计算流体动力学及其应用进展

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CFD更好地知道的计算流体动力学在许多工程研究和应用领域时肯定非常普遍。毫无疑问，我们肯定目睹了计算机仿真技术的文艺复兴，因此不断变化的景观是由于CFD技术和模型的快速演变，并且减少计算机硬件成本伴随着更快的计算时间。尽管有了许多重要成就，但依据依据的依据，仍然有许多协调一致的发展和推进，以满足越来越多的新兴产业，如生物医学和生物工业，未知地区，工艺，化学，民用和环境工程，以及传统着名航空航天和航天和汽车的高科技工程领域。在这一特殊问题中，我们认为，通过所选主题和文件实现了对CFD的进展和申请的显着覆盖，这些主题和论文已经代表了一个良好的小组在这个特殊问题中解决了CFD的许多不同方面。当然，我们意识到这些选定的主题和论文并非详尽的代表。尽管如此，他们仍然代表着丰富的多样化知识，以至于我们非常高兴与读者共享。我们肯定要感谢众多作者的贡献和耐心在协助我们方面。更重要的是，在审查这些论文的所有裁判员的令人厌恶的工作非常热烈地承认。

这个特别问题包含十六篇论文。CFD在每个论文中的进展和广泛应用在以下内容中详述。

在第一篇论文中，“通过高阶DNS在边界层中进行后流过渡的新发现C. Liu等人通过直接数值模拟(DNS)对边界层流动过渡后期阶段的新发现进行了总结。在此基础上，发现环状涡是流场内部唯一存在的形式，是两对反向旋转的主、次流向涡相互作用的结果。根据第一亥姆霍兹涡守恒定律，主涡管由于速度梯度卷起并拉伸。为了保持涡量守恒，必须形成连接两条Λ-vortex腿的桥梁。这座桥最终发展成为一个新的环。这个过程继续形成一个多环结构。u型涡不是新出现的，而是已有的相干涡结构。u型涡是第三级涡，作为第二颈为多环提供涡量。在靠近壁面的边界层底部可以发现小涡。认为小涡是由正尖峰和其他高层涡与固体壁面相互作用而产生的。

在第二篇论文中，超音速微泵涡流发生器的隐式LES：新发现和新机制“Q. Li和C. Liu介绍了通过第五阶WENO方案应用了隐式大型涡流模拟（ILE）以研究Mach 2.5和Mach 2.5和Mach的Microamp Vortex发生器（MVG）周围的流动．在超声速MVG周围的流动方面有许多新的发现，包括螺旋点、表面分离拓扑、动量亏损来源、拐点、开尔文-亥姆霍兹不稳定性、涡环的产生、环-激波的相互作用、三维再压缩激波结构以及MVG下降角的影响。在此基础上，提出了一种新的五对涡管模型。涡环与激波的相互作用是激波与边界层相互作用导致分离区减小的新机制。

在第三篇论文中，“基于伴随的非结构网格自适应涡流模拟的初步研究Li L.提出了一种CFD方法，利用非结构网格技术来计算具有锋利前缘的65°三角翼周围的涡流，特别被称为第二次国际涡流实验(VFE-2)的几何形状。本文的重点是研究一种基于伴随基网格的非结构网格自适应方法在捕获大迎角飞行升力面尖锐边缘或流动分离线处产生的集中涡的有效性。早期的涡流模拟表明，涡的行为在体表面和空间上都高度依赖于局部网格分辨率。adjoint-based适应方法的基本思想是构造一个新的自适应网格的适应过程中传感器的意图来分配元素应该通过引入较小或较大的伴随配方与功能性错误估计当地的剩余原始和伴随的错误解决方案。

在第四篇论文中，“风力机翼型周围流动模拟湍流模型的评估，F. Villalpando等人对NACA 63-415翼型在不同攻角下的流动进行了研究。为了选择最合适的湍流模型来模拟积冰翼型周围的流动，这项工作集中于评估各种湍流模型在大攻角下对洁净翼型的预测能力，从而导致高度分离的流动发生。CFD模拟采用单方程Spalart-Allmaras模型，双方程RNG-和海温-ω.模型和雷诺应力模型。

在第五篇论文中，使用笛卡尔网格，惩罚和水平集的冰雪脱落轨迹， H. Beaugendre等人通过一种基于笛卡尔网格、惩罚和水平集的创新范式，提出了冰脱落轨迹的建模。笛卡尔网格的使用绕过了网格划分问题，惩罚是明确施加边界条件的一种有效的替代方案，从而可以避免贴体网格，使多流体/多物理流易于设置和模拟。水平集以非参数的方式描述几何，因此，由于物理，特别是脱落的冰块的几何和拓扑变化是直接遵循的。计算结果表明，所提出的CFD模型能够有效地计算冰绕圆柱和翼型的流动轨迹。

在第六篇论文中，过翼吊舱安装结构的气动优化，D. Sasaki和K. Nakahashi介绍了CFD对一种过翼机舱的飞机结构的研究，这种结构可以防止噪音从喷气发动机向地面传播。进行了气动设计优化，以提高气动效率，使其与传统的翼下吊舱安装结构等效。机舱和机翼的几何形状被修改，以达到高的升阻比，并与传统配置的优化几何形状进行比较。塔架形状也进行了修改，以减少气动干扰影响。最后的机翼-机身-机舱模型与DLR F6模型进行了比较，讨论了过翼-机舱-安装几何体对未来环境友好型飞机的潜力。

在第七篇论文中，“基于CFD模型的非定常流模拟的WTG设计风速的新评估技术，“T. Uchida等。呈现了一种基于大涡流模拟（LES）的Riam-Compact的CFD模型的开发，可以通过高精度预测气流和气体扩散，高精度，并模拟连续风向在360度上变化。本文提出了一种用于评估风力涡轮发电机（WTG）的部署位置的技术，因为日本的巨大地形的特征在于陡峭，复杂的地形，从而导致风速的复杂空间分布，在那里选择用于构建WTG的部位所必需的。

在第八篇论文中，风力发电机最优叶尖速比尾迹与静止盘尾迹的比较，“T. Uchinda等。提出了以最佳尖端速度比操作的风力涡轮发电机（WTG）的唤醒与其转子替换为固定盘。用大型涡流模拟（LES）模型进行数值模拟。静止盘的唤醒的特性与WTG的特征显着不同。下游距离10的速度赤字 （在WTG后面的转子直径约为流入速度的30％至40％。相反，在固定盘后面立即观察到流动分离（≤2 )，以及远尾迹的速度亏损(10)的值小于WTG的值。

在第九纸，“实验和数值模拟液压涡轮机电力和效率的预测预测，“L. Castro等。介绍对液压涡轮机的主要成分进行CFD模拟：转轮和牵引管。在水力发电设备（墨西哥）中进行了现场电力和质量流量测量。使用吉布森的水锤法得到质量流量。从螺旋形壳中进行的先前模拟中获得了转轮的入口边界条件。跑步者出口的计算结果用于进行随后的管道模拟。来自跑步者的流量模拟的数值结果提供了计算扭矩和涡轮机的功率的数据。构建了功率与效率曲线。

在第十篇论文中，“通过计算流体动力学模拟大厅填充烟雾，“W. K. Chow等人。在发生火灾时，使用CFD在解决烟雾内填充的关键危险。这一方面主要涉及已经和众多大空间量的高大厅，并将建造在远东，特别是中国大陆，香港和台湾的许多建筑项目中。在CFD模拟的基础上，可以预测可以实现对烟雾填充现象和设计适当的烟气排气系统的设计。

在第十一纸上，“我国一次典型列车火灾的数值模拟，“W. K. Chow等人。由于大型纵火和意外火灾，凭借CFD在乘客列车中的使用，自铁路是中国的关键交通工具，包括大陆，台湾和香港的主要交通工具。预测结果，如空气流量，温度分布，烟雾层高度和火车舱内的烟雾扩展模式可用于为火车车辆制定适当的火灾安全措施，并确定地铁站和铁路隧道的设计火灾。

在第十二篇论文中，“使用低湍流模型模拟咽部气流与空气流动的互动Rasani等人展示了一个简化的舌头复制品与呼气湍流之间相互作用的CFD模拟。采用三维低re SST湍流模型。对流体控制方程的任意欧拉-拉格朗日描述通过分割方法与拉格朗日结构求解器耦合，允许捕获流体域的变形。数值模拟证实了呼吸暂停患者的预期易感性，狭窄的气道开放导致流动阻塞，并提示如果咽流状态是紊流而不是层流，那么舌头会严重溃散。

在第十三篇论文中，“基于cfd的热障涂层冲蚀和大颗粒损伤试验平台的开发M. A. Kuczmarski等人展示了CFD的使用，以加速燃烧燃烧器的成功开发和持续改进，以进行有意义的材料测试。钻机开发通常是一个迭代过程，不断进行改进，以提高钻机性能，满足测试要求。CFD的应用使得在硬件搭建或修改之前，就可以进行许多此类迭代计算，减少了总体测试成本和时间，还可以提高对这些钻机操作方式的理解。本文主要研究了内燃机涡轮叶片热障涂层的冲蚀和大颗粒损伤。本研究中使用的步骤——确定有关试验台性能需要回答的问题，开发和验证模型，并使用它来预测钻机性能——可以应用于其他试验台的高效开发。

在第十四篇论文中，混合室中旋流的研究，“J. J. Chen和C. H. Chen介绍了多个入口和微混凝室中出现的三维动量和传质特性的CFD调查。腔室由右侧棱镜，八角形棱镜或气缸组成。数值结果表明，腔室内的旋流占据混合指数。粒子轨迹证明了产生稳定搅拌的旋转和延伸局部流动，以及在不同雷诺数（RE）的出口部分处的有色颗粒的构造表示定性的混合性能。研究了各种几何参数和重新对混合特性的影响。找到具有4个入口的圆柱形室的最佳设计。在RE> 15中，更多惯性导致腔室中的更强大的旋流，并且减少了对扩散的阻尼效果，随后增加了混合性能。

在第十五篇论文中，“微尺度合成射流特性的数值计算与研究，“A. Lee等人。介绍由于腔中膜的周期性振荡而产生的合成射流的CFD研究。提出了一种模拟射流形成的新型移动网格算法。控制方程被转换为曲线坐标系，其中栅格速度被馈送到腔域中的流动的计算中，从而允许在固定计算域内求解质量和动量的节约方程。将使用该移动网格方法产生的数值溶液与实验测量进行比较。数值结果与微通道脉动射流的速度分布的流动分量与实验测量的比较以及微通道中的脉动轴的中心线，以及涡旋核心的位置表明存在良好的一致性，从而证明了移动的网格算法开发有效。

在第十六纸，“最近在中国可信CFD模拟的努力，L. Li等人发起了一系列关于可靠CFD模拟的研讨会，类似于西方的活动，如ECARP和AIAA阻力预测研讨会。中国的另一项重大努力是正在进行的建立CFD求解器可信性研究和可靠CFD仿真软件平台的项目。该平台名为WiseCFD，旨在实现无缝CFD流程，并避免繁琐的重复手工操作。此外，本文还重点介绍了一个强大的CFD作业管理器，该作业管理器能够支持即插即用(PnP)求解器集成以及分布式或并行计算。本文提出了WiseCFD的一些未来工作，并设想了WiseCFD与欧洲QNET-CFD知识库如何相互受益。

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