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多孔介质中可压缩Navier-Stokes流的渐近行为 预览
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作者 袁国智 赵红星 《数学杂志》 2019年第4期529-542,共14页
本文研究了多孔介质中完全非线性Navier-Stokes流的渐近行为.利用标准的能量以及双尺度收敛,对于二维或三维的情形下,证明了流体的密度与温度的强收敛性,进一步论证了当特征尺度ε→0时,流体的均匀化结果.从另一个层面解释了文献中的结果.
关键词 渐近分析 均匀化 Navier-Stokes Gibbs方程
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基于无网格伽辽金法的非线性流动数值模拟 预览
2
作者 孟俊男 潘光 +3 位作者 曹永辉 李林丰 黎针岑 周冰 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期70-79,共10页
基于无网格伽辽金方法针对典型的非线性流动问题进行数值研究,对Navier-Stokes方程使用Galerkin方法离散,方程中的惯性项分别采取速度项提出法和直接推导法进行离散,使用罚函数法施加压力和速度边界条件,建立了基于EFG法的二维N-S方程... 基于无网格伽辽金方法针对典型的非线性流动问题进行数值研究,对Navier-Stokes方程使用Galerkin方法离散,方程中的惯性项分别采取速度项提出法和直接推导法进行离散,使用罚函数法施加压力和速度边界条件,建立了基于EFG法的二维N-S方程的离散形式。针对定常非线性流动问题,对矩形域上下平板相向运动流动进行数值模拟,结果表明该方法求解精度比较高,计算误差不超过3.66%;针对非定常非线性流动问题,采取θ加权法对N-S方程中的时间项进行离散,建立了EFG法非定常求解方程。以方柱绕流问题为例,证明了文中所建立的非定常算法的精度及收敛性。 展开更多
关键词 无网格伽辽金法 罚函数法 NAVIER-STOKES方程 直接线性交替迭代法
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非定常Navier-Stokes方程有限元算子分裂算法
3
作者 刘青 尚月强 《西南大学学报:自然科学版》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期75-83,共9页
在连续解的正则性假设条件下,基于亚格子稳定模型和算子分裂方法提出了非定常不可压Navier-Stokes方程的有限元算子分裂算法.其主要思想是:利用算子分裂方法把非线性项和不可压缩项分开,首先求解一个线性化的Burger’s问题得到有限元解u... 在连续解的正则性假设条件下,基于亚格子稳定模型和算子分裂方法提出了非定常不可压Navier-Stokes方程的有限元算子分裂算法.其主要思想是:利用算子分裂方法把非线性项和不可压缩项分开,首先求解一个线性化的Burger’s问题得到有限元解uh^n+1/2,然后再求解一个Stokes问题得到解uh^n+1.证明了速度的误差估计关于时间是一阶收敛的,并给出数值实验验证了理论的正确性. 展开更多
关键词 不可压缩流体 NAVIER-STOKES方程 有限元 算子分裂方法 误差估计
粘性流基于特征线的四阶Runge-Kutta有限元法 预览
4
作者 廖绍凯 张研 陈达 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期226-232,共7页
对于二维不可压缩粘性流,通过沿流线方向的坐标变换,推导了无对流项的二维N-S(Navier-Stokes)方程。采用四阶 Runge-Kutta 法对N-S方程进行时间离散,并沿流线进行Taylor展开,得到显式的时间离散格式,然后利用Galerkin法对其进行空间离散... 对于二维不可压缩粘性流,通过沿流线方向的坐标变换,推导了无对流项的二维N-S(Navier-Stokes)方程。采用四阶 Runge-Kutta 法对N-S方程进行时间离散,并沿流线进行Taylor展开,得到显式的时间离散格式,然后利用Galerkin法对其进行空间离散,得到了高精度的有限元算法。利用本文算法对方腔驱动流和圆柱绕流进行了数值计算,通过对时间步长、网格尺寸和流场区域的计算分析,进一步验证了本文算法相比经典CBS法在时间步长、收敛性、耗散性和计算精度方面更具有优势。 展开更多
关键词 NAVIER-STOKES方程 四阶Runge-Kutta法 收敛性 耗散性 精度
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三维交叉裂隙渗流传质特性数值模拟
5
作者 李博 黄嘉伦 +1 位作者 钟振 邹良超 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期3670-3678,共9页
对交叉裂隙渗流传质特性的定量描述是研究整个裂隙网络渗透传质特性的基础。为真实模拟水流及溶质在三维交叉裂隙中的运移过程,首先通过三维轮廓仪获取天然岩石裂隙表面的形貌数据,再应用三维重构技术生成相应的三维交叉裂隙模型,随后求... 对交叉裂隙渗流传质特性的定量描述是研究整个裂隙网络渗透传质特性的基础。为真实模拟水流及溶质在三维交叉裂隙中的运移过程,首先通过三维轮廓仪获取天然岩石裂隙表面的形貌数据,再应用三维重构技术生成相应的三维交叉裂隙模型,随后求解Navier-Stokes方程,假定溶质运移满足Fick定律,模拟水流和溶质在三维交叉裂隙中的运移过程。通过对比粗糙裂隙模型与平行平板模型的模拟结果发现:粗糙度对流体的分布及流动状态存在显著的影响;不同进、出口工况下的流体流动及溶质运移状态亦表明:裂隙交叉的几何形貌会显著地影响溶质混合行为。这些结果表明,目前被广泛采用的平行平板模型在评估岩体内特别是交叉口的物质运移特性时将导致较大的偏差,在将来的研究中有必要针对裂隙交叉口的几何特征建立修正的模型以提高评估的准确性。 展开更多
关键词 三维交叉裂隙 渗流特性 传质特性 NAVIER-STOKES方程 佩克莱数
动力学因素对机车轮对压装力检测准确性的研究 预览
6
作者 肖峻 蒋鼎 杜兆勇 《机床与液压》 北大核心 2019年第4期108-112,共5页
针对轮对压力检测不准确的问题,根据N-S方程推导了层流状态下油缸尾部与活塞杆处压力的差异性。运用MATLAB求解了层流状态下油缸内部流体的流场状态,并利用FLUENT软件及κ-ε模型仿真液压缸内部湍流状态,研究流体动力学因素对压力检测... 针对轮对压力检测不准确的问题,根据N-S方程推导了层流状态下油缸尾部与活塞杆处压力的差异性。运用MATLAB求解了层流状态下油缸内部流体的流场状态,并利用FLUENT软件及κ-ε模型仿真液压缸内部湍流状态,研究流体动力学因素对压力检测的影响。仿真和实验结果表明:油缸尾部静压与活塞杆处实际输出静压的差值会随着油缸活塞杆伸出长度的增加而增大,减少活塞杆伸出长度及对压力进行二次曲线拟合可以提高压装力检测准确性。 展开更多
关键词 动力学 压力检测 NAVIER-STOKES方程 检测准确性
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电磁场作用下磁流体在管道内的稳定流速研究 预览
7
作者 董雪薇 钟莹 李醒飞 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第9期1419-1424,共6页
研究磁流体在磁场和电场作用下的流动速度,对于一些基于磁流体动力学原理的工程应用,如磁流体动量轮等,具有重要意义。基于层流和轴对称假设,构建了截面速度二维分布的傅里叶级数解析模型。分析了无沿管道方向的压力梯度情况下,截面速... 研究磁流体在磁场和电场作用下的流动速度,对于一些基于磁流体动力学原理的工程应用,如磁流体动量轮等,具有重要意义。基于层流和轴对称假设,构建了截面速度二维分布的傅里叶级数解析模型。分析了无沿管道方向的压力梯度情况下,截面速度和诱导磁场耦合傅里叶级数解的不可解性;基于纳维-斯托克斯方程推导了电磁场作用下稳态截面速度的傅里叶级数解析式,并利用MATLAB对解析式进行计算,与Ansys仿真结果对比分析;对不同驱动方式的速度分布进行了分析,给出了截面速度在各点的分布与该点处的电场、磁场大小及磁流体特性参数等的关系。 展开更多
关键词 磁流体动力学 流体速度 纳维-斯托克斯方程 电磁场 傅里叶级数
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悬停状态剪刀式尾桨气动/噪声特性优化分析
8
作者 陈丝雨 招启军 +1 位作者 范俊 朱正 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期1050-1060,共11页
建立了一套基于CFD(computational fluid dynamics)方法和FW-H(Ffowcs Williams-Hawkings)方程的剪刀式尾桨气动噪声预估技术和组合优化算法的尾桨外形参数设计方法。基于嵌套网格方法采用雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程作为尾桨流场... 建立了一套基于CFD(computational fluid dynamics)方法和FW-H(Ffowcs Williams-Hawkings)方程的剪刀式尾桨气动噪声预估技术和组合优化算法的尾桨外形参数设计方法。基于嵌套网格方法采用雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程作为尾桨流场求解控制方程,采用了一套适用于剪刀式尾桨悬停气动特性模拟的高效CFD方法。在流场分析的基础上,采用FW-H方程预测剪刀式尾桨在典型观察位置处的气动噪声。分别在控制总距以及控制拉力系数不变的情况下,以提高尾桨悬停效率同时降低气动噪声为目标,对剪刀式尾桨的剪刀角和轴间距两个主要外形参数进行优化设计。将基于拉丁超立方(LHS)方法和径向基函数(RBF)的代理模型方法与遗传算法过程相结合,建立了一种有效的组合优化算法。结果表明:剪刀角和轴间距的不同组合可以通过削弱桨-涡干扰现象从而实现降低旋翼桨-涡干扰噪声的目的。在当前的计算状态下,优化得到的剪刀式尾桨的悬停效率比常规尾桨高16%,其平均声压级比常规尾桨降低了2.3dB。 展开更多
关键词 尾桨 Navier-Stokes方程 FW-H方程 气动噪声 代理模型 遗传算法
求解二维Navier-Stokes方程的移动网格方法 预览
9
作者 段献葆 曹琴琴 谭红霞 《工程数学学报》 CSCD 北大核心 2019年第4期431-438,共8页
为了减少解在较小的局部区域内有着很强的奇异性、剧烈变化等的偏微分方程求解问题的计算量,提出了一种基于方程求解的移动网格方法,并将其应用于二维不可压缩Navier-Stokes方程的求解.与已有的大部分移动网格方法不同,网格节点的移动... 为了减少解在较小的局部区域内有着很强的奇异性、剧烈变化等的偏微分方程求解问题的计算量,提出了一种基于方程求解的移动网格方法,并将其应用于二维不可压缩Navier-Stokes方程的求解.与已有的大部分移动网格方法不同,网格节点的移动距离是通过求解一个变系数扩散方程得到的,避免了做区域映射,也不需要对控制函数进行磨光处理,所以算法很容易编程实现.数值算例表明所提算法能够在解梯度较大的位置加密网格,从而在保证提高数值解的分辨率的前提下,可以很好地节省了计算量.由于Navier-Stokes的典型性,所得算法能够推广到求解很大一类偏微分方程数值问题. 展开更多
关键词 移动网格方法 有限元方法 NAVIER-STOKES方程
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喷雾干燥过程中雾滴内传质与传热方程的数值求解 预览
10
作者 张同旺 张翊 +4 位作者 朱丙田 刘凌涛 韩颖 何广湘 陈海英 《石油学报(石油加工)》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期708-713,共6页
将广义Navier-Stokes方程应用于喷雾干燥过程中雾滴内的传质与传热过程,简化后建立了雾滴内传质与传热模型。由于雾滴表面的边界条件为第三类边界条件,不能显式求解,将边界条件与雾滴内传递模型相结合,并采用中心差分格式将空间项离散,... 将广义Navier-Stokes方程应用于喷雾干燥过程中雾滴内的传质与传热过程,简化后建立了雾滴内传质与传热模型。由于雾滴表面的边界条件为第三类边界条件,不能显式求解,将边界条件与雾滴内传递模型相结合,并采用中心差分格式将空间项离散,将传质、传热模型化为每个空间节点上关于时间的常微分方程组,再应用龙格-库塔法求解,建立了快速求解雾滴干燥模型的方法,与某特殊条件下解析解的比较表明,前述方法准确、可靠。将其应用于实际雾滴内浓度、温度变化过程的求解,结果合理。 展开更多
关键词 喷雾干燥 NAVIER-STOKES方程 第三类边界条件 中心差分 龙格-库塔法
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基于DSMC和NS的稀薄高超声速平板流场分析 预览
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作者 午辛暄 陈浩 +1 位作者 张斌 刘洪 《计算机仿真》 北大核心 2019年第2期45-49,68共6页
近连续流区的连续假设失效准则和特征研究,对跨流域流动结构和表面系数的精确模拟十分重要,同时也对临近空间飞行器设计具有重要意义。在不同来流努森数(Kn)条件下,采用直接模拟蒙特卡洛(DSMC)方法和连续N-S方法对高超声速平板边界层进... 近连续流区的连续假设失效准则和特征研究,对跨流域流动结构和表面系数的精确模拟十分重要,同时也对临近空间飞行器设计具有重要意义。在不同来流努森数(Kn)条件下,采用直接模拟蒙特卡洛(DSMC)方法和连续N-S方法对高超声速平板边界层进行数值模拟研究。针对不同流动结构,提出了适用的连续假设失效判断准则。研究表明,采用全局Kn数判断平板流动结构和边界层厚度的连续假设失效是适用的,并且其失效大小为Kn≥0.01。然而,壁面压力系数的连续假设失效准则数为局部Kn_p数,当其大于等于0.1时,N-S方法不再能准确捕获局部壁面压力。此外还发现在平板前缘存在一个随全局Kn数增大而增大的局部稀薄区域,在该区域内的局部Kn数高达0.3~2.0,此时再采用N-S方法是不合适的。 展开更多
关键词 直接蒙特卡洛模拟 纳维-斯托克斯方程 稀薄气体 高超声速
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裂隙水流运动的入渗试验及数值模拟研究 预览 被引量:1
12
作者 程勤波 陈喜 +4 位作者 张志才 张润润 丘宁 黄日超 蔡炼彬 《水文地质工程地质》 CSCD 北大核心 2018年第4期7-14,共8页
裂隙对喀斯特水流起着重要控制作用。选取具有垂向与水平向交叉裂隙的岩石剖面,做单环注水入渗试验,基于Navier-Stokes(N-S)方程组建立入渗水流数值模型,运用试错法,以实测单环水位变化为目标推求裂隙水力隙宽,计算入渗水量在不同裂隙... 裂隙对喀斯特水流起着重要控制作用。选取具有垂向与水平向交叉裂隙的岩石剖面,做单环注水入渗试验,基于Navier-Stokes(N-S)方程组建立入渗水流数值模型,运用试错法,以实测单环水位变化为目标推求裂隙水力隙宽,计算入渗水量在不同裂隙中的比例;利用立方定律,估计出裂隙饱和渗透系数,基于地下水流连续性方程构建裂隙水流数值模型;比较两种数值模型计算结果。模拟结果表明:N-S方法推求的裂隙等效水力宽度远小于实测裂隙宽度;裂隙水流大部分沿垂向裂隙下渗,但也有部分水流沿横向裂隙渗流;立方定律与N-S方法数值模拟结果差异不大,前者估计的裂隙下渗率稍小于后者,相对而言,N-S方法能更精确地描述裂隙水流运动过程。 展开更多
关键词 FLUENT SUTRA 水力隙宽 立方定律 NAVIER-STOKES方程
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轴对称Navier—Stokes方程的一类正则性准则
13
作者 朱婉珍 《数学的实践与认识》 北大核心 2018年第9期316-320,共5页
龙卷风是一种严重的自然灾害,科学家们希望能够减少龙卷风造成的生命损失和财产损失.而Navier—Stokes方程的轴对称结构对龙卷风的数学分析和数值模拟都具有重要意义.考虑轴对称的三维不可压Navier—Stokes方程,得到了一类关于分量... 龙卷风是一种严重的自然灾害,科学家们希望能够减少龙卷风造成的生命损失和财产损失.而Navier—Stokes方程的轴对称结构对龙卷风的数学分析和数值模拟都具有重要意义.考虑轴对称的三维不可压Navier—Stokes方程,得到了一类关于分量Г的正则性准则. 展开更多
关键词 轴对称 NavierStokes方程
大开度裂隙网络内非线性两相渗流的数值研究
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作者 张燕 周轩 叶剑红 《岩石力学与工程学报》 CSCD 北大核心 2018年第4期931-939,共9页
裂隙渗流对矿产地下巷道开采、水电洞室开挖等工程具有重要的不利影响。当围岩扰动裂隙带内的裂隙开度较大,且与中~高压含水地层发生水力连通,就会形成高速非线性渗流导致的涌水、突水等灾害。前人对裂隙岩体渗流开展了卓有成效的研究工... 裂隙渗流对矿产地下巷道开采、水电洞室开挖等工程具有重要的不利影响。当围岩扰动裂隙带内的裂隙开度较大,且与中~高压含水地层发生水力连通,就会形成高速非线性渗流导致的涌水、突水等灾害。前人对裂隙岩体渗流开展了卓有成效的研究工作,但基本上都针对单裂隙或简单交叉裂隙,以及采用简化的适用于低速层流的立方定律来描述渗流过程;对复杂裂隙网络、裂隙粗糙度、高速非线性渗流、局部湍流等问题有待于进一步开展工作。本文采用两相流理论,利用计算流体动力学开源软件平台Open Foam为研究工具,系统地研究包含大开度裂隙网络的岩体内部的高速非线性渗流的过程特征。计算结果精细地捕捉到了大开度裂隙网络高速渗流的进水、驱气、出水过程;揭示了渗流速度的分布、变化特征。同时还确认裂隙渗流中边界层的存在,给出边界层内的黏性剪应力、渗流雷诺数、渗流耗能以及等效渗透系数的量级。研究表明,采用两相流理论精细求解米级尺度的裂隙岩体内的非线性渗流过程是可行的。 展开更多
关键词 岩石力学 两相流 裂隙网络 大开度裂隙 非线性渗流 N-S方程 OPENFOAM
错列角度对双圆柱涡激振动影响的数值模拟研究 预览 被引量:2
15
作者 段松长 赵西增 +1 位作者 叶洲腾 王凯鹏 《力学学报》 CSCD 北大核心 2018年第2期244-253,共10页
为研究错列角度α对双圆柱涡激振动问题的影响,采用自主研发的基于CIP(constrained interpolation profile)方法的数值模型,对雷诺数Re=100、错列角度α=0°~90°(间隔15°)的等直径双圆柱涡激振动问题进行数值模拟.模型在... 为研究错列角度α对双圆柱涡激振动问题的影响,采用自主研发的基于CIP(constrained interpolation profile)方法的数值模型,对雷诺数Re=100、错列角度α=0°~90°(间隔15°)的等直径双圆柱涡激振动问题进行数值模拟.模型在笛卡尔网格系统下建立,采用具有三阶精度的CIP方法求解N-S(Navier--Stokes)方程,采用浸入边界法处理流--固耦合问题,避免了任意拉欧方法下的网格畸变和重叠动网格技术中的大量信息交换问题,保证了模型的计算效率.重点分析不同错列角度α上下游圆柱的升阻力系数、位移响应、涡脱频率和尾涡模态等.结果表明:折合速度Ur=2:0~3:0时,上下游圆柱升阻力随错列角度的增大基本呈单调增大的趋势;Ur=5:0~8:0时,随错列角度的增大,上下游圆柱阻力变化较小,升力呈“上凸”趋势,在α=15°~30°取得最大值;Ur=10:0~13:0时,随错列角度的增大,上下游圆柱阻力变化较小,升力呈“下凹”趋势,在α=30°~45°取得最小值,且柱体横流向振幅和升力没有明显的对应关系.最后,结合尾涡模态对以上规律的成因进行分析.研究结果可为相关海洋工程设计提供参考.关键词错列双圆柱,错列角度,CIP方法,涡激振动,Navier-Stokes方程,浸入边界法 展开更多
关键词 错列双圆柱 错列角度 CIP方法 涡激振动 NAVIER-STOKES方程 浸入边界法
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On the global existence of weak solutions for the Cucker-Smale-Navier-Stokes system with shear thickening
16
作者 Seung-Yeal Ha Hwa Kil Kim +1 位作者 Jae-Myoung Kim Jinyeong Park 《中国科学:数学英文版》 SCIE CSCD 2018年第11期2033-2052,共20页
关键词 系统 CU 弱解 不可压缩 drag 粒子 动力学 液体
OPTIMAL ERROR ESTIMATES OF A DECOUPLED SCHEME BASED ON TWO-GRID FINITE ELEMENT FOR MIXED NAVIER-STOKES/DARCY MODEL 预览
17
作者 秦毅 侯延仁 《数学物理学报:B辑英文版》 SCIE CSCD 2018年第4期1361-1369,共9页
关键词 有限元素 NAVIER-STOKES 混合 格子 估计 模特儿 液体流动
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EXACT SOLUTIONS FOR THE CAUCHY PROBLEM TO THE 3D SPHERICALLY SYMMETRIC INCOMPRESSIBLE NAVIER-STOKES EQUATIONS 预览
18
作者 张建林 秦玉明 《数学物理学报:B辑英文版》 SCIE CSCD 2018年第3期778-790,共13页
在这篇文章,我们为 3D 建立准确答案到 Cauchy 问题球状地对称的不可压缩的海军司烧方程和进一步的学习答案的存在和 asymptotic 行为。
关键词 不可压缩 CAUCHY 方程 海军 对称 球状 准确解 3D
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Spherically Symmetric Solutions for a Coupled Compressible Navier-Stokes/Allen-Cahn System
19
作者 SONG Changming WANG Yuanyuan 《偏微分方程:英文版》 CSCD 2018年第4期374-384,共11页
In this paper,we consider the initial boundary value problem of a coupled compressible Navier-Stokes/Allen-Cahn system which is described the motion of a mixture of two viscous compressible fluids in 3D.Our aim is to ... In this paper,we consider the initial boundary value problem of a coupled compressible Navier-Stokes/Allen-Cahn system which is described the motion of a mixture of two viscous compressible fluids in 3D.Our aim is to show the existence and uniqueness of local classical solution under the assumption of spherically symmetric condition for initial dataρ0 without vacuum state. 展开更多
关键词 NAVIER-STOKES EQUATIONS Allen-Cahn equation local solutions spherically SYMMETRY
Homotopy Analysis Method for Solving (2+1)-dimensional Navier-Stokes Equations with Perturbation Terms 预览
20
作者 Ji Juan-juan Zhang Lan-fang 《数学研究通讯:英文版》 CSCD 2018年第1期1-14,共14页
In this paper Homotopy Analysis Method (HAM) is implemented for obtaining approximate solutions of (2+1)-dimensional Navier-Stokes equations with perturbation terms. The initial approximations are obtained using linea... In this paper Homotopy Analysis Method (HAM) is implemented for obtaining approximate solutions of (2+1)-dimensional Navier-Stokes equations with perturbation terms. The initial approximations are obtained using linear systems of the Navier-Stokes equations; by the iterations formula of HAM, the first approximation solutions and the second approximation solutions are successively obtained and Homotopy Perturbation Method (HPM) is also used to solve these equations; finally, approximate solutions by HAM of (2+1)-dimensional Navier-Stokes equations without perturbation terms and with perturbation terms are compared. Because of the freedom of choice the auxiliary parameter of HAM, the results demonstrate that the rapid convergence and the high accuracy of the HAM in solving Navier-Stokes equations; due to the effects of perturbation terms, the 3rd-order approximation solutions by HAM and HPM have great fluctuation. 展开更多
关键词 NAVIER-STOKES equation HOMOTOPY analysis METHOD HOMOTOPY PERTURBATION METHOD PERTURBATION TERM
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