感受性問題以及射流二次破碎界面問題并行數(shù)值模擬.pdf

1、本文做了兩方面的工作:一是感受性問題;二是對二次破碎界面問題采用Level-Set方法進行了并行數(shù)值模擬和分析.感受性問題研究的是流體系統(tǒng)在外部擾動環(huán)境下的響應(yīng),本文做了綜述.并采用漸近分析方法,建立周期壓力驅(qū)動管壁存在幾何不規(guī)則時圓管Poiseuille流的感受性問題模型.建立問題的雙正交系統(tǒng),并應(yīng)用Chebyshev配點法對模型問題進行數(shù)值求解.分析可以知道,在流場的不同發(fā)展階段是由不同的模態(tài)起主導作用,所獲得的流場具有Leite(

2、1959)在試驗中觀察到的擾動流場在不同位置的非相似特性.在采用Level-Set方法對射流二次破碎問題界面進行捕捉過程中,本文試圖對Level-Set函數(shù)重新初始化的體積守恒方法進行改進,有針對性的設(shè)計了固定界面重新初始化方法,獲得了比目前廣為采用的Sussman,et al.(1996)的體積保持方法更為有效的體積保持效果.本文建立了射流二次破碎問題的不可壓縮流動界面數(shù)值模型,編制了計算程序,通過采用區(qū)域分解策略并應(yīng)用MPI并行編程

3、語言將之并行化.在高性能計算機(上海大學自強2000高性能并行計算機)對射流二次破碎問題進行數(shù)值模擬.在模擬液滴破碎的過程中,本文創(chuàng)造并采用本文7.2.2節(jié)中所描述的方法獲得滿足連續(xù)性方程,而且流線不穿越液滴的初始流場分布,并靈活應(yīng)用移動網(wǎng)格方法,改善了計算對區(qū)域的依賴性.對液滴破碎的計算獲得了射流二次破碎的三種模式:振蕩模式、包狀模式、剪切模式以及許多的中間過渡形態(tài),計算表明大的剪切速度和小的表面張力使射流的破碎傾向于剪切模式,當相對

4、運動較強時粘性的作用不明顯.密度比對液滴的破碎非常重要,密度比值大使各模式之間轉(zhuǎn)換的參數(shù)范圍變窄,這些結(jié)果與實驗的觀察結(jié)果一致;計算給出了破碎模式的參數(shù)變化圖,得到了振蕩模式,包狀模式,剪切模式等的分層分布特性.在相對運動較強時,液滴的破碎模式對對Re<,L>數(shù)不敏感,這些結(jié)果同實驗數(shù)據(jù)和他人的計算結(jié)果相比變化趨勢吻合;除了計算ρ<,l>/ρ<,g>=10的情形,本文還計算了ρ<,l>/ρ<,g>=100和ρ<,l>/ρ<,g>=100