正交曲线网格生成与二维湍流流场数值模拟

"正交数值网格的生成及平面二维流场的数值模拟 (2008年)。本文介绍了一种用于生成边界正交曲线网格的方法，并应用此方法对平面二维流场进行了数值模拟，特别是在处理弯曲边界的问题上。通过拉普拉斯方程组在内域生成二维正交曲线网格，而在计算域边界采用分段拉格朗日插值边界滑动法实现正交化。此外，文中还涉及到N-S方程在曲线坐标系下的变换以及SIMPLEC算法在k-ε双方程湍流模型中的应用。该方法在长江重庆九龙坡弯道河段的正态模型验证中表现出良好的计算效果，数值模拟结果与实测数据相吻合。" 本文是一篇自然科学领域的论文，重点讨论了正交数值网格生成技术在平面二维流场数值模拟中的应用。作者首先提出了一种新的边界正交曲线网格生成策略，这一方法针对计算域内部，通过解决拉普拉斯方程组来构建二维正交曲线网格。对于计算域边界，他们引入了一种称为分段拉格朗日插值边界滑动法，以实现正交曲线网格的边界正交化。这种方法特别适合处理不规则的边界情况，比如蜿蜒的河流。 在数值模拟过程中，文章提到了将纳维-斯托克斯(N-S)方程转换到曲线坐标系下，这是为了适应河流等具有复杂几何形状的流场。使用SIMPLEC算法，可以有效地求解在这种曲线坐标下的k-ε双方程湍流模型。k-ε模型是一种常用于模拟湍流流动的统计模型，它可以捕捉到流体中的湍流特征，对于理解和预测实际工程中的水流运动至关重要。 文中选择长江重庆九龙坡弯道河段作为验证案例，这里的流场具有典型的复杂性，包括弯曲的河道和湍流现象。通过数值模拟，得到了流场的计算结果，并将其与实地测量数据进行了比较，结果显示两者具有较好的一致性，证明了所提出方法的有效性和准确性。 正交网格生成方法虽然在网格生成中属于特殊类别，但因其在处理基本控制方程时的简洁性以及能够应用多种成熟的算法和求解技术，使其在工程实践中具有广泛的应用前景。尤其在处理像河流这样的不规则边界问题时，正交网格的优势更为突出，因为它可以减少坐标系的非均匀性和非正交性带来的误差。 总结来说，这篇论文不仅贡献了一种新的正交曲线网格生成技术，还展示了其在平面二维流场数值模拟中的成功应用，特别是在处理河流湍流问题上的实用性。这种方法对于提高水环境模拟的精确度和效率，以及解决水利工程中的实际问题具有重要的理论和实践价值。