摘要：光滑因子是构造WENO格式的关键,决定了WENO格式能否达到最优收敛精度以及在间断附近能否保持本质无振荡特性。针对广泛应用的五阶WENO格式,采用算子函数近似导数关系的方法,设计了一种新型光滑因子。在间断区域,与传统的光滑因子相比,新型光滑因子对间断的识别更准确。在光滑区域,新型光滑因子使得新型WENO格式的非线性权更接近线性权。理论分析和数值验证表明新型WENO格式即使在一阶临界点也能保持一致五阶精度。一维典型激波问题的数值结果表明,与现有WENO格式相比,新型WENO格式提高了短波的分辨率,降低了格式的耗散,同时能够准确识别间断。对于典型包含激波和剪切层的流动问题,新型WENO格式不仅能够准确地捕捉强激波,而且能够精细模拟剪切层和声波等流场结构。

摘要：空腔结构广泛应用于航空航天飞行器部件及地面交通工具中,其复杂的流声特性是相关工程设计中必须考虑的关键问题.空腔流动中的流声相互作用是空腔自持振荡的重要过程,准确识别并解耦空腔内的流体动力学模态和声模态,是深入理解空腔流声相互作用和能量转化机制的关键.通过直接求解二维Navier-Stokes方程数值模拟来流马赫数Ma=0.8的亚声速空腔流动,获得高精度流场数据;采用动量势理论,对动量进行流声组分分解,获得了动量的涡熵动力学组分和声组分,并分析各组分的空间分布特征、时间演化特性以及能量输运特性.结果表明:空腔流动中动量的涡熵动力学组分仅存在于近场,集中于剪切层内呈层状分布特性,且二者分布相似,随主流以对流速度向下游运动;其中涡组分携带的能量从剪切层内不断输运至剪切层外侧及空腔后缘点处,熵组分携带的能量则不断向剪切层内输运,并在剪切层内耗散;声组分同时存在于近场和远场,呈现出典型的压缩膨胀特征,其携带的能量以声能形式由后缘点处不断以声速向上游和远场传播.

摘要：针对如何在复杂地形风电场内有效地排布风力机机组,以达到风电场年发电量最大和年运行成本最低的目标进行了研究。选取规则对称的山地地形风电场为研究对象,采用应用较为广泛的工程模型模拟复杂风场的流动分布特征,并将结果与商用软件Fluent的模拟结果进行对比分析,确保该工程模型的计算精度。此外,还依据风能项目经验对风电场的年运行成本进行建模。然后,基于NCGA算法以机组总台数和每台风力机位置为决策变量,以年发电量和年运行成本为目标进行多目标优化。最后,文中给出优化后的风电场特征参数及机组布局轮廓图,将来可为真实风电场的微观选址工作提供理论依据和数据支持。

摘要：超声速喷流问题是一个包含激波、旋涡、湍流和声波的多尺度复杂流动问题,其数值模拟方法及激波噪声产生机制是相关研究的长期热点和难点。本文简要回顾了超声速喷流激波噪声研究进展,重点介绍了针对激波噪声计算方法的非物理噪声消除技术和光滑因子设计准则,针对超声速喷流激波噪声研究设计的模型问题(包括旋涡–旋涡相互作用、激波–旋涡相互作用和激波–剪切层相互作用等),以及轴对称和三维超声速喷流的研究进展。本文还介绍了作者最近针对超声速喷流开展的三维直接数值模拟、实验验证工作和初步分析结果(包括轴对称模态定位、束缚波演化和摆动模态发展等)。

摘要：优化差分格式一般用于计算气动声学和小尺度的湍流数值模拟,这类格式为了获取更好的短波分辨率通常牺牲了部分收敛精度.文章尝试结合最高阶精度格式与优化格式的特点,构造混合优化格式,提高优化格式的收敛精度以及谱分辨率.混合优化格式由模板上的最高阶精度格式与优化格式加权组合得到,权系数由当前模板上的值确定,这使得该格式为非线性格式.对于单色波问题,通过优化权的设计可大幅度减小相位误差.但是加权混合过程使得计算时间有所增加.数值计算证明了该格式的特点.