2024年计算流体力学大作业

Case1.二维方腔驱動流問題描述如图所示，特性長度為方腔边長，特性速度為u。上边界以已知速度u移動，其他边界為静壁面。试求在Re=100、1000、10000、100000時，空腔内流体的流動状态，比较不一样Re流動特性的差异。一．Re=100在一种正方形的二维空腔中充斥等密度的空气，上边界以速度u移動，由Re=ud/ν,又ν=1.789×10-5m2/s，方腔每边長為l=0.1m,可求得速度u=0.01466m/s。其他边界為静壁面。同步带動方腔内流体流動。速度矢量图總压等值线图水平中心线（y=0）上竖直速度分量(v)分布V-x竖直中心线（x=0）上水平速度分量（u）分布U-y不一样Re方腔内流函数的分布状况Re=1000Re=10000Re=100000不一样Re方腔内總压分布状况Re=1000Re=10000Re=100000方腔驱動流是数值计算中比较简朴，具有验证性的一种流動状况，受到诸多研究者的关注。本文通過不一样雷诺数观测方腔流動，所得結论如下：

（1）當雷诺数较小時，腔中涡旋位置贴近腔体上壁面中部，伴随雷诺数Re的增長，涡旋位置逐渐向下方靠近。（2）伴随雷诺数的增長，涡旋的位置逐渐靠近腔体中心。（3）方腔壁面上的速度不小于其他地方的速度。Case2.圆管的沿程阻力問題描述如图，常温下，水充斥長度l的一段圆管。圆管進口存在平均速度u，壁面的當量粗糙高度為0.15mm。试求在不一样雷诺数下，计算该圆管的沿程阻力系数λ，分析比较Re与λ的关系。出口截面速度分布如下可見，出口截面流速分布较為明显，呈同心圆分布，内层流速偏大，外层靠近壁面处流速几乎為0，分层更為严重，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後的流速发展趋势，并且显示流速变化的规律更為明显。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，管道後端速度呈充足发展状态，压降呈线性，即△p随L的增長而減少。Case3.三维绕流問題問題描述地面有一矩形障碍物，空气以一定速度正面流向障碍物，非定常，湍流流動，Re＞105，Re取107，由Re=ud/ν,求得速度為7.3m/s。1.压力分布雲图2.對称面上的速度分布雲图3.速度矢量图4.y=2处压力分布雲图5.y=2处速度分布雲图Case4.湿蒸汽在拉瓦尔喷管中的凝結1.問題描述此模型對拉瓦尔收敛-扩张喷管中蒸汽凝結問題進行考虑。示意图如图1所示。喷管几何形式為二维的，喷管喉部高度為1cm。流体在進入喷管時為干燥蒸汽，由于流動在喉部的加速，迅速凝結過程就會出現。蒸汽首先過冷而汇集，形成气液两相形式的蒸汽。1.喷管重要参数分布雲图压力雲图静温雲图混合相密度分布雲图液滴形成速率雲图喷管轴向液滴数目和液滴成核率分布曲线結论与分析起初過热蒸汽伴随Laval喷管流通面积的逐渐減小，气体膨胀冷凝，温度和压力逐渐減低，過冷度起伏较小，當在距入口0.08m处，過冷度上升到一定值，液滴開始缓慢生長，不過液滴平均半径变化并不明显，這是由于此時液滴尚未到达临界半径，湿蒸汽中尚未产生凝結核，液滴不能深入凝結生長。而當過冷度深入增大到最大值時，此時蒸汽处在Wilson點(热力學不平衡状态极點)，蒸汽開始凝結，此時有大量的凝結核急剧凝結产生，液滴生長率也明显上升，促使蒸汽分子在凝結核上大量凝結并生長，進而液滴数量和半径也逐渐增長。不過，伴随凝結過程的進行