五孔探针校准特性的获得大多是通过吹风实验完成.实验过程操作复杂,耗时较长.对此,本文提出了针对不可压缩流场测试的理论校准方法,同时将理论结果与实验结果进行对比.结果证明,此方法可行.

摘要： 利用不可压缩光滑粒子流体动力学(Incompressible smoothed particle hydrodynamics,ISPH)方法,针对螺杆挤出数值模拟中提出的旋转强制动边界问题,采用FORTRAN语言编程,进行模拟计算。采用'静态粒子法'构建二维旋转强制动边界模型,同时构建基于相对运动假设的静边界模型。采用'参考压力法'解决了'张力不稳定性'。通过将旋转动边界模型的计算结果与静边界模型,以及商业软件FLUENT的计算结果进行比较研究,结果表明:该动边界处理方法简单有效,适当选取分辨率可以同时满足计算精度与运算速度的要求,选择具有高阶可导的核函数更佳。为三维复杂模型模拟奠定了基础。同时,该方法对于不同领域中的动边界问题的研究也具有一定参考价值。

摘要： On the basis of the finite volume method, the incompressible N-S equation was discretized with the second order upwind scheme to evaluate the convective term and the over-relaxed correction approach to calculating the diffusion term in unstructured grids systems. The pressure equation was derived by the modified momentum interpolation method, and the IDEAL algorithm was adopted in unstructured grids to treat the coupling of pressure and velocity. The formula for calculating static pressure of the internal nodes near boundary was derived by the Taylor expansion, and then the boundary pressure was employed in the iterative computation of the pressure equation to ensure the transfer of information from boundary to internal domain. The calculation formulae of the velocity at the pressure inlet and outlet were derived from the mass conservation law. The method proposed was evaluated by pressure-driven laminar internal flow, T-branch flow and buoyancy-driven flow, and then the solutions were compared with those in the literature. The results show that the present method is effective and feasible.%在非结构网格系统中采用有限容积法对不可压N-S方程进行了离散,其中对流项采用二阶迎风格式,扩散项采用超松弛校正格式.通过修正的动量插值格式构造了压力方程,利用IDEAL算法处理压力与速度的耦合.利用Taylor展式导出了邻近边界内节点的压力计算公式,进而将边界静压引入到压力方程的迭代计算中,确保了边界信息向内部区域的有效传递.根据质量守恒定律分别导出了压力入口和出口边界的速度计算公式,结合伯努利定律给出了总压边界的处理方法.通过压力驱动管内层流、三通管层流以及浮力驱动流等几个典型算例对文中方法进行了考核,并将计算结果与文献中的基准解和实验值进行了对比.结果表明,不管是静压边界还是总压边界,采用该处理方法均能获得令人满意的结果,尤其对于大空间自然对流问题,可以在保证精度的前提下节省大量的存储空间和运算时间.

摘要： 本研究以两种混合的数值方法求解黏性不可压缩流经圆柱体之瞬时流场并比较其优劣.针对此类的流场,其统御方程可采用二维圆柱坐标不可压缩之Navior-Stokes方程式,并简化推导出之压力-速度方程式或涡度-流线函数方程式,再应用有限差分法或有限元素法等方式求解,近年来已有相当完整的研究.但是不论有限差分法的迭代技巧及有限元素法的庞大联立方程式,均使求解面对严重的效率问题.本研究尝试提出两种混合数值模拟方式,来求解涡度-流线函数方程式.首先,涡度方程式仍以有限差分法求解.其次,流线方程式部份则分别以快速傅立叶转换或有限元素法来求解.最后并将两者之结果比较以了解其优劣.

摘要： 本文提出一种改进的SPH方法,其基本思想是在已知每个粒子状态的条件下,采用广义有限差分方法(GFDM)计算每个粒子有关物理量的空间一阶和二阶导数(如速度散度、压力梯度和速度的拉普拉斯算子等),然后根据控制方程更新粒子的位置、速度、压力等物理量.即使粒子分布不均匀,如果某物理量为线性分布,也能够精确求解其在各个粒子处的空间一阶和二阶导数.与传统SPH方法和有限粒子法(FPM)相比,不需要核函数,且过程中没有数值积分,因而过程更加简单,易于编程实现.二维的Poiscuillc流和Couette流的模拟结果显示,改进的SPH方法精度与稳定性都优于SPH,也适合于静态问题的模拟.

摘要： 涡激振动可能导致海洋深水隔水管疲劳破坏，如何有效抑制隔水管涡激振动现象，正引起国内外相关科学与工程界的高度关注。本研究提出在隔水管背流面附加分离盘技术，利用计算流体力学研究不同尺寸分离盘控制隔水管涡激振动的效果。采用新建立的不可压缩流有限体积TVD算法，计算分离盘长与隔水管直径之比，L/D=0～2在几种典型情况下的隔水管系统当雷诺数为1000时的关键水动力学参数。与经典圆柱绕流的实验及数值模拟结果对比表明该算法具有很高的精度;分离盘对隔水管具有明显的升阻力及频率控制和涡系结构改变效果;当L/D=0.75～2时，会产生次生旋涡，减阻效果可达33%～38%，减升效果可达61%～65%。

摘要： 基于多矩VSIAM3格式及浸入边界方法,提出了一套在复杂计算区域内求解不可压缩流动的数值格式。不可压N-S方程使用VSIAM3格式进行离散,引入浸入边界法处理复杂、移动边界条件,使用虚拟网格方法计算动量方程修正项,同时还考虑了对连续方程的修正。基于多矩思想提出VSIAM3方法具有局地高阶重构及变量同位分布的特点,便于实施浸入边界法并具有较高的计算效率。对二维绕圆柱及三维绕球流动进行了数值模拟,结果同实验及其他数值计算结果保持一致,该算法可准确、高效处理具有复杂、移动边界的不可压流动问题.

摘要： 本文对带自由界面的液滴在充满背景流体的矩形管道中由于重力作用而产生的运动及变形进行数值模拟和结果分析。在交错网格下使用有限差分法离散不可压缩Navier-Stokes方程。采用VOF(Volume-of-Fluid)及三维PLIC(Piecewise LinearInterface Calculation)界面重构方法捕捉自由面,连续表面力(CSF)模型计算表面张力,使用投影法模拟不可压缩流体流动Navier-Stokes方程,其中压力泊松方程(PPE)应用多重网格法求解。模拟了不同Reynolds数和Weber数下液滴的下降和变形,分析粘性和表面张力对液滴下降和变形的影响。

摘要： 提出了张量形式的黏性不可压缩流场方程的高精度分块耦合求解方法。在分块算法中用重叠一层的方法来实现子块间的数据交换同时克服子块剖分所造成的数值奇性。利用所提出的算法成功地模拟了椭圆型绕流问题的时间发展过程，如尾流，旋涡的产生与脱落过程以及Karman涡街的形成等。

摘要： 针对黏性不可压缩复杂流动与传热问题的数值模拟,开展了对流扩散问题的指数型高阶紧致差分方法和“导数型”紧致差分逼近的高阶组合格式的研究, 建立了求解原始变量和涡量流函数形式的黏性不可压缩Navier-Stokes 方程组、Navier-Stokes/Boussinesq 方程组等的高精度差分格式与算法,直接数值模拟了驱动方腔流、自然对流换热、双扩散对流、混合流体对流等复杂流动问题。本研究着重介绍近期的研究进展。

摘要： 针对黏性不可压缩复杂流动与传热问题的数值模拟,开展了对流扩散问题的指数型高阶紧致差分方法和“导数型”紧致差分逼近的高阶组合格式的研究, 建立了求解原始变量和涡量流函数形式的黏性不可压缩Navier-Stokes 方程组、Navier-Stokes/Boussinesq 方程组等的高精度差分格式与算法,直接数值模拟了驱动方腔流、自然对流换热、双扩散对流、混合流体对流等复杂流动问题。本研究着重介绍近期的研究进展。

摘要： 针对黏性不可压缩复杂流动与传热问题的数值模拟,开展了对流扩散问题的指数型高阶紧致差分方法和“导数型”紧致差分逼近的高阶组合格式的研究, 建立了求解原始变量和涡量流函数形式的黏性不可压缩Navier-Stokes 方程组、Navier-Stokes/Boussinesq 方程组等的高精度差分格式与算法,直接数值模拟了驱动方腔流、自然对流换热、双扩散对流、混合流体对流等复杂流动问题。本研究着重介绍近期的研究进展。

摘要： 针对黏性不可压缩复杂流动与传热问题的数值模拟,开展了对流扩散问题的指数型高阶紧致差分方法和“导数型”紧致差分逼近的高阶组合格式的研究, 建立了求解原始变量和涡量流函数形式的黏性不可压缩Navier-Stokes 方程组、Navier-Stokes/Boussinesq 方程组等的高精度差分格式与算法,直接数值模拟了驱动方腔流、自然对流换热、双扩散对流、混合流体对流等复杂流动问题。本研究着重介绍近期的研究进展。

摘要： 本发明公开一种可压缩气体与不可压缩液体多介质界面追踪数值方法，单一的气体和液体介质区域均采用间断伽辽金方法进行计算，同时由于多介质流场的时间步长一般是非均匀变化的，本发明在采用间断伽辽金方法求解不可压缩Navier‑Stokes方程时，推导出基于非均匀时间步长的时间离散格式。多介质界面边界条件采用修正虚拟流体方法进行定义。在物质界面法向构造一种新的可压缩与不可压缩黎曼问题来预测界面状态，预测的界面状态不仅用于推进多介质界面，而且可以直接更新界面附近可压缩气体一侧的密度并外推得到对应的虚拟流体状态。通过多个经典数值算例的验证，发现对于气体中出现激波的多介质问题本发明能得到更为精确的数值模拟结果。

摘要： 提供了一种用于确定多成分流体的流体特性的方法。该方法包括测量第一密度状态下的多成分流体的第一密度ρ1的步骤，该多成分流体包括一种或更多种不可压缩成分和一种或更多种可压缩成分。该方法还包括将多成分流体从第一密度状态调节至第二密度状态的步骤。然后在第二密度状态下测量多成分流体的第二密度ρ2，并且确定可压缩成分或不可压缩成分中的至少一个的一种或更多种流体特性。

摘要： 用于无线通信的方法和装置包括对数据流应用压缩算法，以及评估因应用压缩算法而导致的数据流的压缩水平。进一步的方面包括确定数据流的压缩水平何时在第一阈值以下，以及在压缩水平在第一阈值以下时禁用对数据流的压缩。附加方面包括确定数据流的压缩水平何时在第二阈值以上，以及在压缩水平在第二阈值以上时启用对数据流的压缩，其中第二阈值大于第一阈值。

摘要： 本发明公开了一种优化稀疏矩阵向量乘提升不可压缩管流模拟效率的方法。本发明方法采用的QCSR存储结构结合四叉树结构和CSR存储结构的优势对稀疏矩阵进行递归式分解和重排列实现稀疏矩阵的存储，使得稀疏矩阵向量乘运行过程对矩阵形式更具有普适性，尤其适用于总体稀疏但局部存在较多稠密子矩阵的矩阵。本发明方法在CPU/GPU异构并行系统上通过线程映射优化、数据存取优化、数据传输优化和数据复用优化四个策略实现了基于QCSR存储结构的稀疏矩阵向量乘。本发明所公开的方法可在稀疏矩阵向量乘数值计算过程提高数据局部性和缓存命中率，取得了更好的计算加速和整体加速效果，进而提升了不可压缩管流模拟效率。

摘要： 本发明公开一种可压缩气体与不可压缩液体多介质界面追踪数值方法，单一的气体和液体介质区域均采用间断伽辽金方法进行计算，同时由于多介质流场的时间步长一般是非均匀变化的，本发明在采用间断伽辽金方法求解不可压缩Navier-Stokes方程时，推导出基于非均匀时间步长的时间离散格式。多介质界面边界条件采用修正虚拟流体方法进行定义。在物质界面法向构造一种新的可压缩与不可压缩黎曼问题来预测界面状态，预测的界面状态不仅用于推进多介质界面，而且可以直接更新界面附近可压缩气体一侧的密度并外推得到对应的虚拟流体状态。通过多个经典数值算例的验证，发现对于气体中出现激波的多介质问题本发明能得到更为精确的数值模拟结果。

摘要： 提供了一种用于确定多成分流体的流体特性的方法。该方法包括测量第一密度状态下的多成分流体的第一密度ρ

摘要： 用于无线通信的方法和装置包括对数据流应用压缩算法，以及评估因应用压缩算法而导致的数据流的压缩水平。进一步的方面包括确定数据流的压缩水平何时在第一阈值以下，以及在压缩水平在第一阈值以下时禁用对数据流的压缩。附加方面包括确定数据流的压缩水平何时在第二阈值以上，以及在压缩水平在第二阈值以上时启用对数据流的压缩，其中第二阈值大于第一阈值。

摘要： 一种弯曲边界上的低雷诺数不可压缩流中的压力差的仿真方法，包括：步骤S1、一计算模块对于给定的低雷诺数不可压缩流，判断式（1）是否成立，或R0 x0，L R0，Re<1（1）；步骤S2、若S1中的式（1）成立，计算模块在模拟流场中生成或继承粒子，采用多边界切线技术处理固壁边界并根据该技术的需要生成虚拟粒子；步骤S3、计算模块根据式（2）计算每个粒子在任意位置x点处的体积力FA2，且入口处的体积力FA1 由式（3）确定；

摘要： 本公开提供了一种获取不可压缩流动的流场的数值模拟方法，其包括如下步骤：读取模拟对象的计算网格信息、流体工质的物性参数和流动初边值条件信息，计算网格参数和时间步长参数；初始化速度场和压力场；使用m步显式Runge‑Kutta法中的前m‑1步求解不可压缩流体的动量方程，获得模拟对象的虚拟速度场，其中m表示使用的步数且m≥2；基于虚拟速度场以及读取的参数和信息，由连续方程推导压力方程，通过该压力方程确定下一步的压力；进行m步显式Runge‑Kutta法的最后一步时，利用获得的压力修正速度场，获得下一步的速度；以及使用收敛准则判断数值求解是否收敛，若收敛，则输出流场数据信息；若未收敛，则重复迭代过程，直至数值求解收敛。

摘要： 本发明是一种模拟小展弦比飞行器不可压缩旋流场的数值方法。根据不可压缩流的特点，在动量方程中通过加入两种不同形式的力，以提高一类以旋涡运动为主的流场的数值模拟精度。这两种形式的力分别是涡量在变化梯度方向的螺旋力和涡量在变化梯度方向的粘性耗散力。该方法使计算网格内的涡量在变化梯度方向的螺旋力的积分计算转化为计算网格边界上的上的力的通量计算，可以使其空间离散具有高阶精度的格式。这两个力采用不同的放大系数，可以进一步保持涡量的精度，更精确地用模拟流场中的旋涡运动。