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气固两相自由剪切流动的直接数值模拟和实验研究

众所周知,湍流问题是个世纪难题。经过众多科学家百余年来的艰辛探索,迄今为止这一问题尚未得到彻底解决。对于更加复杂和广泛存在的气固两相流动问题,人类势必需要付出更多的辛勤耕耘。传统上,对湍流和气固两相流的数值模拟研究主要采用的是基于雷诺平均的湍流模型和气固两相流模型。这样得到的数值解是一种近似的平均解,无法了解流动的瞬时特性,更无从深入探索气固两相流动的内在物理机制。另一方面,现代高性能计算机的出现和应用,为湍流和气固两相流的研究提供了一个新的思路—直接数值模拟(DNS)。它不引入任何湍流模型,而是通过数值求解完整的Naviver—Stokes方程组,能得到包括Kolmogorov微尺度脉动运动在内的所有湍流瞬时流动量在三维空间中的演变。从而为湍流和气固两相流的研究注入新的活力,带来新的发展机遇。在自然界和实际的工程应用中,气固两相自由剪切流动比较典型。对它的研究既有助于对湍流的根本机理和气固两相间相互作用机理的理解,又可以为相关  (本文共223页) 本文目录 | 阅读全文>>

《国际学术动态》1998年07期
国际学术动态

DNS和LES可望近期用于工程实际

由美国空军科学研究部(AFOSR)资助组织的、路易斯安那技术大学主办的首届国际直接数值模拟和大涡模拟会议于1 997年8月4日至8口在路易斯安那州罗斯顿市的Holiday Inn酒店举行。与会者90余人,交流论文73篇,报告14篇。本人在大会上作了“近壁湍流的流型和湍能耗散”的邀请报告。1对DNS/LES的基本估计 直接数值模拟(DireetN、lrnerieal Simulation,DNS)和大涡数值模拟 LES(Large Eddy Sim-ulation,LES)是湍流研究中用计算机直接求解Navier一StokeS方程的一种方法,于70年代初提出。随着计算机的不断改善,这种方法无论是作为研究的工具或者工程应用的手段,都愈来愈得到关注。DNS和LES作为湍流研究的手段已得到广泛的应用,能否在近期用于工程实际是本次会议的主要议题。 会上,美国空军科研部的流体力学分部主任Dr.Len Sakell和NASA Langley研...  (本文共2页) 阅读全文>>

《国际学术动态》1997年12期
国际学术动态

直接数值模拟和大涡模拟会议简介

首届国际直接数值模拟和大涡模拟会议于1997年8月4一8日在美国路易斯安那州罗斯顿市举行。会议由美国空军科研部(AFOSR)资助,由路易斯安那技术大学主办。来自17个国家和地区的90余位代表参加了会议。会上交流论文73篇。本人作了“近壁湍流的流型和湍能耗散”的大会邀请报告。l当前DNs/LEs的总体形势 直接数值模拟(Direet Numerieal Simulation,DNS)和大涡数值模拟(Large Eddy Simula-tion,LES)是近代湍流研究中用计算机直接求解Navier一Stokes方程的方法。这种方法于70年代初开始提出,随着计算机的不断改善,这种方法发展很快,无论是作为研究的工具还是工程应用的手段,都愈来愈受到关注。DNS和LES作为湍流研究的手段已得到广泛的应用,能否在近期用于工程实际是人们普遍关心的问题,这就是本次会议的主要议题。 会议请美国空军科研部的流体力学分部主任Dr.Len SakeU和N...  (本文共2页) 阅读全文>>

《计算力学学报》2017年04期
计算力学学报

湍流横掠固定颗粒的全尺度直接数值模拟

1引言两相颗粒流问题广泛存在于自然环境及工程应用中,如悬浮物输运、流化床和炉膛壁面等。在大多情形下,流体相在这些场景下几乎都是湍流状态[1-5],而固体相的存在将会显著影响诸多工程装置的运行状态。因此,对湍流中固体相的体积、形状以及表面效应产生的湍流调制影响进行深入研究是非常必要的;同时,随着计算机硬件和直接数值模拟技术的发展,采用模拟方法对这一微观机理问题进行研究显得尤为有效和经济。传统模拟手段中,固体相往往采用点源模型[6-8],其研究的固相尺寸受限于网格大小,通常须显著小于网格尺度,而对于尺寸大于Kolmogorov尺度的固体颗粒,点源模型无法考虑其体积效应和表面效应对流体的影响,同时若放大网格尺度则无法满足对流体的完全求解。本文采用内嵌边界方法[9,10],对固体颗粒相的求解将不再受限于网格尺寸,同时不同颗粒的表面形状和颗粒体积对湍流的调制影响得到了实现和讨论。2计算方法2.1气相控制方程和数值方法气相不可压缩粘性流体连...  (本文共4页) 阅读全文>>

《航空学报》2017年08期
航空学报

低韦伯数非牛顿射流撞击破碎直接数值模拟

液态射流撞击破碎在液体火箭推进系统中被(Granular rays-shaped)。而美国辛辛那提大学广泛采用,由于破碎品质直接决定了燃料的燃烧的Lee等[5]则在实验基础上将剪切稀化非牛顿流效率,因此越来越多的国际学者开始关注这一基体的撞击破碎概括为4种模态:预膜片型础技术问题。在瑞利最早将射流破碎提炼成科学(Presheet formation)、射线型(Ray-shaped)、液问题以来,已经出现诸如Lin和Reitz[1]、Eggers丝型(Ligament structure)和完全破碎型(Fully和Villermaux[2]、Gorokhovski和Herrmann[3]等turbulent)。在国内,北京航空航天大学[6]、西安高引用率的综述文章。在涉及非牛顿射流撞击破航天动力研究所[7]、天津大学[8]、西北工业大学[9]碎的具体工作方面,德国宇航中心Ciezki等[4]从和南京理工大学[10]等单位也在开展大...  (本文共9页) 阅读全文>>

南京航空航天大学
南京航空航天大学

基于边界层转捩直接数值模拟的湍流生成与维持机理研究

边界层转捩不仅在自然和工程流动中起着关键性的作用,而且由于其具有相对有序的涡系结构,正日益在湍流生成、发展与维持机理的研究中扮演着重要的角色。本文针对可压缩平板边界层转捩,采用直接数值模拟技术建立整个转捩过程的流场数据库,并对流场数据进行详细的验证与分析。在此基础上,对转捩过程中的涡系结构、转捩机理以及一些重要的物理现象进行研究和探索,针对湍流提出了一些新的理解和认识。论文的具体研究内容及主要成果包括:(1)对转捩过程中涡系结构的发展,尤其是Λ涡、发卡涡、流向涡和涡包的生成和演化机理进行详细的研究。发现在转捩过程中,流场中的一次涡结构,通过其诱导的上喷和下扫等运动,将无粘区的能量带到边界层底部,再通过剪切层不稳定性,产生更小尺度的涡结构。根据这一重要现象,首次提出边界层转捩是有序的多层涡结构“建造”过程,而不是通过大涡“破裂”产生小尺度涡结构的过程。这一观念与传统湍流转捩理论存在很大区别,为湍流转捩理论研究和模型建立提供了新的思...  (本文共128页) 本文目录 | 阅读全文>>