车辆会车时非定常流的数值模拟

潜水式贯流泵导叶特性非定常流场的数值模拟
付强;王振伟;朱荣生;燕浩
【期刊名称】《中国农村水利水电》
【年(卷),期】2012(0)5
【摘要】采用RNGk-ε湍流模型和滑移网格技术,对无导叶、直导叶、弯导叶潜水式3种不同方案下的贯流泵进行非定常数值模拟,得到了不同工况下监测点的压力脉动情况。

研究表明:3种方案下潜水式贯流泵的有效扬程相差不大,弯导叶式贯流泵的效率较高,且具有较好的出口速度流线分布规律;3种不同方案均在叶片进口处压力脉动幅值最大,导叶整流作用减小了由叶轮旋转产生的压力脉动,且导叶形状不同相应的压力脉动也不同,弯导叶的整流效果较好。

【总页数】5页(P109-112)
【关键词】潜水式贯流泵;导叶;非定常数值模拟;压力脉动;非设计工况
【作者】付强;王振伟;朱荣生;燕浩
【作者单位】江苏大学流体机械工程技术研究中心
【正文语种】中文
【中图分类】TV693
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连续交通流模型及数值模拟[摘要]本文对现有的交通流宏观模型进行了研究，总结了各种模型的思想、优缺点以及适用条件，在此基础上，选取了Payne 模型离散格式进行数值模拟，选取了某段高速公路的交通流作为模拟对象，展现了Payne 模型模拟交通流的可行性。

[关键字] 连续交通流；离散格式；数值模拟0 引言交通流理论研究加深了人们对复杂多体系统远离平衡态时演变规律的认识，促进了统计物理、非线性动力学、应用数学、流体力学、交通工程学等学科的交叉和发展等多学科的交叉渗透和相互发展。

交通流理论研究的对象是离散态物质，是一个复杂的非线性体系，对这类物质运动规律的描述，尚无成熟的理论。

在宏观的连续流模型中，交通流被比拟为连续的流体介质，即将流量、速度和密度等集聚变量视为时间和空间的连续函数。

模型包含时间和空间的状态方程，考虑了车辆的加速度、惯性和可压缩性，能够合理准确描述交通流的动态特性，相比微观模型有更大的优势。

连续流交通流模型通常用密度（k ）、速度（u ）、流量（q ）三个变量来描述[1]。

1 连续交通流模型1.1 LWR 模型1955年，Lighthill&Whitham 提出了第一个交通流的流体力学模型——流体运动学模型[2]，随后P.I.Richards 独立地提出了类似的交通流理论。

LWR 模型用k(x,t)和u(x,t)表示t 时刻位于x 处的交通流密度和平均速度，他们满足流体力学的连续方程：(),k q g x t t x∂∂+=∂∂ （1-1） 此方程反映了车辆数守恒，其中g(x,t)是流量产生率，对没有进出匝道的公路，g(x,t)=0， 对进口匝道，g(x,t)>0，对出口匝道，g(x,t)=0。

k 为交通密度，也称为交通流量；x ，t 分别为空间测度和时间测度。

设u 为空间平均速度，则存在以下关系：q k u =⋅ (1-2)对于平均速度u(x,t)，假设平衡速度——密度关系：()(,)(,)e u x t u k x t = (1-3)以上3个方程构成了完整的一阶连续交通流模型，LWR 模型的优点是简单明了，可以采用流体力学和应用数学中的成熟工具进行分析，而且可以描述诸如交通阻塞形成和消散之类的交通现象，但是，由于该模型的速度是由平衡速度密度关系决定，并且没有考虑加速度和惯性影响，因此不适用于描述本质上处于非平衡态的交通现象，例如车辆上、下匝道的交通、“幽灵式”交通阻塞、交通迟滞、时走时停的交通等。

1.1 钝体绕流概述及研究意义 .............................................................................1 1.2 圆柱绕流研究现状 .........................................................................................2
1.2.1 圆柱绕流机理 ......................................................................................2 1.2.2 圆柱绕流的国内外研究进展 ..............................................................9 第 2 章 软件概述 .....................................................................................................11 2.1 GAMBIT 简介 ................................................................................................11 2.2 FLUENT 软件简介 .........................................................................................12 2.2.1 模拟能力 ............................................................................................12 2.2.2 求解步骤 ............................................................................................13 2.2.3 求解方式 ............................................................................................13 2.3 Tec plot 后处理软件......................................................................................14 第 3 章 圆柱绕流的非定常数值模拟 .......................................................................15 3.1 湍流模型以及数值模拟的方法 ...................................................................15 3.2 湍流的基本方程 ...........................................................................................17 3.3 圆柱数值模拟步骤与方法 ...........................................................................17 3.3.1 网格的划分即计算区域的离散 ........................................................18 3.3.2 边界条件与收敛准则 ........................................................................19 3.3 对数值模拟结果的分析 ...............................................................................21 3.3.1 计算结果云图显示 ............................................................................21 3.3.2 圆柱绕流的阻升力系数的确定与分析 ............................................26 第 4 章 结论及展望 ...............................................................................................27 参 考 文 献................................................................................................................28 致 谢..........................................................................................................................29

水下高速航行体非定常空化流场数值计算水下高速航行体非定常空化流场数值计算指的是对水下高速运动的物体在水下运动过程中，由于流体的流动对物体表面造成的压力快速下降，导致局部呈现出气体泡沫的现象，从而影响物体的运动性能。

这一现象被称为空化，对于水下高速航行体的设计和性能评估非常重要。

为了准确计算水下高速航行体的非定常流场，可以采用计算流体力学（CFD）方法。

CFD方法通过数值解非定常三维Navier-Stokes方程组，可以得到物体表面的压力分布、速度分布等流场参数。

首先，需要建立水下高速航行体的几何模型。

可以使用CAD软件绘制物体的外形，然后进行网格生成。

在网格生成过程中，需要控制网格的单元尺寸和网格密度，以保证计算的准确性和效率。

接下来，需要设置流场的边界条件。

由于水下高速航行体在运动过程中，会在物体表面引起空化，因此需要将空化现象考虑在内。

可以将空化区域设置为气泡形状，并设置相应的初始条件和边界条件。

然后，需要选择适当的求解算法和数值模型。

对于水下高速航行体的非定常流场计算，可以采用隐式求解方法和准确的物理模型。

常用的数值算法包括有限体积法和有限元法。

在进行数值计算之前，需要对计算条件进行设定。

包括速度、气泡形状、入射角度等参数设置。

这些参数的选择需要根据实际情况和设计要求进行。

最后，进行数值计算并分析结果。

通过求解流场的非定常Navier-Stokes方程组，可以得到水下高速航行体在不同时间步长下的流场分布。

通过分析和比较这些结果，可以评估物体的空化问题，并进行相关的设计优化。

总之，水下高速航行体的非定常空化流场数值计算是一个复杂的工程问题，需要综合应用多学科的知识和技术。

通过合理的建模和参数设置，以及准确的数值计算方法，可以有效地模拟和分析水下高速航行体的空化流场现象，为相关设计和性能评估提供可靠的数据支持。