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基于SIMPLE方法的平面叶栅湍流流场数值模拟

作　者: 龙双喜
导　师: 苏莫明
学　校: 西北工业大学
专　业: 航空宇航推进理论与工程
关键词: Navier-Stokes方程非交错网格湍流模型差分格式数值模拟
分类号: V211.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 217次
引　用: 4次
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内容摘要

本文给出了二维任意曲线坐标系下,以压力为主要求解变量对Navier-Stokes方程进行数值求解的方法,主要应用SIMPLE方法。并编制了二维叶栅湍流流场计算程序。本程序建立在完全守恒结构化的有限体积框架上,采用非交错网格布局,将所有变量存储于同一主节点上。为了消除采用非交错网格布局时出现的非物理性压力振荡现象,本文采用Rhie和Chow提出的“动量插值”方法。程序应用标准k-ε湍流模型来进行湍流的模拟,延迟密度被用在可压缩流动的计算中。针对计算高精度需要,纳入了适合非均匀网格、采用附加源项实现的QUICK格式。采用本文编制的程序,分别对不可压缩和可压缩叶栅流场进行了数值计算。计算结果与一些实验数据及文献中的结果相符较好。

全文目录

摘要  2-3
ABSTRACT  3-4
符号说明  4-8
第一章绪论  8-18
  1．1 计算流体动力学概述  8-15
    1．1．1 主要数值解法  8-10
    1．1．2 流动控制 N-S方程计算方法  10-12
    1．1．3 差分格式  12-13
    1．1．4 湍流模型  13-15
  1．2 叶轮机械 CFD研究现状  15-16
  1．3 本文研究目的与工作  16-18
第二章控制方程及其离散  18-27
  2．1 直角坐标系下的控制方程  18-23
    2．1．1 描写流体运动的控制方程  18-19
    2．1．2 Favre-Reynolds平均湍流流动控制方程  19-21
    2．1．3 控制方程的通用形式  21-23
  2．2 任意曲线坐标系下控制方程的转换和离散  23-26
    2．2．1 控制方程的转换  23-24
    2．2．2 控制方程的离散  24-26
  2．3 本章小结  26-27
第三章二维湍流流场计算的实现  27-49
  3．1 速度和压力修正方程  27-30
  3．2 k-ε湍流模型应用中的处理  30-37
    3．2．1 k-ε湍流模型的修正  30-34
    3．2．2 k-ε湍流模型近壁面的处理  34-35
    3．2．3 k-ε模型/壁面函数法数值计算中的注意事项  35-37
  3．3 对流-扩散项的差分格式  37-38
  3．4 扩展到音速流动  38-40
  3．5 非物理性压力振荡的消除  40-43
  3．6 代数方程组的求解方法  43-45
  3．7 边界条件  45-46
  3．8 流场迭代求解收敛的判据  46-47
  3．9 流场SIMPLE方法计算步骤  47-48
  3．10 本章小结  48-49
第四章对流项高阶格式及其实施  49-60
  4．1 对流项的差分格式  49-51
  4．2 QUICK格式实施方法的优化  51-55
  4．3 非均匀网格中的QUICK格式  55-58
  4．4 高阶格式的实施  58-59
  4．5 本章小结  59-60
第五章程序介绍及算例计算  60-71
  5．1 程序简单介绍  60-61
  5．2 算例计算及分析  61-70
    5．2．1 二维压气机叶栅不可压缩流动  62-65
    5．2．2 双圆弧叶栅亚音速、跨音速流动  65-70
  5．3 本章小结  70-71
第六章结论及展望  71-73
  6．1 结论  71-72
  6．2 展望  72-73
攻读硕士期间发表的学术论文  73-74
致谢  74-75
参考文献  75-82

基于SIMPLE方法的平面叶栅湍流流场数值模拟

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