陈炎
- 作品数：12 被引量：51H指数：5
- 供职机构：清华大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家高技术研究发展计划国家重点实验室开放基金更多>>
- 相关领域：理学机械工程更多>>
- 轴流泵叶轮内部流场大涡模拟及分析被引量：10
- 2009年
- 本文将大涡模拟与基于特征线的有限元分离算法相结合,对轴流泵叶轮内部流场进行了数值分析。为验证算法的准确性和可靠性,对NACA0012翼型在雷诺数Re=800下且攻角为20°时的绕流流动进行计算,成功得到了该流动的双解,计算值与直接数值模拟结果相符。大涡模拟计算得到的轴流泵外特性曲线与y试验数据基本吻合,特别在偏离工况下能较好地反映泵的能量特性,表明大涡模拟有较好的工程应用前景。分析了叶轮的进出口流场速度分布及叶片表面的压力脉动,发现小流量工况时叶轮轮缘附近存在叶道涡和较强的压力脉动,此现象与导水锥段收缩流道造成的叶轮进口轴向速度非均匀分布有关。
- 梁开洪曹树良陈炎祝宝山
- 关键词：大涡模拟轴流泵压力脉动叶道涡
- 入流角对圆截面90°弯管内高雷诺数流动的影响被引量：14
- 2009年
- 分析了圆截面弯管内部流动规律。将大涡模拟与基于特征线的分离算法相结合,在雷诺数Re=6×104下,对弯曲段中心线量纲一曲率半径为1的90°圆截面弯管流动进行有限元数值模拟,研究入流角对二次流、分离、偏流及流动阻力的影响,入流角度的范围为-16°至16°。结果表明:负入流角会削弱二次流强度,但增强了偏流度和弯管内的流动分离;正入流角的效果相反。与二次流相比,偏流是造成弯管损失的更重要因素。弯管损失在正入流角下具有极小值。
- 梁开洪曹树良陈炎祝宝山
- 关键词：大涡模拟有限元法圆截面偏流
- 动态网格生成及流固耦合数值模拟研究
- 陈炎
- 关键词：流固耦合水力机械
- 结合自适应网格的基于特征线方程的分离算法被引量：1
- 2009年
- 提出一种新的网格自适应方法:在需要加密的网格单元中心加入新结点,并对加密后的相邻三角形网格单元进行公共边变换,构成新的网格单元.与传统的在网格边界中点加入新节点的自适应方法相比,新方法可以更加灵活地控制网格密度,加密后的网格继承原先的网格质量不发生畸变,并且算法编程简便,容易实现.将自适应网格生成方法和基于特征线方程的分离算法相结合,对空腔内不可压缩黏性流动进行了计算.在特征线方向上进行时间步离散,动量方程求解过程中采用非增量型分离算法.计算中,把求解变量梯度值作为判定准则,在变化剧烈的区域进行网格局部加密.计算结果表明该组合算法有很好的计算精度,并有效减少了计算时间和存储量.
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- 关键词：自适应网格
- 温度体动网格模型中控制参数的研究被引量：4
- 2010年
- 采用调整导热系数和源项分布的方式,对温度体动网格模型所生成的网格品质进行控制.温度体动网格模型将运动边界的位移虚拟为求解域的温度边界条件,以流体能量方程或固体导热方程作为控制方程,通过选取不同的导热系数或源项分布可以得到适合不同求解问题需要的温度分布,并将求解得到的网格节点的温度作为其动态位移量.采用温度体动网格模型计算平动、三维旋转运动、柔性体运动等流固耦合计算中可能涉及的动网格算例.结果表明,在计算效率和生成网格的品质方面,与已有的动态网格生成方法相比,具有较大的优势,可以有效解决流固耦合数值模拟中存在的动态网格生成难题.
- 陈炎曹树良梁开洪祝宝山
- 关键词：流固耦合动态网格
- 基于特征线方程N-S方程非增量型分离算法
- 2009年
- 为克服传统有限元方法求解流场时由于对流项占优而引起的求解振荡和基函数选择困难的问题,推导了基于特征线方程的粘性不可压N-S方程的增量型和非增量型分离算法的公式及求解步骤,并讨论了两者的Babuska-Brezzi条件.沿着特征线方向,N-S方程的对流项消失,方程矩阵是自伴随矩阵,可以自动满足有限单元法中能量泛函最小的要求,并可以给出合理的粘性耗散项.动量方程的求解采用非增量型分离算法,压力和速度可以采用任意阶次的插值函数,离散后的方程自动满足Babuska-Brezzi条件.为验证算法的可靠性,采用T3P3空间等阶次U-p单元计算了方柱绕流.结果表明:基于特征线方程的非增量型分离算法可以很好地应用于粘性不可压流场的计算,与目前流行的其它方法相比,该算法有明显的优势.
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- 关键词：计算流体力学有限元方法方柱绕流
- 基于温度体动网格方法的微弯薄翼振动问题被引量：3
- 2010年
- 为研究微弯薄翼转轮在运行过程中存在的振动问题,发展基于温度体动网格模型的流固耦合算法。流体控制方程采用任意拉格朗日—欧拉方法描述下的基于特征线方程的分离算法求解,时间域采用特征线方程进行离散,动量方程采用非增量型分离算法求解。在每个时间步上采用温度体模型生成动态网格,并传递边界条件。温度体动网格方法将边界处的节点位移映射为求解域的温度边界条件,采用固体导热方程作为控制方程求解得到内部节点温度,并将其作为节点的动态位移。数值方法模拟转轮运行在工作攻角时,翼型振动存在的连锁区域。并对连锁区域的范围,涡脱落特性和翼型发生自激振动的可能性进行研究。作为对试验数据的补充,数值模拟还预测了运行在工作攻角附近情况下的连锁区域。
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- 关键词：旋涡脱落自激振动
- 结合前沿推进的Delaunay三角化网格生成及应用被引量：12
- 2009年
- 采用一种新的混合网格生成方法,生成复杂区域的非结构化网格.结合前沿推进法和Delaunay三角化两种非结构网格生成方法的特点,在边界处采用前沿推进法进行三角形初始网格的生成,在边界区域内部采用Delaunay三角化方法自动生成内部节点.分析表明,该算法简化网格生成过程,能够快速有效地生成非结构化网格.在计算时间以及网格的均匀性方面与其他方法相比具有一定的优势.最后,用混合网格生成方法生成方柱绕流的计算域网格,并运用基于特征线方程的分离算法进行流场计算.
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- 关键词：DELAUNAY三角化
- 基于温度体模型的动网格生成方法及在流固耦合振动中的应用被引量：8
- 2010年
- 提出温度体模型动网格生成方法,并将其应用于流固耦合算法,生成物体振动过程中的动态网格。温度体模型动网格方法将运动边界的位移映射为求解域的温度边界条件,以流体能量方程或固体导热方程作为控制方程求解得到计算域内的温度分布,将求解得到的温度分布作为网格节点的动态位移。基于温度体模型的动网格方法物理意义清晰,算法实现简单,能够快速而有效地生成高品质的动态网格,特别在边界位移大的情况下与其他网格生成方法相比有较大的优势。最后采用流固耦合有限元算法求解了定浆式轴流泵强迫振动过程中连锁特性和柱体由于旋涡脱落诱发自激振动两个工程问题。其中流场采用基于特征线方程的分离算法进行求解,固体场采用Newmark方法进行求解,在计算过程中采用温度体模型生成动态网格。结果表明该发展的算法性能优异,能有效解决流固耦合中的振动问题。
- 陈炎曹树良梁开洪祝宝山
- 关键词：动态网格流固耦合自激振动
- 射流放水阀动态关闭过程研究被引量：5
- 2009年
- 射流放水阀是水电站和水坝放水系统中广泛应用的流量控制装置。目前关于射流放水阀的数值模拟均为静止状态下的流场分析,运动状态下的流场数值模拟还未见报道。本文采用温度体模型和重叠分区背景网格方法生成射流阀动态关闭过程中的计算域网格,首次采用数值模拟方式对其动态过程进行研究。数值模拟结果显示,射流阀流量与开度呈近似线性变化规律,但在大开度和小开度范围内,流量随开度的变化较为平缓。水流经阀针后发生分离,在其背部形成主流区、剪切层区和回流区。在阀针外缘处、阀壳喉部及阀针后侧的压力远远低于阀针头部及正面压力,将导致这些区域发生汽蚀。数值模拟结果与实验观测到的现象非常吻合。
- 陈炎曹树良梁开洪祝宝山
