数值计算与工程仿真 第十期

第1卷第10期数值计算与工程仿真Vol.1No.102006年4月NumericalCalculationandEngineeringSimulationApr,2006—1—清洁能源网版权所有《数值计算与工程仿真》改版公告清洁能源网——计算流体力学应用与工程仿真技术讨论区经过三年多的发展，已经成为本领域内具有一定影响力的专题网络论坛。而其内部交流刊物《数值计算与工程仿真》电子期刊在广大会员的支持和鼓励下也已经成功发行了九期，该期刊已经成为广大从事数值仿真的朋友共同学习，交流信息和沟通思想的一个重要平台。通过网络期刊，我们可以使一个共性的问题被完整而详细的得到解释与记录；通过网络期刊，我们可以使讨论中出现的问题得到及时地总结与固化，从而使不同的人，可以方便快捷的找到他所关心的问题；通过网络期刊，我们可以使不同的人的经验与总结聚集在一起，从而使更多的人能够分享到这种经验及总结，以及轻易解决相同问题后的喜悦和欢愉。因此得到了广大讨论区会员朋友的喜爱和支持，他们也都踊跃投稿，为网络期刊的发展做出自己的一份贡献。但是随着论坛的发展壮大和讨论的深入，我们的杂志也亟待迈向更高的目标。为了拓宽交流对象和讨论的内容，让更多的人参与到我们的学术讨论中来，使《数值计算与工程仿真》真正地成为我们科研和学习的良师益友，也为了更好地体现我们的办刊宗旨，切实提高国内CFD的应用水平。我们将从第十期开始对期刊进行全面改版，关于改版后的具体说明见下文。一、栏目设置基于我们的办刊宗旨，栏目设置和内容选择力求实用性强、经验性强、工程性强。我们除根据前几期的成功经验，继续选择紧密围绕大家关心的典型问题和共性问题展开外，每期还计划收录一些经典算例和对论坛上会员提出的经典问题和答案的整理。同时，改版后的期刊将增加基础理论，名师风采以及软件介绍等栏目，使期刊内容更丰富，更正规。栏目栏目内容基本概念基础性概念，理论专家专访专家简介，及专家从事领域、专家推荐文章企业动态（软件介绍）企业仿真部门概况，软件昀新进展特约稿件对外约稿论坛集萃整理论坛讨论有深度的精华贴算例分析某个问题计算过程中的经验总结理论进展（文献翻译）介绍理论上的研究进展第1卷第10期数值计算与工程仿真Vol.1No.102006年4月NumericalCalculationandEngineeringSimulationApr,2006—2—清洁能源网版权所有由于改版后刊物增加了“特约稿件”的栏目，主要发表向论坛会员的约稿。所以本刊欢迎内容完整、成体系且格式严谨的稿件，我们同时欢迎一些经验、体会、心得类的文稿或者是针对一个算例的分析与讨论。我们对文章格式没有很严格的要求，篇幅以清楚阐述和说明问题为要，大家可以总结自己计算过程中积累的经验﹑解决问题的方法及思路。欢迎所有清洁能源网——计算流体力学应用与工程仿真技术讨论区的会员踊跃投稿。投稿内容可包括：一：有关网格生成的问题在PHOENICS如何做出理想网格，GAMBIT中各种网格的适用范围﹑划分方法，不同网格对同一个模型计算结果的不同影响，网格质量问题的探讨等。二：边界条件的选取如入口边界条件中速度入口的适用范围，各种参数的定义，湍流中近壁面边界条件的处理等。三：各种计算模型的选取如气固两相流模型的选取，湍流模型的选取等。四：后处理问题如后处理软件的使用，计算软件本身所具有的后处理功能的介绍等。五：运行过程中出现问题的解决如关于收敛问题的探讨，包括收敛的判断方法﹑松弛因子调整等。再如，燃烧中的点火问题，初始化流场对计算的影响等。六：算例分析对典型算例进行分析，包括计算结果﹑选用的模型﹑各种参数的选取等。七：UDF实战经验使用UDF的过程及经验总结。八：其它这方面选材就比较自由，可以是在网上看到的大家都比较关心的问题的讨论等，但是必须经过细致的整理，此外，还包括学习计算软件时切实的心得体会等。二、关于刊物提供形式本刊作为论坛的内部交流，仅在本站会员范围内发行。为了让更多的会员朋友阅读到我们的期刊，改版后的期刊订阅方式将由原先的认证会员制改为订阅制。清洁能源网——计算流体力学应用与工程仿真技术讨论区的会员只要向我们提供具体真实的个人资料，都可以订阅该期电子刊物。第1卷第10期数值计算与工程仿真Vol.1No.102006年4月NumericalCalculationandEngineeringSimulationApr,2006—3—清洁能源网版权所有本刊初步定于每月中旬出刊，考虑注重实用价值、沟通速度和降低成本，本刊只提供PDF电子文档，文档通过Email发送。为鼓励广大注册会员的投稿积极性，本刊为会员作者提供稿酬，稿酬根据文章质量而定。三、关于《数值计算与工程仿真》编委会本刊主要技术依托单位为哈工大燃烧工程研究所工程计算与仿真研究室，编辑人员均为从事工程计算流体力学和数值模拟研究且对商业CFD软件有一定计算经验的博士、硕士研究生。清洁能源网2006年3月20日第1卷第10期数值计算与工程仿真Vol.1No.102006年4月NumericalCalculationandEngineeringSimulationApr,2006—4—清洁能源网版权所有目录〔基本概念〕流体的粘性和无粘流体...............................................5扩散项离散.........................................................7边界层............................................................10〔算例分析〕空气雾化喷嘴数值模拟的算例分析....................................13四角切圆锅炉炉内燃烧过程模拟分析..................................18关于细长管道两种网格划分的比较....................................26〔论坛集萃〕关于DPM模型的讨论关于DPM模型计算时injection的坐标设定..............................32关于DPM模型如何设置离散相迭代计算的参数的讨论.....................33如何激活DPM模型中的其他颗粒类型...................................34关于DPM模型使用的前提限制.........................................34关于particaltracking的计算分离效率的讨论.........................35关于DPM模型适合使用哪种求解器的讨论。.............................35关于DPM模型中particle位置的讨论。.................................36关于NumberOfContinuousPhaseIterationsPerDPMIteration参数设置以及颗粒群昀大半径的讨论............................................37〔理论进展〕再燃过程的扩展简化机理............................................40〔专家介绍〕周力行老师简介....................................................41第1卷第10期数值计算与工程仿真Vol.1No.102006年4月NumericalCalculationandEngineeringSimulationApr,2006流体的粘性与无粘流体1流体的粘性粘性（viscosity）是流体内部发生相对运动而引起的内部互相作用。流体在静止时虽不能承受切应力，但在运动时，对相邻两层流体间的相对运动，即相对滑动速度是有抵抗的，这种抵抗力称粘性应力。流体所具有的这种抵抗两层流体间相对滑动速度，或普遍说来，抵抗变形的性质，称为粘性。虽然流体在流动时才表现出粘性，而在静止时不呈现粘性。但是粘性是流体的固有属性之一，它的大小依赖于流体的性质，并随温度、压强等变化。2粘性力产生的原因粘性应力产生的原因，必须从分子的微观运动来加以说明。概括地说，阻碍相对运动的粘性力是由分子间的互相吸引力和分子不规则运动的动量交换产生的阻力的组合而成。a）分子间吸引力产生的阻力：当相邻的两液层要产生相对运动时，必然要破环原来分子间的平衡状态，引起相邻分子间距的加大，这种间距的加大使分子间的吸引力明显的表现出来，即快速运动的分子层拖动慢速的分子层使其加快运动，而慢速运动的分子层反过来阻滞快速层的运动，这种互相作用的结果，宏观上表现为粘性力。b）分子不规则运动的动量交换产生的阻力：当流体定向或不定向的流动时，由于分子总在不规则的运动，总会由分子层与层间的跳跃迁移，这种迁移的结果不可避免地将导致动量交换。这样由于分子不规则运动所形成的动量交换也会形成彼此牵制的作用力，宏观上表现就是粘性力。3.粘性应力的计算牛顿通过做大量的实验，总结出“牛顿内摩擦定律”，或称牛顿切应力公式，dyduμτ=。式中τ为粘性应力，比例系数μ通常称为粘性系数，它是流体粘性大小的一种度量。可见粘性应力的大小与粘性系数及速度梯度成正比。我们把符合牛顿切应力公式的流体称为牛顿流体，一般气体和分子结构简单的液体都是牛顿流体。不符合该式的流体称为非牛顿流体。—5—清洁能源网版权所有第1卷第10期数值计算与工程仿真Vol.1No.102006年4月NumericalCalculationandEngineeringSimulationApr,20064.理想流体及其应用当流体的粘性较小（如空气和水的粘性都很小），运动的相对速度也不大时，所产生的粘性应力比起其它类型的力（如惯性力）可忽略不计。此时，我们可以近似的把流体看成无粘性的，称为无粘流体（inviscidfluid）,也叫做理想流体（perfectfluid）。在粘性力不可忽略的情况下，则称为粘性流体（viscousfluid），或者称为实际流体。十分明显，理想流体的粘性系数为0，对于切向变形没有任何抗拒能力。实际上，在很多问题中，只有在物面附近很薄的区域里，速度梯度较大，流体才显示出较大的粘性力，物面附近的这一层称为边界层。在边界层外，流体的速度梯度很小，由牛顿切应力公式可知，在那里，流体的粘性力与切应力相比可以略去不计。在这样的区域，可以认为流体的粘性系数等于0，是理想流体。所以理想流体是人们为了解决实际问题，对真实流体所作的一种抽象模型。引入理想流体模型，将使流体动力学的研究大为简化，容易得到流体运动的基本规律。理想流体的运动方程，由欧拉昀先推导出来，也称为欧拉方程，向量表达形式为：—6—清洁能源网版权所有()vvtvgradpFGGGG∇+∂=−ρ1∂欧拉方程是无粘性的方程，但它有广阔的应用范围。许多飞行器巡航状态流动、尖前缘的军用飞机和导弹的中小迎角流动，都可以使用欧拉方程模拟。还可以准确地计算高超声速飞行器的气动力。欧拉方程至今还是计算流体动力学专家十分关注的流动模型，其主要原因在于它的数值求解结果有重要的工程应用价值。此外，欧拉方程的数值求解结果往往可以直接推广应用于纳维—斯托克斯方程的求解。参考文献：1.工程流体力学，陈卓如等，高等教育出版社，20042.计算流体力学及其应用，陈作斌等，国防工业出版社，20033.流体力学基础，清华大学工程力学系，机械工业出版社，19804.计算流体动力学分析：CFD软件原理与应用，王福军，清华大学出版社，2004第1卷第10期数值计算与工程仿真Vol.1No.102006年4月NumericalCalculationandEngineeringSimulationApr,2006扩散项离散1扩散现象的数学描述()()()divUdivgradStϕϕρϕρϕϕ∂+=Γ∂+G以上为