不同代数方程求解方法收敛速度的比较及对算法健壮性的影响分析

来源 :中国工程热物理学会2004年流体机械学术会议 | 被引量 : 0次 | 上传用户:bujifangzong
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本文将ADI、SIP及Krylov子空间法中的TFQMR、BiCGSTAB方法实施于SIMPLER算法,作为其内迭代求解方法,比较了代数方程不同求解方法的收敛速度,并分析了它们对算法健壮性的影响;发现:实施不同的内迭代方法,SIMPLER算法在健壮性上会表现出很大的差别,所以算法的健壮性可以通过对代数方程求解方法或求解方法中部分参数的调整而获得有效地调节.
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本文针对一些缺乏临界参数的有机物,提出采用基团法估算p、V、T,并且由此来推算(3C)值.这样,就可以用(3C)作为筛选材料(或药物)的一个特有的准则;物质的(3C)越大,则它的分子活性越强,人们完全可以根据(3C)值对物质活性进行检验并确定物料的用途.
本文利用粒子图像速度场仪(PIV),对多翼式离心风机蜗舌附近速度矢量场做了详细的变工况测量及分析,同时应用CFD软件对实验风机进行了整机数值模拟,研究不同工况下蜗舌附近流场的变化规律.本文研究表明:在不同工况下风机出口处均存在回流;蜗舌附近的主要流动特征由其周围滞止区的影响范围所决定;小流量工况下靠近蜗舌处的叶片吸力面出口位置存在明显的回流.
空化流动涉及到了紊流、质量传输、可压缩性和非定常等多种复杂流动现象,为了更准确模拟和分析空化现象,本文采用了一种基于均相平衡模型的空化流动模型.基本方程采用了N-S方程;采用了液相的传输方程;空化模型采用了Kunz等提出的汽液质量转换模型.紊流封闭采用了标准的κ-ε紊流模型.稳定流动计算采用了扩展的SIMPLE压力修正方法,非稳定计算采用了PISO算法.为了评价上述模型与计算方法,分别计算了绕射流
气动系统的充放气过程中气体状态的变化是个多变过程,传统的做法是按绝热过程(多变指数为1.4)或等温过程(多变指数1.0)处理.以较大容积的容器和较小管长的气管组成的气动系统的充放气过程为研究模型,提出分段处理多变指数的研究方法来研究其多变指数;考虑系统内气体和外部环境之间的传热对气体状态的影响,提出传热系数随着气体的温度和压力的变化而变化,用实测的压力和温度给出一种新的传热系数模型.
在分析海底矿物质输送泵国内外现状的基础上,提出了适合海底矿物质输送的高速双流道离心泵设计方法,并研制了样机XNB300-25型双流道泵.XNB300-25型泵的水力试验结果及现场运行,表明该泵不仅具有优越的水力性能,而且还具有良好的通过能力和耐磨性能,也表明了本文提出的海底矿物质输送泵的方案设计是可行的.
本文对一个跨音速两级风扇动叶顶部间隙流动进行了详细的数值模拟,并与无间隙条件下的流动情况进行对比.计算结果表明:间隙的存在使得在动叶顶部形成泄漏涡;间隙在较小范围变化时,压气机的流量以及等熵效率受其影响不大,但是当间隙达到临界值时,间隙增大,压气机性能急剧下降.
本文提出了一种能消除泵站水泵吸水管内漩涡和流动分离的圆锥形防涡装置,为了验证该装置的有效性,建立了泵站水泵进水池和吸水管内三维湍流流场的数学模型,根据分区划分网格的思想,构造了任意形状的泵站水泵进水池和吸水管的贴体计算网格,编制了泵站水泵进水池和吸水管内三维湍流场数值模拟的计算程序,计算了无圆锥形防涡装置和有圆锥形防涡装置时,水泵进水池和吸水管内三维湍流流场,结果显示该圆锥形防涡装置能有效消除水泵
应用三维湍流计算方法和试验手段,对采用了新型三维导叶的混流式模型水轮机进行了研究.数值计算中,采用了全三维全流道的湍流计算方法,基于标准κ-ε湍流模型和SIMPLEC数值方法,从锅壳进口到尾水管出口,包含所有流道在内的整体一次完成计算,得到速度场和压力场的分布,分析了不同导叶形式对水轮机流动的影响.通过试验分析了模型水轮机的能量特性和压力脉动情况.
采用雷诺应力模型对旋风分离器环形空间内的强旋湍流流动进行了数值模拟,重点分析了顶板和升气管附近的局部二次涡.数值模拟结果与实验对比表明雷诺应力模型对环形空间内的强旋流动有良好的预报精度.旋风分离器环形空间不仅在顶板下存在有二次涡,而且在升气管外壁附近还存在有局部二次涡,局部二次涡的尺度比较小,而且沿周向有变化,呈现非轴对称分布.
本文对福建省水口电站带裙边轴流转桨式水轮机进行了全流道三维定常湍流计算,完成了200个工况点的计算,预测了水轮机的能量性能和空化性能,绘制了转轮在不同桨叶下的定桨特性曲线,在此基础上得到了水轮机运行特性曲线.计算程序以雷诺时均连续性、N-S方程作为控制方程.选用标准κ-ε双方程湍流模型使方程组封闭.数值求解通过SIMPLEC算法实现速度、压力的分离求解,离散差分格式具有二阶精度.