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非结构网格粘性流动计算研究

气体流场的数值模拟(CFD)方法,由于具有高效、快捷以及费用低的特点,在飞机设计中正得到越来越多的重视与应用。如何模拟具有复杂外形飞行器的有粘、有旋、非线性的真实流场是当今CFD方法的发展方向。本文的主要工作是研究如何运用非结构网格对复杂流场进行Navier-Stokes方程计算。实现N-S方程计算的困难在于:1.网格生成。2.N-S方程数值解法。3.湍流模型。围绕以上几方面的问题,本文作了较为系统的研究,主要的研究工作有:1.提出一种非结构网格自适应的新策略。这种新的自适应方法不同于传统的自适应法如加点法、修改背景网格法。它在网格需要加密处,布置一些小的三角形单元,并以这些单元的边作为初始推进波阵面的一部分。在推进过程中,小单元附近自然生长出尺寸逐渐变大的单元。数值算例显示新的自适应方法是非常成功的。2.根据物理学中的弹簧原理,提出一种半非结构网格生成的新方法,即挤压法。它首先在流场内运用推进波阵面技术生成无粘非结构网格;然后  (本文共115页) 本文目录 | 阅读全文>>

大连理工大学
大连理工大学

非结构网格有限体积法的空间离散算法研究

为了提高计算流体力学模拟中广泛采用的非结构网格有限体积法的计算精度、稳定性与收敛性,本文对非结构网格有限体积法的空间离散算法进行研究。论文围绕对流通量计算的迎风型格式与空间变量分布重构方法两大主题进行讨论,这两大主题又进一步分为四个问题而进行具体的研究。首先对被认为具有较好的激波计算稳定性,并且能够自适应调节数值耗散的旋转型迎风格式进行研究。对旋转格式的耗散项进行分析,得到格式的数值耗散将随着旋转操作而增大的结论。设计的数值试验表明,在采用一组不断增大的给定旋转角度时,旋转格式的数值耗散越来越显著;在采用固定最大旋转角度的情况下,旋转格式在非结构三角形网格上能够稳定地捕捉激波。在此基础上提出了一个新的旋转策略,将旋转角度视为调节耗散的参数,根据流场压力间断强度确定旋转角度的大小,从而调节旋转格式的数值耗散。该策略能够有效地消除Roe格式在含强激波流场计算中的数值不稳定,并且在粘性流动的计算中保持良好的精度。最终得出结论,旋转导致...  (本文共191页) 本文目录 | 阅读全文>>

《西北工业大学学报》2004年06期
西北工业大学学报

一种隐式时间算法在非结构混合网格粘性流动计算中的应用

随着计算流体力学的发展 ,非结构网格技术得到了广泛的应用。但是 ,与结构化网格相比 ,非结构网格流场计算的数据存储量大 ,计算效率不高 ,收敛性和稳定性易受网格质量的影响。尤其是在非结构混合网格求解粘性流场时 ,由于计算网格数量巨大、网格单元类型不一、网格尺度变化非常剧烈等原因 ,非结构网格在计算效率和稳定性方面的不足表现的更加明显。为了改进上述不足 ,国内外 CFD工作者在提高非结构网格流场计算效率和鲁棒性方面开展了大量的研究工作 ,提出了当地时间步长、残值光顺、多重网格、隐式时间离散格式、并行计算等多种加速收敛技术。在这些技术中 ,隐式时间离散格式在理论上不存在 CFL数限制 ,可以取较大的时间步长 ,从而可以显著地提高计算效率。目前比较成熟的一些隐式处理方法有 ADI方法、LU- SGS方法和 GMRES方法等。由于需要存储和处理大型矩阵 ,这些方法对计算机资源 (内存 )的要求很高 ,单步计算时间较长。为了避免对大型矩阵...  (本文共5页) 阅读全文>>

南京航空航天大学
南京航空航天大学

流体力学数值方法及并行策略研究

论文主要研究计算流体力学高精度数值计算格式的构造以及非结构网格上的并行计算策略。主要内容包括以下几个方面:1.结构网格上的有限差分格式在DWENO (Double Weighted Essentially Non-Oscillatory)格式构造思想下,在结构网格上提出新的混合模板集上权的计算方法,得到MWENO5 (Multi-Weighted Essentially Non-Oscillatory)格式以及MWENO7格式。此外,反过来利用混合模板集的思想,提出MPWENO11 (Monotonicity Preserving Weighted Essentially Non-Oscillatory)格式。2.结构网格上的有限体积格式在二维结构网格上,利用最小二乘思想得到FVWENO4 (Finite Volume Weighted Essentially Non-Oscillatory)格式和FVWENO5格式。3.非结构...  (本文共132页) 本文目录 | 阅读全文>>

《清华大学学报(自然科学版)》1990年80期
清华大学学报(自然科学版)

快速生成三维非结构网格的一种方法

近年来,在复杂计算域流场的计算中,尤其是机身—机翼组合体的绕流问题以及叶轮机械内的三维流动计算,非结构网格技术正在被大力研究与应用。目前非结构网格主要有3种方法:1)Delaunay方法[1],2)阵面推进法[2],3)切割分裂方法[3]。在上述3类方法中,前2种应用较广。过去我们在非结构网格方面主要是采用了Delaunay方法并且用C语言编制了相应的二维网格生成程序[4]。在流场计算中,如何快速生成满意的计算网格是完成流场计算的重要一步。在二维网格计算中生成网格的效率问题还不太突出,但到了三维问题生成的效率便非常重要了,而且要生成一组好的四面体网格往往并不是件容易的事,所以本文要寻求一种快速生成三维网格的方法。五面体网格是一种在x1与x2方向上为非结构网格,而x3方向上具有结构网格特征的新型网格,本文主要探讨这种网格的快速生成过程。1拟S1面上非结构网格的生成技术及分区处理1.1非结构网格生成的一般步骤以二维平面问题为例,扼要...  (本文共5页) 阅读全文>>

《空气动力学学报》1960年10期
空气动力学学报

非结构网格生成技术的研究

非结构网格生成技术的研究孙少鹏,杨岞生南京航空航天大学,江苏南京(邮政编码210016)摘要本文描述了非结构网格生成的过程。在生成方法上综合Delauney和AdvancingFront两种方法之长,构造了新的网格生成方法,使非结构网格生成更方便、快捷。网格生成过程分三个部分:1.表面网格的构造和最佳逼近;2.辅助点的生成与确定;3.空间四面体网格的生成。使用上述方法,本文构造了复杂构形物体的非结构网格。关键词非结构网格,四面体单元,表面网格的拓扑结构,推进面。引言随着流体力学的发展,所需解决的问题变得越来越复杂,特别是一些比较复杂的区域,常用的结构网格在划分这些区域时往往很困难,于是,出现了一种更为灵活和方便的网格——非结构网格。所谓非结构网格是指这种网格单元和节点的任意性,它们彼此没有!司定的规律可循。这种网格在80年代末90年代初得到了迅速发展。特别是高速、大容量电子计算机的出现,使其如虎添翼。非结构网格的基本思想基于这样...  (本文共7页) 阅读全文>>

清华大学
清华大学

基于非结构网格自适应的压气机内多尺度流动机理研究

发展高效、高精度的数值模拟体系对研究压气机内多尺度流动机理、模化物理机制以及探索先进有效的控制方法至关重要,是现代先进燃气轮机和高性能航空发动机研制过程中必不可少的一个重要环节。压气机内部存在复杂的小尺度关键流动特征,它们直接影响着压气机性能,精细预测这些关键流动特征对机理研究十分重要;压气机内部存在复杂的多尺度湍流结构,目前广泛使用的RANS方法难以满足更高的精度需求以进一步探究其内部多尺度流动机理,采用高精度的大涡模拟数值方法势在必行,但是计算量较大制约着压气机内高雷诺数流动大涡模拟深入广泛的应用。考虑到复杂几何条件下难以方便的生成高质量的结构化网格,本文发展了基于非结构网格自适应的高效、高精度数值模拟体系。本文提出了基于高阶映射的非结构网格自适应方法,通过引入高阶网格构建物理空间与参数空间高阶映射的方式,克服了已有非结构网格自适应方法在复杂几何中鲁棒性不足的缺点。该方法能统一处理各类复杂几何,拥有良好的精度与鲁棒性。通过多...  (本文共179页) 本文目录 | 阅读全文>>