计算流体力学大作业

1、Case 1.二维方腔驱动流问题描述如图所示，特征长度为方腔边长，特征速度为u。上边界以已知速度u移动，其它边界为静壁面。试求在Re=100、1000、10000、100000时，空腔内流体的流淌状态，比较不同Re流淌特征的差异。一Re=100在一个正方形的二维空腔中布满等密度的空气，上边界以速度u移动，由Re=ud/,又=1.789×10-5m2/s，方腔每边长为l=0.1m,可求得速度u=0.01466m/s。其它边界为静壁面。同时带动方腔内流体流淌。速度矢量图总压等值线图水平中心线（y=0）上竖直速度重量(v)分布V-x竖直中心线（x=0）上水平速度重量（u）分布U-y不同Re

2、方腔内流函数的分布状况Re=1000Re=10000Re=100000不同Re方腔内总压分布状况Re=1000Re=10000Re=100000方腔驱动流是数值计算中比较简洁，具有验证性的一种流淌状况，受到很多争辩者的关注。本文通过不同雷诺数观看方腔流淌，所得结论如下： （1）当雷诺数较小时，腔中涡旋位置贴近腔体上壁面中部，随着雷诺数Re的增加，涡旋位置渐渐向下方靠近。（2）随着雷诺数的增加，涡旋的位置渐渐靠近腔体中心。（3）方腔壁面上的速度大于其他地方的速度。Case2.圆管的沿程阻力1. 问题描述如图，常温下，水布满长度l的一段圆管。圆管进口存在平均速度u，壁面的当量粗糙高度为0

3、.15mm。试求在不同雷诺数下，计算该圆管的沿程阻力系数，分析比较Re与 的关系。出口截面速度分布如下可见，出口截面流速分布较为明显，呈同心圆分布，内层流速偏大，外层靠近壁面处流速几乎为0，分层更为严峻，边界层很薄。Y=0截面速度分布图可以看出圆管水流湍流入口段及之后的流速进展趋势，而且显示流速变化的规律更为明显。轴线压降圆管湍流中的压降，除了入口段压强分布因流速急剧上升而下降稍快外，管道后端速度呈充分进展状态，压降呈线性，即p随L的增加而降低。 Case3.三维绕流问题1. 问题描述地面有一矩形障碍物，空气以肯定速度正面流向障碍物，非定常，湍流流淌，Re105，Re取107，由Re=ud/,

4、求得速度为7.3m/s。1.压力分布云图2.对称面上的速度分布云图3.速度矢量图4.y=2处压力分布云图5.y=2处速度分布云图Case4.湿蒸汽在拉瓦尔喷管中的分散1.问题描述此模型对拉瓦尔收敛-扩张喷管中蒸汽分散问题进行考虑。示意图如图1所示。喷管几何形式为二维的，喷管喉部高度为1cm。流体在进入喷管时为干燥蒸汽，由于流淌在喉部的加速，快速分散过程就会消灭。蒸汽首先过冷而聚集，形成气液两相形式的蒸汽。1.喷管主要参数分布云图压力云图静温云图混合相密度分布云图液滴形成速率云图喷管轴向液滴数目和液滴成核率分布曲线结论与分析起初过热蒸汽随着 Laval 喷管流通面积的渐渐减小，气体膨胀冷凝，温度和压力渐渐减低，过冷度起伏较小，当在距入口0.08m处，过冷度上升到肯定值，液滴开头缓慢生长，但是液滴平均半径变化并不显著，这是由于此时液滴还未达到临界半径，湿蒸汽中还未产生分散核，液滴不能进一步分散生长。而当过冷度进一步增大到最大值时，此时蒸汽处于 Wilson 点( 热力学不平衡状态极点) ，蒸汽开头分散，此时有大量的分散核急剧分散产生，液滴生长率也明显上升，促使蒸汽分子在分散核上大量分散并生长，进而液滴数量和半径也渐渐增加。但是，随着分散过程的进行，大量的分