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基于Helmholtz速度分解的黏势流耦合方法
  • ISSN号:1006-2467
  • 期刊名称:《上海交通大学学报》
  • 时间:0
  • 分类:U661.3[交通运输工程—船舶及航道工程;交通运输工程—船舶与海洋工程]
  • 作者机构:上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院海洋工程国家重点实验室,上海200240
  • 相关基金:国家重点基础研究发展计划(973)项目(2014CB046203); 国家自然科学基金资助项目(51579147;51479117)
中文摘要:

针对Navier-Stokes(N-S)方程,根据Helmholtz速度分解,将流场速度分解为势流部分和非势流部分,剥离势流部分后得到黏势流耦合的变形N-S方程.变形N-S方程求解的是非势流部分速度分量,其在远场的影响较弱,故较传统计算流体动力学(CFD)方法求解N-S方程计算区域小,计算效率较高.以圆柱绕流为例,势流部分速度分量采用解析解,并在OpenFOAM平台内实现了变形N-S方程的黏势流耦合计算.对不同雷诺数下圆柱绕流进行了计算模拟,并将耦合方法计算获得的流场中的速度、压力,与文献中的试验及传统CFD等计算的结果进行仔细比较和分析,相关结果吻合良好.研究表明,该方法适用于层流和湍流模型的计算模拟,为改善黏流计算效率提供了新的途径.

英文摘要:

According to Helmholtz velocity decomposition,a modified Navier-Stokes(N-S)equation was obtained by decomposing the velocity into the potential flow component and the remaining one.The solution to the modified N-S equation was only for the remaining velocity component which vanished in the far field.It was highly efficient to solve the modified N-S equation due to the request of small computation domain.Such viscous/potential flow solver was developed on the platform of open source software OpenFOAM.The flows around a cylinder were simulated by the present method in which the analytical formula was taken as the solution to the potential flow.The calculations of the flow around a cylinder at different Reynolds numbers and the comparison of the results with the ones obtained by using the conventional computational fluid dynamics method and the experiment data were conducted.The results agree well,which indicates that the present method is suitable to solve both laminar and turbulence flow and it can improve the computational efficiency.

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期刊信息
  • 《上海交通大学学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中华人民共和国教育部
  • 主办单位:上海交通大学
  • 主编:郑杭
  • 地址:上海市华山路1954号15F
  • 邮编:200030
  • 邮箱:shjt@chinajournal.net.cn
  • 电话:021-62933373 62932534
  • 国际标准刊号:ISSN:1006-2467
  • 国内统一刊号:ISSN:31-1466/U
  • 邮发代号:4-256
  • 获奖情况:
  • 1996年全国优秀科技期刊奖,1992年、1996年、1999年国家教育部系统优秀科技期刊奖,2002年“百种重点期刊奖”,2003年百种中国杰出学术期刊,2004年教育部全国高校优秀科技期刊一等奖,2004年“百种重点期刊奖”
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),美国数学评论(网络版),德国数学文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:30903