基于非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格氣液兩相流數(shù)值方法及并行計算研究與軟件開發(fā).pdf

1、氣液兩相流廣泛地存在于能源、動力、核能、石油、化工、制冷、冶金、航天和環(huán)境保護等許多工業(yè)領域中，研究氣液兩相流運動規(guī)律對工業(yè)設計具有重要指導意義。目前對氣液兩相流動進行很多的理論研究和實驗研究，數(shù)值研究方法較少，而且主要依賴商業(yè)軟件或者在結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格下進行，使得其應用受到限制。本文主要展開了基于非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格氣液兩相流動數(shù)值模擬方法的研究。 研究了基于非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格通用輸運方程的數(shù)值求解方法，包括輸運方程的離散格式，邊界條件處理方法，

2、壓力速度耦合SIMPLE求解方法，詳細討論了影響界面流量計算的重要因素。對不同物性材料耦合流場及溫度場求解方法及實現(xiàn)方式進行了討論。 研究了大型稀疏線性方程求解方法。研究表明在計算流體力學(CFD)中，線性方程組的求解方法占總CPU時間的60％以上，提高線性方程組的求解速度是提高數(shù)值計算總體性能的關(guān)鍵所在。本文研究了一種聚合型代數(shù)多重網(wǎng)格方法，并開發(fā)了相應的計算程序，提高了線性方程組的求解速度，該方法的另一個特點是可以方便的實現(xiàn)

3、并行處理，這也是本文所關(guān)心的另一個重要特性。 基于非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格開發(fā)了流體力學數(shù)值計算平臺，在此平臺上對一些經(jīng)典的算例進行了驗算，計算結(jié)果與理論和實驗吻合很好。同時與大型商業(yè)軟件計算結(jié)果進行了對比，本文開發(fā)的平臺各方面性能表現(xiàn)良好。 詳細研究了氣液兩相流動的雙流體模擬方法，包括氣液兩相流的湍流封閉模型，相間作用力模型以及相變模型。同時還對軸對稱數(shù)值計算方法進行了研究，并將此模型添加到數(shù)值計算平臺中，節(jié)省了計算資源，提高了計