感受性問(wèn)題以及射流二次破碎界面問(wèn)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(wèn)題;二是對(duì)二次破碎界面問(wèn)題采用Level-Set方法進(jìn)行了并行數(shù)值模擬和分析.感受性問(wèn)題研究的是流體系統(tǒng)在外部擾動(dòng)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(dòng)管壁存在幾何不規(guī)則時(shí)圓管Poiseuille流的感受性問(wèn)題模型.建立問(wèn)題的雙正交系統(tǒng),并應(yīng)用Chebyshev配點(diǎn)法對(duì)模型問(wèn)題進(jìn)行數(shù)值求解.分析可以知道,在流場(chǎng)的不同發(fā)展階段是由不同的模態(tài)起主導(dǎo)作用,所獲得的流場(chǎng)具有Leite(

2、1959)在試驗(yàn)中觀察到的擾動(dòng)流場(chǎng)在不同位置的非相似特性.在采用Level-Set方法對(duì)射流二次破碎問(wèn)題界面進(jìn)行捕捉過(guò)程中,本文試圖對(duì)Level-Set函數(shù)重新初始化的體積守恒方法進(jìn)行改進(jìn),有針對(duì)性的設(shè)計(jì)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(wèn)題的不可壓縮流動(dòng)界面數(shù)值模型,編制了計(jì)算程序,通過(guò)采用區(qū)域分解策略并應(yīng)用MPI并行編程

3、語(yǔ)言將之并行化.在高性能計(jì)算機(jī)(上海大學(xué)自強(qiáng)2000高性能并行計(jì)算機(jī))對(duì)射流二次破碎問(wèn)題進(jìn)行數(shù)值模擬.在模擬液滴破碎的過(guò)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(mǎn)足連續(xù)性方程,而且流線(xiàn)不穿越液滴的初始流場(chǎng)分布,并靈活應(yīng)用移動(dòng)網(wǎng)格方法,改善了計(jì)算對(duì)區(qū)域的依賴(lài)性.對(duì)液滴破碎的計(jì)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(guò)渡形態(tài),計(jì)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(dāng)相對(duì)

4、運(yùn)動(dòng)較強(qiáng)時(shí)粘性的作用不明顯.密度比對(duì)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(shí)驗(yàn)的觀察結(jié)果一致;計(jì)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(duì)運(yùn)動(dòng)較強(qiáng)時(shí),液滴的破碎模式對(duì)對(duì)Re<,L>數(shù)不敏感,這些結(jié)果同實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和他人的計(jì)算結(jié)果相比變化趨勢(shì)吻合;除了計(jì)算ρ<,l>/ρ<,g>=10的情形,本文還計(jì)算了ρ<,l>/ρ<,g>=100和ρ<,l>/ρ<,g>=100