【摘 要】
：
在国家数值风洞(NNW)工程项目的指导下,空间人工神经网络(SANN)模型被用于强可压缩湍流大涡模拟(LES)研究,其中流场的湍流马赫数分别为0.6、0.8、1.0.基于湍流的多尺度空间结构特性和人工神经网络方法发展的高精度空间神经网络(SANN)模型适用于不可压缩湍流和弱可压缩湍流.对于强可压缩湍流,流场中会出现激波结构,给大涡模拟带来了挑战.本文的研究结果表明:SANN模型适用于强可压缩湍流的大涡模拟.在先验分析中,SANN模型预测的亚格子应力和亚格子热流的相关系数超过0.995,远远高于梯度模型和近
【机 构】
：
南方科技大学 工学院 力学与航空航天工程系,深圳 518055;南方科技大学 粤港澳数据驱动下的流体力学与工程应用联合实验室,深圳 518055
论文部分内容阅读
在国家数值风洞(NNW)工程项目的指导下,空间人工神经网络(SANN)模型被用于强可压缩湍流大涡模拟(LES)研究,其中流场的湍流马赫数分别为0.6、0.8、1.0.基于湍流的多尺度空间结构特性和人工神经网络方法发展的高精度空间神经网络(SANN)模型适用于不可压缩湍流和弱可压缩湍流.对于强可压缩湍流,流场中会出现激波结构,给大涡模拟带来了挑战.本文的研究结果表明:SANN模型适用于强可压缩湍流的大涡模拟.在先验分析中,SANN模型预测的亚格子应力和亚格子热流的相关系数超过0.995,远远高于梯度模型和近似反卷积模型等传统模型;传统模型的相对误差大于30％,而SANN模型在这方面有很大的改进,相对误差低于11％.在后验分析中,与隐式大涡模拟(ILES)、动态Smagorinsky模型(DSM)、动态混合模型(DMM)相比,SANN模型能更精确地预测能谱、各类湍流统计特性以及瞬态流动结构.因此,基于湍流多尺度空间结构特性的人工神经网络模型加深了人们对强可压缩湍流亚格子建模的认识,同时可以服务于NNW工程的流体力学模型构造.
其他文献
计算流体力学(CFD)仿真软件是流体相关的数学物理知识和工程实践经验的数字化表达,是工业数字化转型的重要助推.然而,大型工业CFD软件研发难度极高,需要同时兼顾功能多样、系统稳定、性能优越、交互友好等特征.依托国家数值风洞(NNW)工程,研发出一款通用流场模拟软件NNW-FlowStar,并在航空、航天等工业部门大力推广使用.软件基于非结构有限体积求解方法和大规模并行计算技术开发,结合现代化软件工程思维设计,具备先进的数值方法、高效的计算效率和友好的用户操作界面,可满足各类复杂外形的高效气动模拟.独特的重
随着当下计算能力和存储性能的提升,流场数据产出的规模越来越庞大,针对流场数据的可视化应用对于硬件及软件算法的要求也随之提高.基于国家数值风洞(NNW)工程支持,主导设计并开发了高性能流场并行粒子追踪数据管理系统,帮助用户探索和分析大规模流场数据.该系统针对流场数据提供多种高效的数据管理方法,在超算集群上针对并行粒子追踪过程进行了数据预取优化与负载均衡优化.对于粒子追踪过程中产生的流线(或迹线)及进程工作记录数据,该系统支持用户在本地平台上进行性能诊断和分析.使用不同流场数据集开展的两个应用实例验证了该系统
高原湖泊是我国重要的淡水资源,具有高生态脆弱性的特点.本研究以珠江上游的高原湖泊抚仙湖为研究对象,分别调查了2014年丰水期和枯水期浮游生物群落动态,共检出浮游植物7门76种(属),浮游动物22种(属).从丰水期到枯水期,浮游植物群落由以金藻门为主转变为蓝藻—绿藻型或绿藻—蓝藻型;浮游动物群落以轮虫为主,但体型小型化.浮游生物多样性指数较低,群落结构较单一,较易受到外界条件影响.通过与20世纪80年代抚仙湖水体中营养盐水平、浮游生物类群以及太湖新银鱼引入的对比,发现高原湖泊的浮游生物群落结构易受外界影响,
作为一种地方性知识,生态法文化具有存在于一定地域空间、适用于特定主体人群、夹杂生态规范属性、体现“开放但不普适”的特征.为发挥西南民族地区生态法文化的“软法”治理优势,亟需明确其立足小农户经营、关注现实人地和谐、体现特色生计文化的价值取向,把握其在保护当地脆弱生态环境、传承生态保护地方性知识、弥补制定法实施不足的功能定位.这不仅为当地生态文明建设提供“成风化俗”的文化支撑,也为构建现代环境治理体系提供“软(法)硬(法)兼施”的法治保障.
2021年3月1日正式实施的《中华人民共和国长江保护法》,把“生态优先、绿色发展”写入法律,是一部囊括资源保护、污染防治、山水林田湖草一体化管理的流域性法律.文章分析该法诞生的时代背景及其为流域立法提供的实践经验,指出《中华人民共和国长江保护法》的实施将有利于处理环境保护与发展的关系;有利于统筹近期和远期的关系;有利于强化多领域、多要素的系统治理;有利于整体谋划上中下游、左右岸协同保护;有利于鼓励调动多元化、市场化治理的积极性.此外,文章详细分析了该法在生态环境方面的突出亮点.
综述了笔者所在研究团队在发展非结构网格紧致模板高精度有限体积方法方面的研究进展.非结构网格二阶精度有限体积方法在各类商用和自研计算流体力学(CFD)软件中得到了广泛应用.当进一步提高精度时,遇到的主要困难是高阶有限体积方法重构模板过大的问题.这已成为发展非结构网格高精度有限体积方法的主要技术瓶颈之一.近年来,为解决此问题开展了系统研究.基于首先提出的操作紧致性概念,先后提出了3种紧致模板高精度重构方法,包括紧致最小二乘重构、变分重构和多步重构.这些重构方法的共同特点是可在只包含面相邻单元的紧致模板上实施,
频繁的海洋倾倒活动以及倾倒物数量和种类的增加严重威胁到海洋生态系统的健康.随着经济社会的发展,我国海洋倾废需求日益增长,海洋倾废管理相关制度政策亟需完善.美国和英国作为较早进行海上倾废活动的两个国家,在海洋倾废管理、相关法律法规修订方面具有丰富的经验.本文通过梳理和比较美国、英国与我国在海洋倾废管理机制、法律法规、数据管理、现场监管、处罚标准、倾倒费用六方面的异同,对我国海洋倾废管理工作提出思考和建议,为新形势下我国海洋倾废管理工作提供参考.
生态环境的严重破坏是全球经济迅猛发展付出的沉重代价.工业革命以来特别是20世纪中叶,全球先后爆发了十大环境问题,成为破坏社会政治稳定和经济发展的重要诱因,严重威胁了人类社会的健康可持续发展,成为包括中国在内的世界各国都必须直面并亟待解决的重大社会现实问题.一直以来,我国解决环境问题主要依靠政府的权威与强制力,在取得环境保护重大成绩的同时,也衍生出不少的问题,既增加了政府管理的负担,也制约了环境治理的成效.如何使公民真正参与到环境治理之中,实现和保障公民环境权,提高环境治理效果的同时增强社会满意度,成为摆在
计算流体力学(CFD)基础理论方面的持续创新对数值模拟软件的功能拓展及推广应用具有十分重要的意义,国家数值风洞(NNW)工程在CFD相关的若干关键基础科学问题上开展了研究.简要综述了国内各参研团队近3年的研究进展,NNW工程在转捩与湍流模型及计算方法、多相多介质计算模型与方法、多物理场耦合计算模型与方法、高精度数值计算方法等方面形成了一系列阶段性的研究成果,建立了多种原创算法与模型.这些算法与模型中具有较高成熟度的将被集成至NNW工程的相关软件,并面向全国发布.
随着CFD技术的快速发展,CFD数值模拟软件在飞行器研制中得到广泛应用,并已渗透航空航天等诸多领域的各个阶段,发挥着越来越重要的作用.国家数值风洞(NNW)工程坚持边建边用的原则,通过集成结构力学、飞行力学、工程热力学、声学、光学、电磁学、多相流体力学等学科软件,在航空航天、交通运输、能源动力、环保减灾等领域发挥了积极作用.总结了NNW软件在高超声速飞行器边界层转捩、湍流、高精度方法等领域的应用成果以及在解决复杂流动干扰、动态稳定性和多学科耦合问题上的最新进展.通过案例展示,使相关从业人员了解NNW软件的