【摘 要】
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采用含作用力项的D3Q19格子模型对槽道湍流进行了直接数值模拟,得到了雷诺数时充分发展剪切湍流的流场速度平均量和脉动量以及近壁区流场和涡量场的瞬时结构.通过与Navier-Stokes方程直接模拟结果的比较,验证了格子Boltzmann方法(LBM)对计算此类湍流问题的有效性,表明格子Boltzmann方法能够发挥大规模高效并行计算的优势,准确模拟如壁湍流等复杂流动现象,从而为工程中流动控制和减阻
【机 构】
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上海大学上海市区应用数学与力学研究所,上海200072
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采用含作用力项的D3Q19格子模型对槽道湍流进行了直接数值模拟,得到了雷诺数时充分发展剪切湍流的流场速度平均量和脉动量以及近壁区流场和涡量场的瞬时结构.通过与Navier-Stokes方程直接模拟结果的比较,验证了格子Boltzmann方法(LBM)对计算此类湍流问题的有效性,表明格子Boltzmann方法能够发挥大规模高效并行计算的优势,准确模拟如壁湍流等复杂流动现象,从而为工程中流动控制和减阻降噪问题的研究提供了新途径.
其他文献
考虑混凝土材料的非均质性,采用扩展有限元方法研究动载下有水混凝土的开裂机理.动载下混凝土裂缝面的水压分布规律,目前尚无公认的理论研究成果,针对常用的4种模型.研究不同缝面水压分布对混凝土裂缝扩展过程的影响.
为研究裂纹位置对混凝土破坏过程的影响,对含不同位置裂纹的混凝土材料在单轴动态压缩加载下破坏特征进行了数值模拟分析.对裂纹位置不同时,混凝土动态压缩破坏的特征进行了对比分析,研究了预制水平裂纹设置在试样的不同位置时对材料破坏的影响.分析了裂纹位置不同时,裂纹演化发展的动态过程和特征.
以锦屏一级水利工程为背景,将其地下厂房区软弱互层状复合岩体做为研究对象,采用基于区域生长的图像分割技术,实现了数值计算模型与岩体真实细观结构的耦合分析.并利弹脆性本构模型,以有限差分软件FLAC为手段,模拟了单轴压缩应力状态下岩样细观数值模型的破裂过程.
对钢纤维混凝土试件进行非等幅循环载荷作用下的单轴动态压缩试验,研究了不同载荷频率(2Hz,4Hz)对于混凝土试件动态特性的影响,同时将所得试验结果与静力单轴加载试验,一定应变速率下的动力单调加载试验进行比较.非等幅循环载荷试验结果表明,随着周期数增加,加载阶段载荷频率越高对应的应力大,卸载阶段载荷频率越高对应的应力小,即载荷频率高应变变化幅度大,载荷频率低应变幅度小;随着循环幅度的增加,不可恢复的
要解决边界层的转捩问题必须研究边界层对扰动的感受性问题,感受性问题是研究边界层外的扰动何如进入边界层,激发边界层中的不稳定波.对于可压缩边界层可以建立边界层外快,慢声波通过非线性作用激发边界层内不稳定波的机理,即在快,慢声波的频率之和等于不稳定波的频率,快,慢声波的波数之和近似等于边界层内不稳定波的波数的条件下,快,慢声波的非线性作用就有可能在边界层内产生不稳定波.
从统计的角度探索非线性项衰减与坡崖结构之间的关系,利用10243高精度DNS被动标量湍流场,研究标量湍流对流项与标量梯度间的相关特性.验证了Rogallo方法生成的,作为对比数据的随机场的统计可靠性;然后,结合生成的随机场,比较了标量梯度与对流项的联合概率密度函数(JPDF),条件统计下的标量梯度平均值,以及不同数值区间下标量梯度项与对流项的联合相关系数等.
使用Hilbert-Huang变换方法研究二维湍流涡量场小尺度脉动行为.结果表明涡量场存在关于拟涡能形式的正级串与逆级串两个标度区间.在逆级串区间内,相应的标度指数和q呈线性关系,因而不具有间歇性;而在正级串区间内标度指数关于阶数呈非线性变化,因而具有间歇性.采用log-Poisson模型,对标度律函数进行拟合,得到了方程.
采用Hilbert-Huang变换方法对拉格朗日湍流中单个颗粒的速度展开多尺度分析.分析结果表明在频率区间内存在明确的惯性子区.在不使用扩展自相似律方法的前提下,直接从该惯性子区内提取到了标度律函数.相应的标度指数与Biferale等提出的多分形模型结果相一致.
采用大涡数值模拟方法对有板厚混合层进行模拟,研究了平板厚度h=0,5,10mm3种不同工况下,平板厚度对混合层发展的影响,重点分析了板后回流区产生的脱落涡以及压缩激波的影响,验证了平板对混合层的发展起主导作用.
以亚声速,低雷诺数的混合层为物理模型,通过直接数值模拟方法研究时间发展混合层近场动力学和部分远场噪声的演化,考察流动和噪声对初始扰动的敏感性.为了降低离散,人工截断边界等带来的数值误差淹没初始时刻的物理扰动,计算中采用了高分辨率的谱方法和DRP离散格式,以及无反射边界条件和海绵层技术;基本流为可压缩边界层方程的数值解,初始扰动为基本流对应的不稳定模态(失稳波).