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基于FVM和VOF的平面裂隙注浆数值模型
1
作者 李晓龙 罗晓倩 +1 位作者 钟燕辉 张蓓 《水力发电学报》 CSCD 北大核心 2018年第5期142-150,共9页
为研究浆液在岩体裂隙中的运移机制,建立了基于有限体积法(FVM)和流体体积(VOF)原理的平板裂隙注浆数值模型。模型采用同位网格有限体法离散流动控制方程,为避免对振荡压强场求解失真问题,借助动量插值方法构造控制体界面流速,并考... 为研究浆液在岩体裂隙中的运移机制,建立了基于有限体积法(FVM)和流体体积(VOF)原理的平板裂隙注浆数值模型。模型采用同位网格有限体法离散流动控制方程,为避免对振荡压强场求解失真问题,借助动量插值方法构造控制体界面流速,并考虑浆液扩散过程的两相流特征,利用VOF方法追踪两相移动界面,实现了同位网格架构下浆液流场的数值求解。选择无限大平板裂隙注浆算例对该模型进行了测试,结果表明,不同时刻浆液压强分布、流速、扩散范围等模拟结果与解析解吻合良好,显示了较高的求解精度,为研发裂隙注浆仿真系统奠定了基础。 展开更多
关键词 裂隙注浆 流场分析 FVM 动量插值 同位网格 VOF
同位网格有限体积法在变密度浆液流场计算中的应用
2
作者 李晓龙 王复明 +2 位作者 钟燕辉 张蓓 郭成超 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期946-950,共5页
为研究自膨胀浆液的扩散机理,基于现代计算流体动力学理论,建立了一种变密度浆液二维流场计算方法.该方法采用结构化同位网格剖分计算区域,利用有限体积法离散浆液流动控制方程,借助动量插值技术构建压力修正方程;采用压力耦合方程组的... 为研究自膨胀浆液的扩散机理,基于现代计算流体动力学理论,建立了一种变密度浆液二维流场计算方法.该方法采用结构化同位网格剖分计算区域,利用有限体积法离散浆液流动控制方程,借助动量插值技术构建压力修正方程;采用压力耦合方程组的半隐式算法(SIMPLE)迭代求解动量离散方程和压力、速度修正方程.通过变密度浆液在二维矩形狭槽中自由膨胀算例对该算法进行检验.结果表明,该方法求解正确,并具有较高的计算精度,为建立膨胀性高聚物注浆材料在二维裂隙中流动扩散仿真分析方法奠定了基础. 展开更多
关键词 变密度浆液 膨胀性 有限体积法 同位网格 动量插值
基于计算机模拟分析的钛合金激光焊接过程中金属流动性 预览 被引量:1
3
作者 田润芙 杨旭 《电焊机》 2015年第7期92-96,共5页
利用计算机建立用于模拟钛合金全焊透激光焊接中金属流动的数学模型。本模型中,考虑到等离子体效应和小孔吸收效应,热源包括在上表面的平面热源和沿z轴方向的圆柱形热源。通过求解能量、动量和质量守恒方程可以获得温度场和流场。使用... 利用计算机建立用于模拟钛合金全焊透激光焊接中金属流动的数学模型。本模型中,考虑到等离子体效应和小孔吸收效应,热源包括在上表面的平面热源和沿z轴方向的圆柱形热源。通过求解能量、动量和质量守恒方程可以获得温度场和流场。使用带松弛参数的动量插值方案能够简化计算算法,同时减小计算机的存储空间。引入模糊区域,提供了一种简单的方法来处理压力和速度边界条件。利用建立的模型对焊缝几何尺寸的计算结果与实验结果吻合较好。研究结果表明,金属的流动是形成典型“沙漏”状横截面轮廓的主要原因。 展开更多
关键词 激光焊接 钛合金 流场 动量插值 模拟
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动量插值的一种简单有效的修正 预览 被引量:1
4
作者 刘豫龙 徐明海 +2 位作者 刘德绪 龚金海 莫琼 《中国石油大学学报:自然科学版》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期142-146,共5页
针对动量插值数学上的不足,提出一种简单的修正格式,采用与原始的SIMPLE算法非常相似的推导过程,得到不可压流体流动的一种简单的同位网格SIMPLE算法。利用有限数值算例证明新提出的同位网格算法的有效性。结果表明,所有界面速度均采用... 针对动量插值数学上的不足,提出一种简单的修正格式,采用与原始的SIMPLE算法非常相似的推导过程,得到不可压流体流动的一种简单的同位网格SIMPLE算法。利用有限数值算例证明新提出的同位网格算法的有效性。结果表明,所有界面速度均采用算术平均值,具有编程简单、内存占用少的优点,同时有效地克服了计算结果与松弛因子有关的的缺点,并克服了同位网格上用动量插值计算界面速度的数学上的缺陷。 展开更多
关键词 动量插值 SIMPLE算法 不可压缩流动 有限容积
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建筑结构非定常绕流风场的数值模拟方法 预览 被引量:1
5
作者 李启 杨庆山 《北京交通大学学报:自然科学版》 CAS CSCD 北大核心 2012年第1期 63-67,共5页
给出了一种适用于计算建筑结构非定常绕流风场的大涡数值模拟算法.该算法基于有限差分法,采用曲线坐标结构网格,能精确描述形状复杂的物面边界,为下一步准确模拟含有因结构受风变形所致运动边界的绕流场奠定了基础.该算法采用投影... 给出了一种适用于计算建筑结构非定常绕流风场的大涡数值模拟算法.该算法基于有限差分法,采用曲线坐标结构网格,能精确描述形状复杂的物面边界,为下一步准确模拟含有因结构受风变形所致运动边界的绕流场奠定了基础.该算法采用投影法解耦纳维一斯托克斯方程中的压力和速度,对非定常流场的时间步进采用二阶Adams—Bashforth方法.采用同位网格以减少计算所需内存,为了平抑同位网格下中心差分格式导致的固有压力波动现象,计算对流速度时采用Rhie—Chow动量插值方法,利用编制的曲线坐标系下大涡模拟数值计算程序,对德州理工大学(TTU)建筑足尺模型绕流风场进行了模拟,所得结果与现场实测和风洞试验结果进行了比较,结果表明,本文算法是建筑结构非定常绕流风场数值模拟的有效方法. 展开更多
关键词 曲线坐标 同位网格 动量插值 大涡模拟 预前模拟
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同位网格界面速度插值方法研究 预览
6
作者 李旺 宇波 +1 位作者 王欣然 孙树瑜 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2012年第8期933-942,共10页
讨论了同位网格下,离散的连续性方程、动量方程及标量方程中控制容积界面上速度的计算方法.分别采用动量插值技术和线性插值技术计算了动量方程和标量方程的离散系数中的界面速度,并将两种方法得到的计算结果进行了比较.指出当采用线性... 讨论了同位网格下,离散的连续性方程、动量方程及标量方程中控制容积界面上速度的计算方法.分别采用动量插值技术和线性插值技术计算了动量方程和标量方程的离散系数中的界面速度,并将两种方法得到的计算结果进行了比较.指出当采用线性插值技术去计算离散方程系数中的界面速度时,离散系数中的质量残余必须等于0,这样才能保证数值解的准确性和计算的收敛速度. 展开更多
关键词 同位网格 交错网格 动量插值
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分岔管道三维湍流水力特性数值模拟 预览 被引量:7
7
作者 戎贵文 魏文礼 刘玉玲 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第4期398-405,共8页
建立了分岔管道水动力学的计算模型,求解三维贴体坐标系下水流控制方程。计算中采用修正的k-ε湍流模型,应用有限体积法离散方程,物理变量采用同位网格布置,控制体表面上各变量的值用界面动量插值法计算,速度-压力耦合计算采用SIMPLEC... 建立了分岔管道水动力学的计算模型,求解三维贴体坐标系下水流控制方程。计算中采用修正的k-ε湍流模型,应用有限体积法离散方程,物理变量采用同位网格布置,控制体表面上各变量的值用界面动量插值法计算,速度-压力耦合计算采用SIMPLEC算法。本文应用该数值模型模拟了三维弯道水流的水力特性,并与模型试验实测值进行了比较,结果吻合较好。最后应用该数值模型预测了35°分岔管道连接区域三种流动情况的水力特性。 展开更多
关键词 分岔管道 坐标变换 动量插值 三维模型
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时间推进的动量插值方法研究 被引量:1
8
作者 李雪松 顾春伟 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第10期1655-1658,共4页
在时间推进法下使用可压不可压统一算法进行低马赫数不可压流动计算,可能会遭遇压力速度失耦这一不可压流动计算经典难题。现有的解决方法需要全场统一的经验常数,不能满意地解决这一问题。为此,本文在继承了现有方法中界面速度这一... 在时间推进法下使用可压不可压统一算法进行低马赫数不可压流动计算,可能会遭遇压力速度失耦这一不可压流动计算经典难题。现有的解决方法需要全场统一的经验常数,不能满意地解决这一问题。为此,本文在继承了现有方法中界面速度这一概念的基础上,通过形式推广节点速度求解公式获得界面速度求解公式。求解界面速度公式中的压力梯度项采用计算得到,而其它项采用插值得到,从而得到新的时间推进法下的动量插值方法。这一方法不需要经验参数,数值算例表明其具有较好的抑制压力速度失耦现象的能力。 展开更多
关键词 时间推进 动量插值 压力速度失耦 可压不可压统一算法
平板收缩流动的同位和交错网格FVM模拟及比较 预览 被引量:1
9
作者 王利业 欧阳洁 +1 位作者 赵智峰 刘德峰 《工程数学学报》 CSCD 北大核心 2009年第1期 85-93,共9页
本文分别用同位和交错网格有限体积法模拟了4:1平板收缩流动过程,并将两种方法所得结果进行了比较分析,其中同位网格有限体积法采用动量插值方法解决速度与压力的失耦问题。算例表明,同位网格有限体积法和交错网格有限体积法对于4:... 本文分别用同位和交错网格有限体积法模拟了4:1平板收缩流动过程,并将两种方法所得结果进行了比较分析,其中同位网格有限体积法采用动量插值方法解决速度与压力的失耦问题。算例表明,同位网格有限体积法和交错网格有限体积法对于4:1平板收缩流动过程的模拟结果吻合。这说明同位网格有限体积法不仅算法简洁、实现方便,结果可靠,而且容易扩展应用于非结构网格及高维问题的模拟。 展开更多
关键词 颗4平板收缩流 同位网格 交错网格 有限体积 动量插值
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考虑密度与温度耦合关系的非结构网格SIMPLEC算法 预览
10
作者 雷国东 柳贡民 +1 位作者 张文平 朱明刚 《计算物理》 EI CSCD 北大核心 2009年第1期 9-16,共8页
提出一种新的密度压力速度和温度耦合的算法,使用静焓方程构造温度修正量与压力修正量之间的关系,类似Rhie-Chow方法用动量方程插值,网格面上的温度压力修正量插值采用能量方程的形式.CGNS API(CFD General Notation System Applicatio... 提出一种新的密度压力速度和温度耦合的算法,使用静焓方程构造温度修正量与压力修正量之间的关系,类似Rhie-Chow方法用动量方程插值,网格面上的温度压力修正量插值采用能量方程的形式.CGNS API(CFD General Notation System Application Programming Interface)作为非结构化网格求解器的前处理和后处理,基于网格的FVM(Finite Volume Method)作为偏微分方程求解方法.燃烧模拟采用Arrinius-Eddy Dissipation模型.最后给出两个算例作为说明. 展开更多
关键词 非结构网格 有限体积法 动量插值 压力修正
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非均匀网格湍流大涡模拟高精度有限体积解法 预览 被引量:3
11
作者 徐岚 崔桂香 +2 位作者 许春晓 张兆顺 陈乃祥 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第3期 275-284,共10页
为准确预测不可压复杂湍流,提出了一种可用于大涡模拟均匀或非均匀网格上的高精度有限体积法。该方法空间离散采用有限体四阶紧致格式,时间推进采用四阶Runge-Kutta法,压力一速度耦合应用四阶紧致格式的动量插值。通过直接求解顶盖... 为准确预测不可压复杂湍流,提出了一种可用于大涡模拟均匀或非均匀网格上的高精度有限体积法。该方法空间离散采用有限体四阶紧致格式,时间推进采用四阶Runge-Kutta法,压力一速度耦合应用四阶紧致格式的动量插值。通过直接求解顶盖驱动方腔流动证实了该方法具有近四阶的空间精度;并在此基础上.采用动态Smagorinsky亚格子应力模式,成功地实现了充分发展槽道湍流和后台阶湍流流动的大涡模拟计算,所得结果与直接数值模拟结果吻合良好,且采用非均匀网格可在比均匀网格数少的离散系统上得到同样满意的结果。结果表明,该方法是实现高精度湍流大涡数值模拟的一个有效途径。 展开更多
关键词 有限体积法 大涡模拟 紧致格式 动量插值
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曲线同位网格的三维水流数学模型 被引量:8
12
作者 姚仕明 王兴奎 +1 位作者 张超 郑钧 《清华大学学报:自然科学版》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期336-340,共5页
为采用教学模型研究三峡两坝间的通航水流条件,在曲线坐标系与同位网格模式下,利用有限体积法离散水流控制方程,采用SIMPLEC算法与界面动量插值法计算了室内试验与天然河流弯道三维流场,并用实测资料对室内弯道三维水流的计算成果... 为采用教学模型研究三峡两坝间的通航水流条件,在曲线坐标系与同位网格模式下,利用有限体积法离散水流控制方程,采用SIMPLEC算法与界面动量插值法计算了室内试验与天然河流弯道三维流场,并用实测资料对室内弯道三维水流的计算成果进行了验证分析。结果表明,三维水流教学模型的计算值与实测值基本吻合。计算结果反映了弯道水流特性,弯道环流明显,且表层水流指向凹岸,底层水流指向凸岸。 展开更多
关键词 三维水流教学模型 曲线坐标系 同位网格 动量插值
分汊河道水流运动特性研究 预览 被引量:23
13
作者 姚仕明 张超 +1 位作者 王龙 王兴奎 《水力发电学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第3期 49-52,57,共5页
在边界拟合正交曲线坐标系下,运用同位网格模式和界面动量插值的条件建立了二维水流数学模型,采用天然河段的实测资料对模型进行了验证。运用该模型研究了长江中游弯曲型分汉河道分流区在不同流量情况下水流运动与挟沙力因子的变化规... 在边界拟合正交曲线坐标系下,运用同位网格模式和界面动量插值的条件建立了二维水流数学模型,采用天然河段的实测资料对模型进行了验证。运用该模型研究了长江中游弯曲型分汉河道分流区在不同流量情况下水流运动与挟沙力因子的变化规律,为研究三峡蓄水后对坝下游河道的影响提供了研究手段。 展开更多
关键词 河流动力学 分汉河道 数值模拟 动量插值
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四阶紧致格式有限体积法湍流大涡模拟 被引量:4
14
作者 徐岚 许春晓 +1 位作者 崔桂香 陈乃祥 《清华大学学报:自然科学版》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第8期1122-1125,共4页
为准确预测不可压复杂湍流,提出了一种应用于大涡模拟的高精度有限体积法.该方法在非交错网格上数值求解大涡模拟方程,空间离散采用有限体四阶紧致格式,时间推进用四阶Runge-Kutta法,压力-速度耦合应用四阶紧致格式的动量插值.通过直接... 为准确预测不可压复杂湍流,提出了一种应用于大涡模拟的高精度有限体积法.该方法在非交错网格上数值求解大涡模拟方程,空间离散采用有限体四阶紧致格式,时间推进用四阶Runge-Kutta法,压力-速度耦合应用四阶紧致格式的动量插值.通过直接求解顶盖驱动方腔流动和振荡平板上方的流动,证实了该方法具有近四阶精度; 并在此基础上,采用动力Smagorinsky亚格子应力模式,成功地完成了充分发展槽道湍流的大涡模拟计算,所得结果与直接数值模拟结果吻合良好.结果表明,该方法是实现高精度湍流大涡数值模拟的一个有效途径. 展开更多
关键词 湍流 有限体积法 大涡模拟 紧致格式 动量插值
动量插值与完全压力校正算法及交错网格SIMPLE算法的比较 预览 被引量:3
15
作者 宋道云 刘洪来 +1 位作者 方波 江体乾 《华东理工大学学报:自然科学版》 CAS CSCD 北大核心 2003年第2期 124-128,143,共6页
对流体力学数值方法进行了扼要叙述,并比较各自优缺点.概述了有限体积法处理对流项的常用方案,重点描述了近年来为解决速度与压力耦合问题而提出的基于非交错网格(或同位网格)的完全压力校正算法(CPC),并与同样基于非交错网格动量插值算... 对流体力学数值方法进行了扼要叙述,并比较各自优缺点.概述了有限体积法处理对流项的常用方案,重点描述了近年来为解决速度与压力耦合问题而提出的基于非交错网格(或同位网格)的完全压力校正算法(CPC),并与同样基于非交错网格动量插值算法(MI)以及传统的基于交错网格的SIMPLE(Semi-implicit Method for Pressure-linked Equations)算法进行了比较.最后用二维顶盖驱动方腔流动为例,将CPC算法与传统的SIMPLE算法进行比较.结果表明,CPC算法结果准确,且程序上实现起来容易得多. 展开更多
关键词 同位网格 动量插值 完全压力校正算法 交错网格SIMPLE算法 流体力学 数值方法
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基于混合有限分析插值的非交错网格方法 预览 被引量:1
16
作者 陈和春 李炜 《三峡大学学报:自然科学版》 CAS 2003年第4期 301-304,共4页
在求原始变量N-S方程的数值解时,如果采用常规方法建立网格,将速度和压力放在同一套网格节点上,计算中可能出现不合理的压力锯齿波现象.为解决这一问题,应用Rhie和Chow首先提出的动量插值思想,建立了一种基于混合有限分析插值的非交错... 在求原始变量N-S方程的数值解时,如果采用常规方法建立网格,将速度和压力放在同一套网格节点上,计算中可能出现不合理的压力锯齿波现象.为解决这一问题,应用Rhie和Chow首先提出的动量插值思想,建立了一种基于混合有限分析插值的非交错网格方法,并通过计算实例对该方法进行了检验.检验结果表明,该方法具有良好的数值效应. 展开更多
关键词 混合有限分析 动量插值 非交错网格 N-S方程 速度-压力耦合问题 偏微分方程
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一种简便的非交错曲线网格三维水流数值模型 预览 被引量:16
17
作者 夏云峰 《水动力学研究与进展:A辑》 CSCD 北大核心 2002年第5期 638-646,共9页
在平面非正交曲线,垂向采用σ-坐标系统条件下,建立非交错网格变量布置的水深一流速迭代计算模式.由水深校正法求解水体自由表面和流速场耦合问题,为避免压力场波动,采用动量插值方法计算交界面处流速插值.运用该模式模拟了南京河段天然... 在平面非正交曲线,垂向采用σ-坐标系统条件下,建立非交错网格变量布置的水深一流速迭代计算模式.由水深校正法求解水体自由表面和流速场耦合问题,为避免压力场波动,采用动量插值方法计算交界面处流速插值.运用该模式模拟了南京河段天然"S"型弯道三维水流流动. 展开更多
关键词 非正交曲线坐标 σ-坐标变化 动量插值 三维水流数值模型 南京河段
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非正交曲线同位网格三维水动力数值模型 预览 被引量:5
18
作者 夏云峰 薛鸿超 《河海大学学报:自然科学版》 CAS CSCD 北大核心 2002年第6期 74-78,共5页
建立一个自由表面三维水动力学计算模型,平面采用贴体坐标变换,竖直方向σ坐标变换.基于有限体积法,同位网格布置即流速、压力布置于同一控制点上.自由表面由二维水深积分方程中的水位方程求解,运用SIMPLEC法求解速度压力耦合问题,动水... 建立一个自由表面三维水动力学计算模型,平面采用贴体坐标变换,竖直方向σ坐标变换.基于有限体积法,同位网格布置即流速、压力布置于同一控制点上.自由表面由二维水深积分方程中的水位方程求解,运用SIMPLEC法求解速度压力耦合问题,动水压力校正方程校正压力和流速场.标准k-ε紊流模型计算紊动粘性系统以封闭Reynolds应力项.运用该数值模型模拟S形弯道水流三维流动. 展开更多
关键词 坐标变换 动量插值 自由表面 三维水流数值模型
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180°方截面弯管中层流的数值模拟 预览 被引量:2
19
作者 赖焕新 张洪波 《水动力学研究与进展:A辑》 CSCD 北大核心 1996年第6期 618-623,共6页
本文采用考核数值方法和三维程序的算例,分析了用非交错风格压力修正算法数值求解N-S方程时存在的几个问题,提出一种新的动量插值方案,它不依赖于压力场的线性程度,同时与松弛因子无关。计算表明,本方法具有良好的收敛准确性,... 本文采用考核数值方法和三维程序的算例,分析了用非交错风格压力修正算法数值求解N-S方程时存在的几个问题,提出一种新的动量插值方案,它不依赖于压力场的线性程度,同时与松弛因子无关。计算表明,本方法具有良好的收敛准确性,程序的稳定性令人满意。 展开更多
关键词 层流 数值计算 动量插值 松弛 方截面管
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激波计算不稳定现象机理研究
20
作者 李雪松 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期67-70,共4页
激波计算不稳定问题是激波捕获格式的一个重要缺陷,多年来受到学术界的广泛关注与研究。本文针对Roe格式,对这一问题进行了机理研究,提出了新的观点,认为造成这一问题的原因在于激波计算格式未能真正考虑流动的多维性,而保留了本应消... 激波计算不稳定问题是激波捕获格式的一个重要缺陷,多年来受到学术界的广泛关注与研究。本文针对Roe格式,对这一问题进行了机理研究,提出了新的观点,认为造成这一问题的原因在于激波计算格式未能真正考虑流动的多维性,而保留了本应消失的类动量插值机制,即界面修正速度中的压力梯度项。通过这一机理认识,提出了简明的修正方案,改进了Roe格式。数值算例表明这一改进的Roe格式可以有效地消除激波不稳定现象。 展开更多
关键词 Roe格式 激波计算不稳定现象 动量插值机制
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