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一种非连续流场的数值模拟方法的提出和应用

李清野  肖箭  宋学官  
【摘要】:在计算流体力学(CFD)的瞬态模拟中,流场的连续性是一个重要的先决条件。然而,连续的流场在某些条件下会被分离,例如从阀门打开到重新关闭的过程。现有的方法通常会留下一个狭窄的空隙来近似完全关闭的状态,这将引入一个偏差。为了解决这个问题,文中提出了一种全关闭的数值模拟(Full Closing Numerical Simulation,FCNS)方法来解决非连续流场(Discontinuous Flow Field,DFF)和连续流场(Continuous Flow Field,CFF)之间的数值模拟问题。该方法应用MATLAB作为服务器会话与Fluent通信,以自动调用Fluent的文件并自动执行基于文本的用户界面(Text-based User Interface,TUI)命令。径向基函数(Radial Basis Function,RBF)被用来构建流场变量与网格节点坐标之间的关系,从而实现从DFF到CFF的数据传输。当物理量达到设定值时,通过在MATLAB程序、Scheme语言和用户自定义函数(UDF)之间传递变量,实现瞬态计算的自动停止。基于这种方法,对一个闸阀的二维模型进行了动网格的瞬态模拟,模拟了阀门从开启到关闭的过程,通过这种方法得到了阀门内的速度分布和压力分布,使用FCNS方法使从DFF到CFF的动态数值模拟成为可能。

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