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王建春: 作品数：15 被引量：19H指数：3; 供职机构：中国船舶科学研究中心更多>>; 发文基金：中国人民解放军总装备部预研基金国家自然科学基金更多>>; 相关领域：交通运输工程理学水利工程一般工业技术更多>>

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中低雷诺数流动直接数值模拟的算法比较（英文）被引量：3: 2017年; 文章采用不同的算法对中低雷诺数方腔驱动流动进行了直接数值模拟,所用算法分别是人工压缩方法、SIMPLE算法以及PISO算法。三种算法均采用有限体积法基于交错网格技术离散N-S方程,时间项采用全隐格式离散,对流项采用QUICK格式离散,并将它们得到结果与Ghia发表的基准解进行了比对。文中分析了在同样的收敛条件下,不同算法之间的稳定性,收敛速率以及准确性的差异,发现PISO算法在较低雷诺数Re=400和Re=1 000情况下最准确,而人工压缩算法在雷诺数为5 000时最准确,在所有计算的不同Re数条件下,发现人工压缩法达到收敛所需时间都是最少的,这可以使它成为中低雷诺数下研究直接数值模拟最好的算法之一。; 王建春吴乘胜王星; 关键词：SIMPLE DNS 收敛速度

中等雷诺数方柱绕流的直接数值模拟及涡系分析被引量：6: 2019年; 作为一种典型的钝体绕流,方柱绕流具有物体几何外形简单而流场结构非常复杂的特性,常规的基于RANS的数值计算方法难以准确模拟。DNS不使用任何湍流模型,直接求解完整的非定常流动控制方程组,模拟包括脉动在内的湍流所有非定常流动量的时空演变过程,是湍流数值模拟中最精确的方法,在复杂流动数值模拟方面的应用潜力巨大。本文自主设计和编制并行数值模拟程序,使用基于"神威·太湖之光"国产CPU架构的大规模并行计算,开展了中等雷诺数(Re=10 000)方柱绕流的直接数值模拟。其中:不可压N-S方程组采用基于交错网格的有限体积法离散;压力-速度耦合采用SIMPLE算法处理;离散得到的代数方程组采用Gauss-Seidel迭代求解;时间步进采用Euler隐式格式,对流项采用QUICK格式,耗散项采用中心差分格式;数值模拟程序的并行化使用MPI方法处理。文中重点分析了方柱绕流的复杂涡系结构,同时给出了部分湍流统计结果,并通过与RANS和LES模拟结果的对比分析,展现了DNS在复杂精细流场模拟方面的优势。; 王建春吴乘胜王星徐金秀; 关键词：直接数值模拟方柱绕流涡系结构 MPI并行

基于格子Boltzmann法的槽道流DNS/LES模拟: 2023年; 基于神威LBM(SWLBM)自研软件,依托神威·太湖之光超级计算机,在格子Boltzmann方法的D3Q19模型基础上,对雷诺数Re_(τ)=180槽道流进行了直接数值模拟(DNS)和采用WALE模型结合壁面函数(Wall Functions)大涡模拟(LES)。模拟获得了槽道流的转捩过程,统计量与Moser的直接数值模拟(DNS)结果进行了比较,吻合良好。展示了SWLBM的直接模拟和大涡模拟湍流模拟能力。; 曹平川褚学森王建春颜开; 关键词：直接数值模拟大涡模拟

非定常自由面流动模拟的反扩散VOF算法研究: 2024年; VOF(Volume of Fluid)方法由于其良好的守恒性和网格适应性,且具有计算资源需求相对较小等优点,成为船舶水动力学领域自由面流动CFD(Computational Fluid Dynamics)模拟的主流方法。但原始的VOF方法存在较为严重的界面扩散问题,导致模拟的界面厚度过大、空间分辨率不够,进而影响流场相关变量的计算精度,这一问题在非定常自由面流动模拟中尤为明显。本文针对上述问题,通过在VOF控制方程中引入人工对流项以达到抑制界面扩散、压缩界面厚度的目的,并采用隐式离散人工对流项的方式提高计算稳定性,形成了反扩散VOF算法。经Zalesak和剪切场等经典算例在不同数量网格下的测试验证,表明反扩散VOF算法能够大幅压缩界面厚度,同时明显减小质量误差。随后的三维无障碍溃坝算例和破舱进水算例,进一步证明了反扩散VOF算法在实际非定常流动模拟中能够更好地捕捉自由面并提高计算精度。; 李晓东吴乘胜王星王星张亚英; 关键词：自由面 VOF方法反扩散

基于非惯性系螺旋桨敞水自研求解器开发研究: 作为一种典型的由周期性旋转运动驱动的流动问题,螺旋桨敞水在非惯性坐标系下可以将非定常数值模拟转化为准定常数值模拟。本研究从惯性系下流动控制方程推导出非惯性系下流动控制方程,通过控制体边界速度修正、动量方程附加源项以及边界...; 金奕星吴乘胜王建春王星; 关键词：非惯性坐标系 SIMPLE算法; 文献传递

基于多参考系的螺旋桨敞水CFD求解器开发研究: 随着水动力学领域对CFD自研软件开发的逐步重视,中国船舶科学研究中心在这方面做了大量工作,近年来形成了水动力学数值计算系列求解器。基础求解器采用有限体积方法离散求解RANS方程,速度-压力耦合采用SIMPLE算法结合非结...; 金奕星吴乘胜王建春王星; 关键词：交界面 SIMPLE算法; 文献传递

基于RANSE的螺旋桨模型敞水数值模拟方法研究被引量：3: 2022年; 本文采用基于RANSE的船舶水动力学CFD求解器,开展螺旋桨模型敞水数值模拟研究,求解器采用基于Laplace权函数插值计算的交界面方法,实现不同计算域之间的耦合计算。以典型螺旋桨模型为对象,研究不同计算方法、网格形式,以及交界面位置对计算结果的影响,通过多方案的对比计算与分析,验证了Laplace权函数插值方法能够提高螺旋桨敞水计算稳定性,保证计算精度。同时给出了螺旋桨敞水性能数值计算的推荐方案,并采用推荐计算方案开展了螺旋桨模型敞水性能计算应用测试,结果与试验数据符合良好,初步建立了基于该水动力学CFD求解器的螺旋桨模型敞水数值模拟方法。; 金奕星吴乘胜王建春王星

基于多层S型局域振子的声子晶体双层梁结构带隙特性研究被引量：2: 2023年; 针对工程中的振动噪声控制问题,提出了一种声子晶体梁结构,基于周期结构的Bloch定理,采用有限元法计算了该结构能带结构、特征模态所对应的位移场以及相应有限周期声子晶体梁结构的振动传输曲线,对其展现出的带隙特性进行了研究。由局域共振带隙形成主要机理,研究了低频段振动噪声控制的声子晶体梁结构,可应用于工程中特定频率的减振降噪问题。并对比分析了声子晶体单层梁结构和声子晶体双层梁结构的带隙特性,研究了单/双层梁结构振动的通性。研究了各参数对声子晶体梁结构带隙衰减频段的影响规律,通过合理设计参数,可以实现结构特定范围的低频隔振,在船舶、大型发电机组及其他工程的振动噪声领域中具有很好的应用前景。; 沈超明黄杰陈墨林钱登辉王建春庄家威; 关键词：声子晶体带隙特性位移场减振降噪

支持笛卡尔混合网格的不可压流动CFD求解器开发与验证被引量：3: 2021年; 使用切割单元法并结合贴体棱柱层网格来处理物面边界层的笛卡尔混合网格,体现了近年来网格技术发展的趋势。但是在笛卡尔网格和棱柱层网格的结合部,会存在少量网格单元尺度变化剧烈和网格倾斜率高等问题,从而导致数值不稳定和非物理振荡等。为了解决这一问题,在自主开发的CFD求解器中引入梯度限制器,并对相邻单元间界面的插值进行了特殊处理。针对典型的全附体水下航行体和大方形系数水面船模型,分别采用结构化网格和笛卡尔混合网格开展了CFD计算,对包括阻力和尾流场在内的计算结果进行了比较,表明引入了梯度限制器后的CFD求解器能获得与模型试验结果较为接近的数值计算结果,笛卡尔混合网格在复杂尾流场的CFD模拟方面表现出一定的优势。; 吴乘胜王星王建春金奕星; 关键词：流场 CFD计算

水面船形状因子的CFD计算研究被引量：2: 2021年; 本文介绍了针对水面船形状因子开展的CFD计算研究。为解决计算域中船舶艏部和艉部附近存在的低正交性、高扭曲率的低质量网格对计算精度和稳定性产生不利影响的问题,在CFD求解器中引入了非正交修正和梯度限制器。针对KVLCC2、KCS和“育鹏”轮三种典型船型,开展水面船形状因子CFD计算研究,并对计算结果进行了不确定度分析。结果表明,形状因子CFD计算结果以较高水平通过了不确定度分析的验证和确认,说明求解器较好地解决了关键局部区域低质量网格带来的问题,能够以较高的精度计算水面船形状因子。; 王星吴乘胜赵峰王建春金奕星; 关键词：CFD计算

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