基于预处理技术的微可压缩液体流场模拟方法

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一般情况下,液体流动可近似作不可压缩流场处理。压力修正法是求解不可压缩流场的最常用的方法;也有学者提出采用预处理技术,利用时间推进法进行不可压流场的求解。但是真正的不可压流体是不存在的,如果将液体工质看作可压缩流体,采用常规的时间推进法求解这类问题,一般很难得到收敛解。其原因在于水的音速相当高,一般流体机械内的流速相对其音速很小,方程组的对流项系数矩阵具有很强的刚性。通过引入预处理矩阵,改变方程组的特征值,使对流项系数矩阵的特征值处于同一量级,从而可以达到消除刚性与加速计算收敛性的目的。 本文以水为工质,考虑低速流动时水的微压缩性,通过以密度和压力为原始变量的预处理技术,采用时间推进方法,进行流场模拟。利用水和蒸汽的热力学性质状态参数关系,由压力和密度求解流场模拟过程中所需的其他状态参数,以封闭可压缩的流体力学方程组。对水中的NACA0015翼型绕流、低雷诺数的圆柱绕流和NACA0012翼型振荡绕流问题的模拟表明:本计算方法能够较好地模拟水中的低速流动问题。
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