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二维粘性流动的边界元方法

1引言 在计算流体中,有限差分法和有限元法有着广泛的应用,但有限差分法适应复杂形状的川可区域的能力受到限制,也不便于处理非本质的边界条件,有限元方法有适应复杂形状几何区域的能力,并能统一处理边界条件,但一般计算较繁琐,工作量也大,这两种方法都需将计算区域划分为网格,计算时需要较大的内存和工作量。边界元方法有很大的优越性,尤其是处理低雷诺数粘性流动,显得特别简单方便,它将区域内部的求解问题化为边界积分,可直接求出边界点的应力和速度,然后利用求得的边界上的值去求区域内点的速度和压力,内点值之间不直接发生联系,只依赖于边界点的值。边界元方法不仅适应复杂的边界形状,而且处理边界条件也比较简单,方法的最大优点是把计算的间题降低一个维度,边界积分离散化后,仍然满足不可压的约束条件,计算压力的公式又能单独分离出来,克服了有限差分和有限元方法在计算不可压粘性流遇到的困难。由于边界元方法要求的计算机内存量小,在微机上可实现计算,程序的通用性较强。...  (本文共8页) 阅读全文>>

《重庆电力高等专科学校学报》2017年03期
重庆电力高等专科学校学报

迎风型紧致算法在二维不可压缩粘性流动中的应用

纳维-斯托克斯方程(N-S方程)是计算不可压缩流体运动的基本方程,对其数值解法的研究从未间断,紧致差分格式因能取得高精度的近似解引起人们的关注[1]。本文采用改进的迎风型紧致算法求解不可压缩粘性流动的高精度定常解,并用计算机数值计算和图像显示的方法,模拟该运动压力云与流线图[2],准确地描述二维不可压缩粘性流动。1几何模型不可压缩粘性流体以一定速度流入具有交错双凹槽管道中,如图1所示。在凹槽内会形成漩涡,本文将求解此漩涡运动的最终定常解,并对该运动进行准确描述。图1不可压缩粘性流体在交错双凹槽管道中流动问题示意图本次模拟管道几何尺寸为:AG=FL=2,GL=6,GH=IJ=CD=1,HI=BC=0.5,AB=3。t=0时,在计算区域内流体初始参数:u1=v1=0,ρ1=1.0,p1=1.0。在入口边界AB上有u=10y 0≤y≤0.11 0.1≤y≤1.9,v=010(2.0-y)1.9≤y≤2.{0(1)边界条件:(1)在左边...  (本文共3页) 阅读全文>>

《空气动力学学报》1987年01期
空气动力学学报

一种简单而快速的解不可压粘性流的主变量法

前言 到目前为止,存在着各种各样的解不可压粘性流场的数值法。从大范围分,可以分成主变量法和非主变量法两类。主变量法是求解变量为速度(。,:)和压力(户)的这一类方法;与之相反,非主变量法中,例如涡一流函数法中,求解变量为涡函数和流函数。当然,非主变量法不仅限于涡一流函数法,还有诸如速度一涡函数法等其它方法仁’。 众所周知,解不可压粘性流动的N一S方程,数学上归结为解一个对流一扩散方程。为了保证数值解的稳定性,必须对方程中的对流项采用逆风差分〔’J。然而,过分的逆凤程度就意味着引入过量的人工粘性而会影响计算的精度。本文分析了对流一扩散方程数值解的不稳定性,从而提出了为确保数值解稳定所必需施加的最少的逆风程度。 求解定常不可压粘性流动的N一S方程时确定压力场是另一个困难。目前,为国内外学者们所采用的一种办法是解一个关于压力修正量声的P。155。:l方程,“,尸。155。n方程的源项为该节上速度矢量的散度的负值。不断调整压力修正量多使...  (本文共8页) 阅读全文>>

《国外医学(生物医学工程分册)》1987年04期
国外医学(生物医学工程分册)

注射器中的缓慢粘性流动

用于静脉滴注或指示荆稀释试验时,注射器内流动的雷诺数很低。本文把针头小孔的流动抽象成点汇,用准定常的轴对称Stokes方程来模拟针管中的流动。这一问题不宜用本征函数展开法求解,因为针头与针管直径之比太小,无穷级数收敛太慢.本文采甩超松弛法数值求解,所用的差分格式对于所给的边界条件进行了优化.计算结果表明,当针管较长时,针头孔附近流动类似点汇流,近推杆端流动类似入口区流,而中间大部分区域流动平行轴向;但当推杆推进较深针管中所剩流体段较...  (本文共2页) 阅读全文>>

《哈尔滨工业大学学报》1988年05期
哈尔滨工业大学学报

一种二维不可压粘性流动的求解方法

一、引言 近几年来,边界无法发展很快。因其具有有限元素法的灵活性和适应性,又运用了点源函数理论,弥补了有限差分和有限元素法的某些不足。它把求解方程建立在区域边界上,使问题的维数降低,计算减化。因此这种方法已开始由固体力学领域推广到电磁场,温度场和流场等方面〔,几 不可压N一S方程的数值解法一直是流体力学领域中令人感兴趣的课题。文献〔幻用边界元法求解了二维不可压粘性流动的速度方程和涡方程,需要求解三个方程:两个速度方程,一个涡方程。文献〔3〕求解了速度和应力方程。本文对二维不可压粘性流动的O一劝方程进行求解,这样只需求解一个流函数方程和一个涡量方程,计算量比较小。通过运算分别导出了流函数劝,涡量。的边界积分方程式,并可直接计算出流函数的偏导数,不需要象文献〔4〕那样采用有限差分来求流函数和涡量的偏导数,所以计算简单,精度高,适应性更强。由于建立的边界积分方程是准确的,只有在积分运算时采用了近似方法,因此精度较高。计算结果表明,这种...  (本文共7页) 阅读全文>>

《工程热物理学报》1989年04期
工程热物理学报

叶栅粘性流动的反问题解

一、前言· 随着粘性流动计算方法的发展,与叶栅正问题解法一样,叶栅的反伺题解法也存在一个如何考虑粘性影响的问题.在粘性流动的正问题解祛中,国内外通常采角的有i钓种方法,一种是全流场求解Navi。;一stoke:方程,另一种是无粘主流区和边界层的相互迭代.由于直至今日尚未有一种完善的湍流模型,·所以在自前阶段似乎还是后者比前者更适合工程实用,求解粘性流动的反何题,一般来说离不开正问题解法这个塞础奋·本文的目的就是要在以往工作的基础上,即无粘反问题和粘性正向题解法的基础上,我到气令种理论上合理,物理概念清晰且又便于工程应用的粘性反t’ed题的提法与解法、·- 二、问题的提法与解法一~ 在无粘计算中,”一卜栅反问题的提法比较明确,亦即为给定叶型背弧与内弧的速度分布(或压力分布)求叶型的问题.在无粘区与边界层相互迭代的正问题解法中,壁面加边界层位移厚度处匹配的形式可以把叶型表面加上位移厚度后的边界作为流线来着待,从而把复杂的粘性流动问题...  (本文共3页) 阅读全文>>