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无结构三角形网格下运动界面追踪的WENO有限体积法
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作者 卢长娜 王如云 孙建树 《河海大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2009年第1期105-109,共5页
在处理运动界面追踪问题的流体体积函数(VOF)法的基础上,给出了一种无结构三角形网格下的高分辨率的运动界面捕捉方法.该方法采用高精度的加权本质无振荡(WENO)有限体积格式离散VOF函数的空间导数,采用三阶TVD Runge-kutta方法离散时间... 在处理运动界面追踪问题的流体体积函数(VOF)法的基础上,给出了一种无结构三角形网格下的高分辨率的运动界面捕捉方法.该方法采用高精度的加权本质无振荡(WENO)有限体积格式离散VOF函数的空间导数,采用三阶TVD Runge-kutta方法离散时间导数,采用Lax-Friedrichs通量作为数值流通量.数值试验结果表明,用该方法来进行旋转速度场和剪切速度场的运动界面追踪,可以得到与理论解非常一致的追踪结果. 展开更多
关键词 运动界面 追踪 流体体积函数法 WENO格式 有限体积 无结构三角形网格
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基于VOF法的风暴潮洪水演进三维数值模拟 被引量:3
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作者 王晓玲 孙宜超 +2 位作者 陈华鸿 杨丽美 孙蕊蕊 《中国工程科学》 2011年第12期56-62,共7页
为了提高风暴潮灾害应急处置能力,确保防潮安全,文章建立了耦合流体体积函数(VOF)法的三维非稳态水气两相流k-ε模型,采用等效糙率的方法处理城市密集建筑群,既考虑了其阻水作用,又考虑了其蓄水作用。针对天津市滨海新区海河与永定新河... 为了提高风暴潮灾害应急处置能力,确保防潮安全,文章建立了耦合流体体积函数(VOF)法的三维非稳态水气两相流k-ε模型,采用等效糙率的方法处理城市密集建筑群,既考虑了其阻水作用,又考虑了其蓄水作用。针对天津市滨海新区海河与永定新河之间区域的风暴潮洪水演进数值模拟与分析,对100年一遇风暴潮洪水淹没情况进行分析,并对不同频率的风暴潮洪水的严重性进行了比较。结果表明,随着风暴潮发生频率的增加,风暴潮淹没范围逐渐减小,水深随着频率的增加是逐渐减少的,该研究为海堤安全管理、风暴潮灾害的快速科学评估提供了理论依据和技术支持。 展开更多
关键词 风暴潮洪水演进 流体体积函数(VOF) 三维k-ε紊流数学模型 水深分布
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微通道内Taylor流的计算流体力学数值模拟研究进展 被引量:6
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作者 王昆 王嘉骏 +1 位作者 顾雪萍 冯连芳 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第10期1806-1810,共5页
简要阐述了计算流体力学(CFD)中流体体积函数法(VOF)的概念和原理。重点综述了采用CFD方法研究微通道中两相Taylor流的最新进展,包括两相流速度场、气泡或微液滴的生成、发展等流动特性、壁面处液膜厚度的影响因素、微通道内的传质传热... 简要阐述了计算流体力学(CFD)中流体体积函数法(VOF)的概念和原理。重点综述了采用CFD方法研究微通道中两相Taylor流的最新进展,包括两相流速度场、气泡或微液滴的生成、发展等流动特性、壁面处液膜厚度的影响因素、微通道内的传质传热特性等。最后展望了微通道内多相流CFD数值模拟的研究重点和应用方向。 展开更多
关键词 微通道 多相流 计算流体力学 流体体积函数法 Taylor流
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基于改进流体体积函数的流场压力脉动大涡模拟 被引量:5
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作者 秦亮 田会静 赵航 《水力发电学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第3期92-96,共5页
对结构物壁面上的水流随机压力脉动进行数值模拟一直是工程领域中的难点,本文采用大涡模型,利用改进的流体体积函数法,建立三维流体动力学模型,对带自由表面的水跃现象进行非定常数值模拟。并将脉动压力数值模拟结果与原型测量结果进行... 对结构物壁面上的水流随机压力脉动进行数值模拟一直是工程领域中的难点,本文采用大涡模型,利用改进的流体体积函数法,建立三维流体动力学模型,对带自由表面的水跃现象进行非定常数值模拟。并将脉动压力数值模拟结果与原型测量结果进行全面对比分析,对比内容包括幅值特性,脉动壁压的时空相关特征、功率谱等,通过对比发现两者基本吻合,表明大涡模型能成功地模拟出水跃现象中的水流脉动压力。在此基础上,充分发挥数值模型所提供信息量大的优点,得出侧壁上水流脉动压力沿水深的分布规律。 展开更多
关键词 计算流体力学 流体体积函数法 压力脉动 大涡模型 水跃 功率谱密度
原文传递
气泡在水中上升运动的数值模拟 被引量:17
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作者 朱仁庆 李晏丞 +1 位作者 倪永燕 侯玲 《江苏科技大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2010年第5期417-422,451,共7页
基于流体体积函数(VOF)模型,借助Fluent软件,数值模拟了气泡在水中上升运动.考虑不同初始位置以及气泡大小对气泡在水中运动的影响,监测气泡在不同时刻的变形,分析了速度随时间的变化,并考察了气泡在不同密度比和粘度比的酒精流场和乙... 基于流体体积函数(VOF)模型,借助Fluent软件,数值模拟了气泡在水中上升运动.考虑不同初始位置以及气泡大小对气泡在水中运动的影响,监测气泡在不同时刻的变形,分析了速度随时间的变化,并考察了气泡在不同密度比和粘度比的酒精流场和乙醚流场中运动.结果表明:直径大的气泡在上升过程中速度变化较大,上下表面速度差较大,大气泡较不稳定.气泡运动中,底部射流区域的速度先达到最大,然后降低,降低到一定程度会反弹.外部流体与气泡粘度比、密度比、表面张力系数对气泡运动有较大影响. 展开更多
关键词 气泡 数值模拟 上升速度 流体体积函数法
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弯曲微通道中液滴内混合过程的数值模拟研究 被引量:14
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作者 王佳男 王嘉骏 +1 位作者 冯连芳 顾雪萍 《高校化学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期218-222,共5页
微混合器内采用多相流操作条件使混合在液滴中进行,能有效提高微混合器的混合效率以及消除单相流操作条件下所存在的分散效应。在流体体积函数法(VOF)的计算流体力学基础上,分别采用欧拉-示踪剂法以及拉格朗日-示踪粒子法对弯曲微通道... 微混合器内采用多相流操作条件使混合在液滴中进行,能有效提高微混合器的混合效率以及消除单相流操作条件下所存在的分散效应。在流体体积函数法(VOF)的计算流体力学基础上,分别采用欧拉-示踪剂法以及拉格朗日-示踪粒子法对弯曲微通道中液滴内部的混合状态演变过程进行模拟研究,得到了液滴经过通道不同位置其内部的混合快照图并计算了其混合程度的变化。两种方法都显示在液滴通过蛇形弯曲微混合器时,液滴内部产生了混沌流。正是由于混沌混合现象的存在,使得液滴内混合组分能够达到快速有效地混合,混合效率较高。对两种不同模拟方法及实验结果的比较发现,欧拉-示踪剂法能够更好地模拟实际的混合效果,而拉格朗日-示踪粒子法能够更清晰地模拟混合组分界面的变化情况,适用于研究液滴内混沌混合现象。 展开更多
关键词 微混合器 混沌混合 计算流体动力学 流体体积函数法(VOF) 欧拉-示踪剂 拉格朗日-示踪粒子
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涌潮冲击排桩式丁坝的数值模拟 被引量:2
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作者 陈海军 徐长节 +1 位作者 蔡袁强 宣伟丽 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期171-175,共5页
为了研究钱塘江排桩式丁坝在涌潮作用下的受力机理,对涌潮冲击排桩式丁坝进行了数值模拟,采用标准κ-ε紊流模型和体积函数法(VOF)追踪自由水面的方法,得出了丁坝附近的流场分布和自由水面的位置,揭示了丁坝上的涌潮压力在时间和空间上... 为了研究钱塘江排桩式丁坝在涌潮作用下的受力机理,对涌潮冲击排桩式丁坝进行了数值模拟,采用标准κ-ε紊流模型和体积函数法(VOF)追踪自由水面的方法,得出了丁坝附近的流场分布和自由水面的位置,揭示了丁坝上的涌潮压力在时间和空间上的变化规律:(1)当涌潮冲击丁坝时,涌潮压力急剧增大,约2 s后涌潮压力达到最大值,之后,有一段下降的过程,随后出现较小幅度的振荡,最后涌潮压力趋于稳定,并且在垂直方向上各高程处的涌潮压力最大值基本出现在同一时刻;2)在潮前水位以上丁坝上的涌潮压力呈梯形分布,而在潮前水位以下丁坝上的涌潮压力随深度基本保持不变,呈矩形分布. 展开更多
关键词 涌潮压力 排桩式丁坝 体积函数法(VOF) 数值模拟
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带球鼻艏方尾型船模阻力的计算研究 被引量:2
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作者 于苏楠 潘华辰 +1 位作者 田晓庆 赖祥华 《杭州电子科技大学学报(自然科学版)》 2018年第1期75-80,共6页
运用流体分析软件ANSYS-CFX对带球鼻艏的方尾型船模进行数值模拟,计算了弗劳德数在[0.174,0.232]中9个不同航速下的阻力值,并将数值模拟结果与船模实验结果进行对比,结果表明:弗劳德数Fr为0.174时,最大误差为2.15%;弗劳德数Fr为0.232时... 运用流体分析软件ANSYS-CFX对带球鼻艏的方尾型船模进行数值模拟,计算了弗劳德数在[0.174,0.232]中9个不同航速下的阻力值,并将数值模拟结果与船模实验结果进行对比,结果表明:弗劳德数Fr为0.174时,最大误差为2.15%;弗劳德数Fr为0.232时,最小误差为0.26%,平均误差为0.91%。最后,对各航速下流场、压力场和自由液面进行了对比分析。分析表明:计算流体动力学CFD技术能够模拟船模绕流场,捕捉流场的局部细节和特征,较好地反映船舶的阻力特性。 展开更多
关键词 船模阻力 数值模拟 流体体积函数法(VOF方)
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单体与三体高速船舶粘性流场数值模拟 被引量:16
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作者 黄德波 张雨新 +1 位作者 邓锐 李佳 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期683-688,共6页
为了检验CFD在船舶粘性流场计算中的有效性,基于RANSE方法,对单体船型DTMB 5415和三体船FA1粘性流场进行了数值模拟.自由面处理采用VOF方法,湍流模型选用SSTk-ω模型,计算结果与试验数据进行了比较,在傅汝德数不是很高时吻合较好.计算... 为了检验CFD在船舶粘性流场计算中的有效性,基于RANSE方法,对单体船型DTMB 5415和三体船FA1粘性流场进行了数值模拟.自由面处理采用VOF方法,湍流模型选用SSTk-ω模型,计算结果与试验数据进行了比较,在傅汝德数不是很高时吻合较好.计算结果表明,CFD可以用来研究复杂船型流动问题,对于阻力、伴流等重要的水动力参数,CFD能够给出与试验相一致的结果;同时VOF方法可以比较好地捕捉船舶自由面波形,对于三体船,计算结果能够清晰地反映出主体和侧体之间强烈的兴波干扰现象,可以为船型优化提供重要的参考. 展开更多
关键词 计算流体力学 体积函数法 三体船 自由面 阻力
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气泡变形对泡状悬浮液表观黏度的影响
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作者 牛瑞鹏 庞明军 巢建伟 《石油化工》 CAS CSCD 北大核心 2018年第12期1390-1396,共7页
利用流体体积函数法研究了简单剪切场作用下、二维平行平板模型内,不同气液相黏度比(λ)和不同毛细数(Ca)工况下,气泡形态变化对泡状悬浮液表观黏度的影响,并探讨了气泡的加入对泡状悬浮液表观黏度的影响机理。实验结果表明,影响悬浮液... 利用流体体积函数法研究了简单剪切场作用下、二维平行平板模型内,不同气液相黏度比(λ)和不同毛细数(Ca)工况下,气泡形态变化对泡状悬浮液表观黏度的影响,并探讨了气泡的加入对泡状悬浮液表观黏度的影响机理。实验结果表明,影响悬浮液表观黏度的因素主要有气相黏度、气泡对流动的阻碍和气泡提供滑移面三个因素;两种λ下,Ca相同时,表观黏度相同;相同λ下,当Ca=0.10时,气泡变形较小,对流动的阻碍占主导,导致整体黏性耗散增大,悬浮体系表黏度增大;当Ca=0.65时,气泡被拉长,对流动阻碍减小,且提供较大滑移面,导致整体黏性耗散与纯液体相近,表观黏度与纯液相相近;当Ca趋于气泡破碎临界毛细数时,气泡被进一步拉长,对流动阻碍很小,且提供很大的滑移面,导致整体黏性耗散减小,悬浮体系表观黏度减小。 展开更多
关键词 泡状悬浮液 流体体积函数法 毛细数 气液相黏度比 表观黏度
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波浪场中浮冰摇荡运动特性 被引量:2
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作者 朱仁庆 张曦 李志富 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期1140-1146,1242,共8页
针对冰缘区波浪与海冰相互作用问题,本文在波高一定的情况下,模拟了浮冰在一系列不同波长的规则波中垂荡和纵摇运动。通过关注的波浪冲洗冰体表面现象,其中浮冰运动受到波浪冲洗的干扰不可忽略,对比分析了浮冰在有/无波浪冲洗下的运动... 针对冰缘区波浪与海冰相互作用问题,本文在波高一定的情况下,模拟了浮冰在一系列不同波长的规则波中垂荡和纵摇运动。通过关注的波浪冲洗冰体表面现象,其中浮冰运动受到波浪冲洗的干扰不可忽略,对比分析了浮冰在有/无波浪冲洗下的运动响应。利用计算流体力学方法建立三维数值波浪水池,通过有限体积法离散求解流体控制方程,采用VOF法捕捉自由液面,通过重叠网格技术实现浮体运动,同时通过计算流体作用于浮体的合力与合力矩,求解浮冰运动控制方程更新浮冰运动。计算结果表明:当波长较小时,波浪冲洗冰现象较明显,其对浮冰运动的抑制作用也较强。本文的数值模型对北极工程开发提供了一定的参考价值。 展开更多
关键词 浮冰 冰缘区 波浪冲洗 运动响应 数值模拟 有限体积 流体体积函数法 重叠网格
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The Partition of Unity Method for High-Order Finite Volume Schemes Using Radial Basis Functions Reconstruction 被引量:1
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作者 Serena Morigi Fiorella Sgallari 《Numerical Mathematics(Theory,Methods and Applications)》 SCIE 2009年第2期153-179,共27页
This paper introduces the use of partition of unity method for the development of a high order finite volume discretization scheme on unstructured grids for solving diffusion models based on partial differential equat... This paper introduces the use of partition of unity method for the development of a high order finite volume discretization scheme on unstructured grids for solving diffusion models based on partial differential equations.The unknown function and its gradient can be accurately reconstructed using high order optimal recovery based on radial basis functions.The methodology proposed is applied to the noise removal problem in functional surfaces and images.Numerical results demonstrate the effectiveness of the new numerical approach and provide experimental order of convergence. 展开更多
关键词 Finite volume discretization radial basis functions optimal recovery REGULARIZATION image and surface denoising.
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基于VOF方法的赛艇艇型优化
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作者 宋凯明 于健 +2 位作者 丁冬升 初少玲 周玉强 《山东大学学报(工学版)》 CAS 北大核心 2012年第4期67-73,共7页
为减小赛艇行驶过程中的阻力、提高运动员的成绩,对赛艇艇型进行优化。采用RNG k-ε(renormalizationgroup k-ε)湍流模型、VOF(volume of fluid)方法对单人赛艇的周围流场和阻力特性进行了数值计算,获得了赛艇周围的速度分布和压力分... 为减小赛艇行驶过程中的阻力、提高运动员的成绩,对赛艇艇型进行优化。采用RNG k-ε(renormalizationgroup k-ε)湍流模型、VOF(volume of fluid)方法对单人赛艇的周围流场和阻力特性进行了数值计算,获得了赛艇周围的速度分布和压力分布等流场信息,实验结果证实了数值计算的可靠性。利用数值计算对赛艇艇型进行了优化,得到了赛艇阻力与艇型的关系。研究结果对于改善赛艇性能、减小赛艇阻力具有重要的参考价值和指导意义。 展开更多
关键词 湍流模型 体积函数法 数值计算 赛艇 自由面
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基于OpenFOAM的数值波浪水槽研究 被引量:10
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作者 刘秀丽 段梦兰 +1 位作者 高攀 钟超 《复旦学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2015年第3期373-378,385,共7页
使用设置造波边界法和质量源造波法建立了数值波浪水槽,采用阻尼消波法进行消波.设置造波边界法根据行波的解析解或数值解来给定边界上的流速和波高值.质量源造波法是在水槽中特定位置,将质量源项加入到质量守恒方程中.使用该数值水槽... 使用设置造波边界法和质量源造波法建立了数值波浪水槽,采用阻尼消波法进行消波.设置造波边界法根据行波的解析解或数值解来给定边界上的流速和波高值.质量源造波法是在水槽中特定位置,将质量源项加入到质量守恒方程中.使用该数值水槽模拟了线性波浪和二阶Stokes波,并与理论解进行了对比,结果显示两种造波方法都能有效模拟行波.设置造波边界法必须指定速度和波面边界,不适用于波流相互作用等边界未知的情况,而源造波法则能适用.但是由于源造波法需要在两端设定造波区域,计算区域更大,其造波效率低于设置造波边界法. 展开更多
关键词 数值造波 数值消波 波浪水槽 流体体积函数法(VOF)
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