方腔回流区水流运动特性三维数值分析

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方腔回流区水流运动特性三维数值分析

张修忠, 王光谦

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张修忠, 王光谦. 方腔回流区水流运动特性三维数值分析[J]. 水科学进展, 2003, 14(1): 1-8.

引用本文:

张修忠, 王光谦. 方腔回流区水流运动特性三维数值分析[J]. 水科学进展, 2003, 14(1): 1-8.

ZHANG Xiu-zhong, WANG Guang-qian. 3-D numerical simulation of circulating flow in the square cavity[J]. Advances in Water Science, 2003, 14(1): 1-8.

Citation:

ZHANG Xiu-zhong, WANG Guang-qian. 3-D numerical simulation of circulating flow in the square cavity[J]. Advances in Water Science, 2003, 14(1): 1-8.

方腔回流区水流运动特性三维数值分析

清华大学教育部水沙科学重点实验室, 北京, 100084

基金项目: 国家自然科学基金资助项目(59890200);水利部重大资助项目

作者简介:
张修忠(1972- ),男,山东沂水人,清华大学博士研究生,主要从事水流、泥沙数学模型研究.

中图分类号: TV133.2

3-D numerical simulation of circulating flow in the square cavity

Key Laboratory to Water and Sediment Sciences of Ministry of Education, Tsinghua University, Beijing 100084, China

Funds: The project is supported by National Natural Science Foundation of China (No.59890200)

摘要: 建立了一个三维水动力学模型,对方腔回流区水流运动特性进行了模拟分析。数学模型以三维浅水环流方程为基础,在垂向空间引入σ坐标变换,采用高分辨率半隐有限元离散格式。计算结果与解析解及水槽试验数据吻合良好。应用该模型对方腔回流区的水流运动特性进行了计算分析,进一步揭示了方腔回流运动的非定常非对称不封闭特性、流动结构表现为竖轴环流与立面环流相叠加、流速沿垂线分布相对均匀等流动规律。
- 方腔回流区 /
- 环流 /
- 有限元 /
- 三维数值分析
Abstract: A 3-D hydrodynamic model is developed for circulating flow in a square cavity.Based upon the shallow-water equations and by using water depth to scale the vertical coordinate,the governing equations are transformed into the fixed computational domain.A high-resolution finite element scheme is incorporated to rearrange the convective terms,and a semi-implicit solution technique is employed to achieve high efficiency.The rmdel is tested against analytical solutions for the standard cases and used to study flow characteristics of the cavity circulating flow.The numerical results are in good agreement with the analytical and experimental data.The 3-D computation and analysis help to further disclose the flow patterns of the cavity flow,such as the flow behavior of unsteadiness,asymmetry,and unclosedness,the flow structure composed of circulation in both horiwntal and vertical plane,and so on.
- square cavity circulating flow /
- circulation /
- finite element /
- 3-D numerical simulation

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方腔回流区水流运动特性三维数值分析

清华大学教育部水沙科学重点实验室, 北京, 100084

基金项目: 国家自然科学基金资助项目(59890200);水利部重大资助项目

作者简介:
张修忠(1972- ),男,山东沂水人,清华大学博士研究生,主要从事水流、泥沙数学模型研究.

收稿日期: 2001-11-28
修回日期: 2002-02-20
刊出日期: 2003-01-25

中图分类号: TV133.2

关键词:

方腔回流区 /

三维数值分析

摘要: 建立了一个三维水动力学模型,对方腔回流区水流运动特性进行了模拟分析。数学模型以三维浅水环流方程为基础,在垂向空间引入σ坐标变换,采用高分辨率半隐有限元离散格式。计算结果与解析解及水槽试验数据吻合良好。应用该模型对方腔回流区的水流运动特性进行了计算分析,进一步揭示了方腔回流运动的非定常非对称不封闭特性、流动结构表现为竖轴环流与立面环流相叠加、流速沿垂线分布相对均匀等流动规律。

English Abstract

张修忠, 王光谦. 方腔回流区水流运动特性三维数值分析[J]. 水科学进展, 2003, 14(1): 1-8.

引用本文:

张修忠, 王光谦. 方腔回流区水流运动特性三维数值分析[J]. 水科学进展, 2003, 14(1): 1-8.

ZHANG Xiu-zhong, WANG Guang-qian. 3-D numerical simulation of circulating flow in the square cavity[J]. Advances in Water Science, 2003, 14(1): 1-8.

Citation:

ZHANG Xiu-zhong, WANG Guang-qian. 3-D numerical simulation of circulating flow in the square cavity[J]. Advances in Water Science, 2003, 14(1): 1-8.

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