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摘要
该文提出了一种适用于数值模拟复杂水力机械内部三维不可压缩流动的水平集-浸入边界法。采用有限差分法和投影法对流体域控制方程进行离散求解，时间推进采用二阶龙格-库塔格式。在浸入边界点上压力和速度进行强制重构，以满足相应的速度和压力边界条件，进而实现了考虑固体结构边界的三维流场数值模拟。基于非结构三角形网格离散固体区域的复杂边界，通过搜索圆计算流固交界面附近一定距离内网格点至交界面的距离和采用射线法区分流体域和固体域，实现了一种利用水平集函数准确且快速捕捉复杂流固交界面的方法。通过一系列标准测试算例验证了算法的精度与鲁棒性，并应用于轴流泵泵段的三维模拟。结果表明，该文基于水平集的浸入边界法可以有效模拟固体运动下的三维流场，并适用于水力机械三维复杂流动。
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单位河海大学; 电气学院
