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SPS湍流模型在SPH模拟黏性流动问题中的应用

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华中科技大学学报(自然科学版) 2023年

作者：杨彩虹管延敏康庄周利江苏科技大学船舶与海洋工程学院哈尔滨工程大学船舶与海洋工程学院

针对传统光滑粒子动力学（SPH）无法准确定义雷诺数问题，通过引入亚粒子尺度技术（Sub-Particle Scale，SPS）对流体黏性进行处理，自主开发了SPS-δ-SPH算法．分别采用人工黏性、层流黏性和SPS湍流黏性的处理方法对对不同雷诺数下的... 详细信息

针对传统光滑粒子动力学（SPH）无法准确定义雷诺数问题，通过引入亚粒子尺度技术（Sub-Particle Scale，SPS）对流体黏性进行处理，自主开发了SPS-δ-SPH算法．分别采用人工黏性、层流黏性和SPS湍流黏性的处理方法对对不同雷诺数下的二维圆柱绕流进行数值模拟，系统分析不同黏性处理方法下的水动力系数的变化并与相关文献的计算结果的进行比较．结果表明：在较低雷诺数下SPS湍流模型的升阻力计算结果与实验值较为接近且在较高雷诺数下有效可靠，SPS-δ-SPH算法适用于黏性绕流问题．在此基础上，将SPS-δ-SPH算法进一步应用于穿透自由液面的三维圆柱绕流问题并得到了较高精度的计算结果，对解决海洋工程领域的相关问题具有很大的参考价值．

关键词：光滑粒子动力学黏性流动 SPS湍流模型水动力系数三维圆柱绕流

基于自适应笛卡尔网格的可压缩黏性流动数值模拟

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科学技术与工程 2015年第24期35卷 115-120页

作者：韩玉琪张常贤中航空天发动机研究院有限公司北京100028

基于自适应笛卡尔网格方法求解Navier-Stokes方程,网格以四叉树数据结构存储,固壁边界条件通过一种虚拟单元体方法引入。在几何外形确定的前提下自动完成网格生成、加密和流场的求解任务。对含有激波的NACA0012翼型的超音速绕流工况和... 详细信息

基于自适应笛卡尔网格方法求解Navier-Stokes方程,网格以四叉树数据结构存储,固壁边界条件通过一种虚拟单元体方法引入。在几何外形确定的前提下自动完成网格生成、加密和流场的求解任务。对含有激波的NACA0012翼型的超音速绕流工况和含有回流区的双NACA0012翼型亚音速绕流工况进行了数值模拟,并与现有的非等距笛卡尔网格解和非结构网格解进行了对比。结果表明:基于自适应笛卡尔网格能够准确模拟可压缩黏性流动,同非等距笛卡尔网格相比,自适应技术的使用显著降低了网格量,但是同非结构网格相比,现有的自适应笛卡尔网格技术在边界层的分辨上效率较低,有待进一步发展。

关键词：自适应笛卡尔网格可压缩黏性流动激波回流区

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高超声速喷管非平衡黏性流动的数值研究

航空学报 2006年第2期27卷 204-207页

作者：李海燕董维中朱国林中国空气动力研究与发展中心四川绵阳621000

分别采用平衡气体模型、化学非平衡气体模型和热化学非平衡气体模型,通过求解轴对称Navier-Stokes方程组,数值模拟了法国Marseille高焓激波风洞锥型喷管(H0=10·3MJ/kg),分析了热化学非平衡效应对喷管流动的影响,给出了平动温度、振动... 详细信息

分别采用平衡气体模型、化学非平衡气体模型和热化学非平衡气体模型,通过求解轴对称Navier-Stokes方程组,数值模拟了法国Marseille高焓激波风洞锥型喷管(H0=10·3MJ/kg),分析了热化学非平衡效应对喷管流动的影响,给出了平动温度、振动温度、马赫数和组分质量数在轴对称线上的分布与喷管出口附近的速度和温度沿径向分布等结果。计算结果表明:化学反应速度加快,会导致喷管出口温度增加,振动能的冻结会导致喷管出口温度降低。

关键词：高超声速喷管黏性流动数值模拟轴对称Navier-Stokes方程组热化学非平衡效应

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自由面流动黏性数值模拟关键技术研究

自由面流动黏性数值模拟关键技术研究

海上浮式风力机支撑结构的流固耦合动力学研究

第二十届全国水动力学研讨会

作者：吴静萍郑伟涛杨鹏高玉玲秦江涛武汉理工大学余家头校区交通学院武汉理工大学余家头校区交通学院武汉理工大学余家头校区交通学院武汉理工大学余家头校区交通学院武汉理工大学余家头校区交通学院

应用商业 CFD 软件 Fluent 数值模拟绕一淹没丁坝的自由面黏性流动．采用标准 k-ε模式、雷诺应力模式和大涡模拟模式分别进行了计算;并在每种粘性模式下,对 VOF 方法的三种自由面追踪技术：隐式、欧拉显式和几何重构技术分别模拟了流动... 详细信息

应用商业 CFD 软件 Fluent 数值模拟绕一淹没丁坝的自由面黏性流动．采用标准 k-ε模式、雷诺应力模式和大涡模拟模式分别进行了计算;并在每种粘性模式下,对 VOF 方法的三种自由面追踪技术：隐式、欧拉显式和几何重构技术分别模拟了流动,给出了一个横断面和一个纵向切面的不同体积分数描述的自由面形状,以及一水平面的速度矢量分布图．通过试算和与文献发表的试验和数值计算结果相比较,在网格数和计算机条件下,标准 k-ε模式和雷诺应力模式收敛快而稳,大涡模拟模式在模拟流动细节上较优,几何重构技术计算自由面形状比另外两种好,可取体积分数为0．6或0．7来确定自由面形状．

关键词：自由面黏性流动数值模拟 FLUENT 软件

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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力学与实践 2022年第5期44卷 1093-1104页

作者：张景新赵永生樊翔何炎平邹望上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240 教育部水动力学重点实验室上海200240 上海交通大学海洋装备研究院上海200240 上海船舶研究设计院上海201203

海上漂浮式风力机支撑结构动力载荷的确定不仅对于结构设计、施工过程非常重要,对于设施的运维保障同样重要。水动力载荷的计算可归为基于势流理论的理论模型和基于计算流体动力学的数值模型两类方法。本文简述了两类模型各自的基本原理... 详细信息

海上漂浮式风力机支撑结构动力载荷的确定不仅对于结构设计、施工过程非常重要,对于设施的运维保障同样重要。水动力载荷的计算可归为基于势流理论的理论模型和基于计算流体动力学的数值模型两类方法。本文简述了两类模型各自的基本原理,明确其优劣,为实际工程应用的合理建模提供参考。对于海洋工程,水池物理模型实验发挥着重要作用。本文以某结构型式的浮式支撑结构的物理模型实验为例,阐述了物理模型实验技术的局限性及改进措施,为工程建设提供必要的技术支撑。

关键词：浮式风机势流理论黏性流动流固耦合相似准则

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定常升阻力普适理论的特色和升力的物理来源

力学进展 2021年第1期51卷 106-129页

作者：吴介之刘罗勤刘天舒北京大学北京100871 University of Twente 7500 AE EnschedeThe Netherlands Western Michigan University KalamazooMI 49008USA

现代空气动力学诞生一百多年来,已经发展出众多关于升力和阻力的理论.但是,其远场合力理论一直停留在低速不可压流.虽经几代人的努力,但仍未能把它精确地推广到黏性可压缩流.这种状况直到最近才得以突破.本文作者及其合作者依据对远场线... 详细信息

现代空气动力学诞生一百多年来,已经发展出众多关于升力和阻力的理论.但是,其远场合力理论一直停留在低速不可压流.虽经几代人的努力,但仍未能把它精确地推广到黏性可压缩流.这种状况直到最近才得以突破.本文作者及其合作者依据对远场线化Navier-Stokes方程解析解的研究,获得了经典不可压二维定常流的Kutta-Joukowski升力定理的现代二、三维普适版这个核心结果,从而突破了经典空气动力学基础理论延续了八九十年的一个缺口.基于线性近似得到的简洁公式,何以能在高度非线性的复杂流场中仍然精确成立,这里涉及饶有兴趣的方法论问题,很值得关注.本文的第一个任务,是在简要回顾普适理论基本成果的基础上,反思其方法论特色和背后的物理机理.尽管严格的量化升力理论已经得到航空实践的广泛检验,但在各种出版物和媒体上仍常常出现关于升力物理来源的各种假说.这种状况表明:升力物理来源这个问题,并没有在国内外众多的教科书、专著和课堂中得到彻底的澄清,认真回答这个问题在现今仍然具有迫切的重要性.普适理论的普遍有效性和高度简洁性使人们能用它以尽可能直接的方式为澄清升力来源提供逻辑严密的论据,值得着重考察.这是本文的第二个任务.

关键词：理论空气动力学升力环量 Kutta 条件黏性流动

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考虑虚拟边界与应力耦合的页岩渗透率模型

大庆石油地质与开发 2023年

作者：叶平平李波波吴学海宋浩晟段淑蕾成巧耘贵州省非金属矿产资源综合利用重点实验室喀斯特地区优势矿产资源高效利用国家地方联合工程实验室贵州大学矿业学院

为探讨页岩气开采过程中页岩渗透率的变化情况，基于毛细管层序模型，采用虚拟边界与应力耦合相结合的方法，按照一定权重系数将应力推导黏性流动和克努森扩散相加，建立了页岩纳米孔体相气体传输模型。结果表明：新建渗透率模型计算曲... 详细信息

为探讨页岩气开采过程中页岩渗透率的变化情况，基于毛细管层序模型，采用虚拟边界与应力耦合相结合的方法，按照一定权重系数将应力推导黏性流动和克努森扩散相加，建立了页岩纳米孔体相气体传输模型。结果表明：新建渗透率模型计算曲线与试验实测值吻合较好，可以较好揭示页岩纳米孔体相气体流动情况；与Lu模型和S&D模型相比，新建模型考虑虚拟边界与应力的耦合，表观渗透率模型计算曲线与试验结果更为吻合，且能很好地反映实测值与孔隙压力所呈现的变化规律，具有较好的优越性；页岩力学参数（弹性模量、泊松比）、Langmuir应变常数及裂隙压缩系数对页岩渗透率起抑制作用，主要表现为其值越大，页岩渗透率越小；初始渗透率对页岩渗透率起促进作用，表现为其值越大，页岩渗透率越大。研究成果可为页岩气开发提供理论支撑。

关键词：页岩气开采渗透率虚拟边界层序模型应力/应变黏性流动克努森扩散

钛的阳极氧化过程与TiO_2纳米管的形成机理

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化学进展 2016年第2期28卷 284-295页

作者：王晶范昊雯张贺陈群刘仪马卫华南京理工大学化工学院南京210094

阳极氧化法制备的TiO_2纳米管因其独特的结构和优异的性能在多个领域获得广泛应用。阳极氧化TiO_2的生长机理也成为本领域的研究热点,最近几年有关生长机理的文章屡见报端。本文从两种阳极氧化钛膜对比的角度,综述了阳极氧化钛纳米管生... 详细信息

阳极氧化法制备的TiO_2纳米管因其独特的结构和优异的性能在多个领域获得广泛应用。阳极氧化TiO_2的生长机理也成为本领域的研究热点,最近几年有关生长机理的文章屡见报端。本文从两种阳极氧化钛膜对比的角度,综述了阳极氧化钛纳米管生长机理的最新研究进展和研究意义。首先介绍了Ti的阳极氧化过程,综述了两种阳极氧化钛膜(致密膜和多孔膜)的区别和联系。随后阐述了TiO_2纳米管的形成过程,重点综述了TiO_2纳米管的几种生长机理。分析表明,传统的"场致溶解"理论在解释纳米管结构和形成过程时存在很多局限性,而黏性流动模型和两电流模型相结合能较全面地解释TiO_2纳米管的形成过程,但电子电流的产生机制和纳米孔道中的氧气气泡还有待进一步的实验验证。

关键词：阳极氧化 TiO2纳米管形成机理黏性流动电子电流

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硅酸锆含量对硅基陶瓷型芯性能的影响

上海大学学报（自然科学版） 2019年第4期25卷 453-461页

作者：赵登科玄伟东刘利俊兰健任忠鸣上海大学省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室

以石英玻璃粉为基体、硅酸锆为添加剂、陶瓷铸造蜡为增塑剂,利用热压注法制备硅基陶瓷型芯,烧结成型,并测试了烧结后型芯性能的变化,研究了硅酸锆添加量对硅基陶瓷型芯性能的影响.结果表明:硅酸锆添加量对型芯析晶并无明显影响.由于硅... 详细信息

以石英玻璃粉为基体、硅酸锆为添加剂、陶瓷铸造蜡为增塑剂,利用热压注法制备硅基陶瓷型芯,烧结成型,并测试了烧结后型芯性能的变化,研究了硅酸锆添加量对硅基陶瓷型芯性能的影响.结果表明:硅酸锆添加量对型芯析晶并无明显影响.由于硅酸锆熔点高、性能稳定,不与二氧化硅发生反应,能够降低石英玻璃的黏性流动和型芯的烧结程度,导致硅酸锆添加量越多,样品的收缩率、室温强度越低,显气孔率越大.少量硅酸锆分布于石英玻璃基体中,起强化基体的骨架作用,能够提高型芯的高温强度.当硅酸锆含量较高时,石英玻璃含量降低,石英玻璃析晶产生的方石英含量降低,导致型芯的高温强度下降.型芯的高温挠度随硅酸锆含量的增加而降低,这是因为硅酸锆在高温下能够降低石英玻璃的黏性流动.

关键词：陶瓷型芯硅酸锆添加量型芯析晶黏性流动