检索结果-内蒙古大学图书馆

工程热物理学报 2014年第1期35卷 148-151页

作者：曹知红肖自锋易红亮谈和平哈尔滨工业大学能源科学与工程学院黑龙江哈尔滨150001

在耗散粒子动力学(DPD)中施加无滑移边界条件是较困难的,本文提出了一种新的处理方法来实现无滑移边界条件.通过选取合适的壁面与流体粒子之间的保守力系数可以控制近壁面区的粒子数,从而可以使密度波动降低至极小值,实现无滑移边界条件... 详细信息

在耗散粒子动力学(DPD)中施加无滑移边界条件是较困难的,本文提出了一种新的处理方法来实现无滑移边界条件.通过选取合适的壁面与流体粒子之间的保守力系数可以控制近壁面区的粒子数,从而可以使密度波动降低至极小值,实现无滑移边界条件.通过该方法模拟泊肃叶流动求得的流体性质与通过使用Lees-Edwards边界条件模拟剪切流动所求得的流体性质一致,证明了该方法的可靠性.

关键词：耗散粒子动力学无滑移边界条件保守力系数

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

基于无滑移边界条件的SPH方法研究

引用

计算机应用研究 2012年第11期29卷 4127-4130页

作者：强洪夫刘开陈福振第二炮兵工程大学601教研室西安710025

在回顾了SPH无滑移边界条件施加方法的基础上,针对Ellero等人提出的无滑移边界处理方法,结合两次导数求解粘性项,分析了利用该方法求解Poiseuille流模型时遇到的不稳定问题,包括数值误差引起的不稳定问题和边界粒子场变量更新方式引起... 详细信息

在回顾了SPH无滑移边界条件施加方法的基础上,针对Ellero等人提出的无滑移边界处理方法,结合两次导数求解粘性项,分析了利用该方法求解Poiseuille流模型时遇到的不稳定问题,包括数值误差引起的不稳定问题和边界粒子场变量更新方式引起的不稳定问题,提出了相应的解决方案并对其方法进行了一定的改进,获得了更加精确的计算结果。最后尝试了一种与改进边界处理方法等效的方法,并利用Poiseuille流模型进行了验证。

关键词：光滑粒子流体动力学方法(SPH) 无滑移边界条件不稳定性数值误差等效方法

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

面积扩散涡漩法无滑移边界条件之研发

面积扩散涡漩法无滑移边界条件之研发

引用

作者：苏焕勋国立台湾大学

学位级别：硕士

本论文以Leonard之面积扩散涡漩法（Core spreading vortex method）及Huang之涡泡分裂融合修正法为基础，开发一满足无滑移、无穿透边界条件之数值模拟工具。其中，无穿透边界条件是利用于边界上放置涡片（vortex sheet）结构来满足，... 详细信息

本论文以Leonard之面积扩散涡漩法（Core spreading vortex method）及Huang之涡泡分裂融合修正法为基础，开发一满足无滑移、无穿透边界条件之数值模拟工具。其中，无穿透边界条件是利用于边界上放置涡片（vortex sheet）结构来满足，并以边界元素法求得其适当强度，藉涡片产生之速度抵销外界流场于边界上之滑移速度。而涡片之环量（circulation）随时间扩散进流场之现象则借由Koumoutsakos之理论，以边界上之等效涡度通量（vorticity flux）求解扩散方程式，得解析解后，再将之离散为边界附近之新涡泡。为避免部分新涡泡太过接近边界，我们引入了“残留涡度”的概念，将离边界甚近之环量转为涡片形式留在边界上，以减少环量进入物体内部之误差。此外既有涡泡也可能因对流或其他数值误差造成过于靠近边界，因此我们也设计一专门处理过于靠近边界涡泡之方法（NWB），以其他计算元素取代这些涡泡，降低进入物体内部之环量，进而降低涡片强度计算上的扰动（fluctuations）。最后研究以瞬间启动圆柱流作为测试流场，将模拟结果与前人之数值模拟及实验结果比较，验证了本方法之可行性与准确度。

关键词：涡漩方法无滑移边界条件面积扩散残留涡度

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

不可压Navier-Stokes方程的投影方法

引用

物理学报 2021年第13期70卷 1-19页

作者：张庆海李阳浙江大学数学科学学院杭州310027

不可压Navier-Stokes方程是流体力学的基本控制方程,其高精度数值模拟具有重要的科学意义.本综述性文章回顾了求解Navier-Stokes方程的投影方法,重点介绍了时空一致四阶精度的GePUP方法.该方法用一个广义投影算子对不可压Navier-Stokes... 详细信息

不可压Navier-Stokes方程是流体力学的基本控制方程,其高精度数值模拟具有重要的科学意义.本综述性文章回顾了求解Navier-Stokes方程的投影方法,重点介绍了时空一致四阶精度的GePUP方法.该方法用一个广义投影算子对不可压Navier-Stokes方程进行了重新表述,使得投影流速的散度由一个热方程控制,保持了UPPE方法的优点.与UPPE方法不同的是,GePUP方法的推导不依赖于Leray-Helmholtz投影算子的各种性质,并且GePUP表述中的演化变量无需满足散度为零的条件,因此数值近似Leray-Helmholtz投影算子的误差对精度和稳定性的影响非常透明.在GePUP方法中,时间积分和空间离散是完全解耦的,因此对这两个模块都能以“黑匣子”的方式自由替换.时间积分模块的灵活性实现了时间上的高阶精度,并使得GePUP算法能同时适用于低雷诺数流体和高雷诺数流体.空间离散模块的灵活性使得GePUP算法能很好地适应不规则边界.理论分析和数值测试结果都显示,相对于二阶投影方法,GePUP方法无论在精度上还是效率上都具有巨大优势.

关键词：不可压Navier-Stokes方程投影方法时空一致四阶精度无滑移边界条件广义投影算子压力Poisson方程

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

耗散粒子动力学处理复杂固体壁面的一种有效方法

引用

物理学报 2010年第11期59卷 7556-7563页

作者：刘谋斌常建忠中国科学院力学研究所水动力学与海洋工程重点实验室北京100190 中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室北京100190 中北大学机电工程学院太原030051

耗散粒子动力学(dissipative particle dynamics,DPD)作为一种介观尺度拉格朗日型粒子方法,已经成功地应用于微纳米流动和生化科技的研究中.复杂固体壁面的处理和壁面边界条件的实施一直是DPD方法发展及应用的一个障碍.提出了处理复杂... 详细信息

耗散粒子动力学(dissipative particle dynamics,DPD)作为一种介观尺度拉格朗日型粒子方法,已经成功地应用于微纳米流动和生化科技的研究中.复杂固体壁面的处理和壁面边界条件的实施一直是DPD方法发展及应用的一个障碍.提出了处理复杂固体壁面的一种新的方法.复杂固体区域通过冻结随机分布并且达到平衡状态的DPD粒子代表;所冻结的DPD粒子位于临近流动区域的一个截距内;在靠近固体壁面的流动区域中设置流动反弹层,当流动DPD粒子进入此流动层后反弹回流动区域.应用这种固体壁面处理方法对简单流动区域的Poiseuille流动和复杂多孔介质内的流动进行了分析.研究表明,这种新的固体壁面处理方法能够有效模拟复杂固体区域,准确实施壁面边界条件.

关键词：耗散粒子动力学固体边界处理介观尺度无滑移边界条件

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

格子Boltzmann方法中反弹格式隐藏误差的理论分析及数值模拟研究

格子Boltzmann方法中反弹格式隐藏误差的理论分析及数值模拟研究

引用

作者：董志强哈尔滨工业大学

学位级别：博士

过去三十多年,格子Boltzmann方法(LBM)已经发展成为计算流体力学领域中一种高效且实用的介观数值模拟方法。由于LBM具有边界条件易于实现、并行性较好、数值耗散相对较低和易于编程等优势,已经成功应用到微流动、壁湍流、多相流动和多... 详细信息

过去三十多年,格子Boltzmann方法(LBM)已经发展成为计算流体力学领域中一种高效且实用的介观数值模拟方法。由于LBM具有边界条件易于实现、并行性较好、数值耗散相对较低和易于编程等优势,已经成功应用到微流动、壁湍流、多相流动和多孔介质流动等涉及流固边界复杂流动问题的数值模拟中。反弹格式是目前LBM方法中最常用的边界条件处理方法,其通过重构边界点上的未知分布函数来实现宏观固体壁面上的无滑移边界条件。众所周知,内部流体节点上的格子Boltzmann方程,通过一阶Chapman-Enskog展开,可以恢复宏观Navier-Stokes方程。但是,边界点上由反弹格式所重构的未知分布函数可能与Chapman-Enskog展开结构不完全一致,这一问题及其可能带来的各种负面效应并没有被广泛认知和深入研究。因此,本文引入“隐藏误差”这一概念,用来描述反弹格式所引入的、与格子Boltzmann方程Chapman-Enskog展开不一致的误差。为了定量描述这些隐藏误差,首先需要深入理解LBM方法中介观分布函数与宏观Navier-Stokes方程中物理变量之间的本质关联。本文通过一种更直接的Chapman-Enskog展开方法,将介观分布函数表达成碰撞模型的松弛参数、宏观物理变量及其空间导数的函数,揭示了分布函数的内在结构。基于这种多尺度展开分析,推导了BGK、TRT和MRT三种不同碰撞模型下的介观分布函数结构。本文具体研究了两种常用反弹格式:离壁反弹格式和壁面反弹格式。通过将反弹格式重构的未知分布函数与理论推导的介观分布函数结构进行对比,从而发展了一套能够描述并识别隐藏误差的多尺度分析方法。由于隐藏误差仅在边界节点上引入,可能导致方法误差在流域内不连续的问题,本文提出误差分析需要考虑与二阶Chapman-Enskog展开保持一致,并由此定义隐藏误差。该方法极大地改善了类似分析的完整性和解释LBM各种内在问题的能力。为了进一步验证该理论分析方法的适用性和可靠性,对BGK、TRT和MRT三种不同碰撞模型下反弹格式所引入的隐藏误差进行了深度分析,并得到了对应的隐藏误差具体表达式。进一步地,从理论上预测了在均匀泊肃叶流动和非均匀流动中隐藏误差所导致的非物理滑移速度。从理论分析结果可以看出,碰撞模型中的松弛参数对隐藏误差的大小起着决定性作用,通过优化松弛参数的设置,可以有效地抑制或消除隐藏误差导致的负面效应。这一优化的碰撞参数设置虽然是从单向泊肃叶流动问题中推导出来的,但是本文证明在一定的物理限定条件下,它也可以被推广应用到非均匀流动中;所得到的理论结果表明局部滑移速度依赖壁面切向速度的法向二阶导数、网格分辨率和流动雷诺数。针对隐藏误差对粘性流动数值模拟的影响,本文对一系列经典二维粘性流动问题进行了数值模拟。在泊肃叶流动问题的数值模拟中,通过数值计算得到的滑移速度与理论预测结果完全吻合。在顶盖驱动方腔流动问题的数值模拟中,隐藏误差导致了压力场和涡量场的非物理振荡,这些非物理振荡的幅值和波及范围与碰撞模型中的碰撞参数设置密切相关。在方柱绕流的数值模拟中,隐藏误差导致了方柱后尾流区内尾涡脱落的物理频率模态无法被准确捕捉。根据上述数值模拟结果可以发现,BGK模型只能通过细化网格来减小隐藏误差的影响,而TRT模型则可以通过优化碰撞参数来消除隐藏误差。最后,通过比较采用两种不同反弹格式所得到的宏观统计量、Navier-Stokes方程的局部平衡和数值稳定性,讨论了隐藏误差对三维槽道湍流LBM数值模拟结果的影响。数值模拟结果证实了隐藏误差可以导致Navier-Stokes方程在边界节点上局部不平衡问题,这一问题严重影响壁湍流数值模拟的精度和数值稳定性,尤其在粗网格上使用离壁反弹格式时最为明显。在相同数值模拟条件下,采用壁面反弹格式能够获得相对稳定且符合物理的数值结果,这是因为壁面反弹格式所引入的隐藏误差相对较小。综上所述,本文针对反弹格式所引入的隐藏误差问题及其多重负面效应,开展了系统的理论分析和数值模拟研究,揭示了LBM方法中常见的数值问题,如非物理的滑移速度、网格尺度的压力和涡量噪声、Navier-Stokes方程的局部不平衡、整体的数值精度和数值稳定性降低等,与隐藏误差之间的内在联系。本项工作发展了一套描述隐藏误差的理论方法,并提出了降低和消除隐藏误差的理论途径,从介观角度解释了LBM方法中一系列长期令人困惑的数值问题,为LBM方法准确模拟复杂流动问题提供了重要的理论基础。本文提出将格子Boltzmann方程和反弹格式整合分析、协同考量的理论思路,为进一步完善LBM方法提供指引。

关键词：格子Boltzmann方法隐藏误差反弹格式 Chapman-Enskog展开无滑移边界条件

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

丁壩流場邊界效應之數值模擬研究

丁壩流場邊界效應之數值模擬研究

引用

作者：王永興中興大學

学位级别：碩士

本研究是以有限元素法模拟求解二维、稳定、不可压缩的黏性紊流流场。首先将水深平均连续方程式与动量方程式转换成有限元素模式，进行数值模拟的运算。由於元素大小不同及格点位置分布未能符合局部精度的需求，导致演算的误差，利用均... 详细信息

本研究是以有限元素法模拟求解二维、稳定、不可压缩的黏性紊流流场。首先将水深平均连续方程式与动量方程式转换成有限元素模式，进行数值模拟的运算。由於元素大小不同及格点位置分布未能符合局部精度的需求，导致演算的误差，利用均方根误差范数的定义，估算出每一个元素在求解过程中所产生的误差，并根据此误差量进行网格调整。网格调整的方式采用r型网格调整，即在不增加元素数目与不提高元素形状函数的自由度之条件下，重新分配元素大小及格点的位置，期望能调整至最佳的网格配置。本研究以上述数值方法探讨丁坝流场，边界设定分别采用可滑移(free slip)边界与无滑移(no slip)边界进行演算，并讨论均匀网格及网格自动化调整作运算之效益。为提高计算精度及效率，采用二次分区加密方式，提昇丁坝区之流场描述。数值模拟结果与前人研究的结果相比较，其无滑移边界模式的模拟结果较趋近真实流况，并进一步应用此模式模拟探讨在不同福禄数、雷诺数、曼宁系数，其对於丁坝後方回流区域的影响。

关键词：有限元素法丁壩網格調整無滑移邊界條件

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

线性化可压N-S方程边界层与高频振荡波干扰的渐近分析

线性化可压N-S方程边界层与高频振荡波干扰的渐近分析

引用

作者：陈龙上海交通大学

学位级别：硕士

边界层问题在物理、力学和工程等实际领域中是十分重要的。至今,绝大多数工作是对边界层现象进行实验分析和数值模拟,其数学理论是很欠缺的。近几年对于不可压缩Navier - Stokes方程的边界层问题得到了一些有意义的结果,但对于可压缩Nav... 详细信息

边界层问题在物理、力学和工程等实际领域中是十分重要的。至今,绝大多数工作是对边界层现象进行实验分析和数值模拟,其数学理论是很欠缺的。近几年对于不可压缩Navier - Stokes方程的边界层问题得到了一些有意义的结果,但对于可压缩Navier - Stokes方程的边界层问题的结果几乎没有。通过对这些理论的研究使我们能够对流体在边界层的运动有一个清晰的认识和把握,从而可以把这样的研究结果更好地应用在大量的工程领域中处理一些实际问题。本文讨论了在半空间中,带无滑移边界条件的线性化可压缩Navier-Stokes方程的边界层在粘性逐渐消失时和高频振荡波相互干扰的渐近行为。假定波长与粘性的平方成比例,利用多尺度分析我们得到:第一,外流的非振荡部分由线性化欧拉方程来描述;第二,外流中的振荡波沿与边界相切的特征场方向传播,其振幅满足一线性退化的抛物方程,其中二阶项来自线性化Navier - Stokes方程的粘性项;第三,在边界层中非振荡部分由线性化Prandtl方程来描述;第四,边界层中的振荡波由Poisson-Prandtl耦合方程组的初边值问题来描述。该结果说明了在高频振荡力作用下的线性化可压缩Navier - Stokes方程解的零粘性极限在远离边界时满足线性化欧拉方程,且振荡以线性几何光学在自由空间中的传播方式进行传播。Prandtl边界层和以前一样,但是振荡在边界附近的传播与边界层有一个相互作用。

关键词：线性化可压缩Navier-Stokes方程无滑移边界条件边界层振荡波渐近行为

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

介观传热的耗散粒子动力学基础研究

介观传热的耗散粒子动力学基础研究

引用

作者：肖自锋哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

对自然界的描述层次除了分子层次和宏观层次之外，还有介观层次。之所以选取介观层次来进行描述，是因为自然界中很多现象与介观结构、行为相关，如聚合物流变、嵌段共聚物介观相分离、悬浮液等等。耗散粒子动力学模拟（Dissipative Par... 详细信息

对自然界的描述层次除了分子层次和宏观层次之外，还有介观层次。之所以选取介观层次来进行描述，是因为自然界中很多现象与介观结构、行为相关，如聚合物流变、嵌段共聚物介观相分离、悬浮液等等。耗散粒子动力学模拟（Dissipative Particle Dynamics，DPD）即是基于这个层次。此外，DPD是基于粒子的一类方法，所以在模拟复杂流体领域有着先天的优势。标准DPD只能用于等温模拟，称为DPD-e模型。1997年经Espa ol和Avalos、Mackie改进之后才用于传热现象的模拟（Dissipative Particle Dynamics With Energy Conservation，DPD+e），当粒子不运动时，模型退化为HC-DPD（Heat Conduction In Dissipative ParticleDynamics）。本文基于以上模型，对一维、二维导热现象以及强制层流对流换热现象进行了模拟研究。本文主要工作内容：（1）使用HC-DPD研究了一维瞬态导热现象，验证了介观热扩散系数与宏观热扩散系数之间的理论关系式。使用该模型模拟了三种边界条件下二维导热现象，得到了与FLUENT软件一致的温度分布。（2）使用DPD+e研究了一维瞬态导热现象，在介观热扩散系数不变的情况下，得到了与HC-DPD一致的宏观热扩散系数。（3）使用DPD-e模拟了泊肃叶流动，成功地实施了无滑移边界条件，得到了与理论解一致的速度分布。（4）使用DPD+e模拟了强制层流对流换热，得到了其无量纲温度分布，并依此计算得到了与理论值一致的努歇尔数。

关键词：耗散粒子动力学导热无滑移边界条件强制层流对流换热

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

建议与咨询留下您的常用邮箱和电话号码，以便我们向您反馈解决方案和替代方法

时间限定

文献类型

馆藏选择

核心期刊

语言

文献类型

帮助

文字说明：

检索规则说明：

检索范例：

分类表

所选分类

限定检索结果

文献类型

馆藏范围

日期分布

学科分类号

主题

机构

作者

语言

请选择保存的检索档案：

请选择收藏分类：

通借通还

建议与咨询 留下您的常用邮箱和电话号码，以便我们向您反馈解决方案和替代方法

时间限定

文献类型

馆藏选择

核心期刊

语言

文献类型

帮助

文字说明：

检索规则说明：

检索范例：

分类表

所选分类

限定检索结果

文献类型

馆藏范围

日期分布

学科分类号

主题

机构

作者

语言

请选择保存的检索档案： 新增检索档案 确定 取消

请选择收藏分类： 新增自定义分类 确定 取消

通借通还

建议与咨询留下您的常用邮箱和电话号码，以便我们向您反馈解决方案和替代方法

请选择保存的检索档案：

请选择收藏分类：