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《基于非結(jié)構(gòu)動網(wǎng)格的非定常流數(shù)值模擬方法》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、航空學(xué)報ActaAerOnauticaetAstrOnauticaSinicaJan．252011VoI，32No．115．26ISSN1000一6893CN11—1929／Vhttp：∥hkxb．buaa．edu．cnhkxb《罾buaa．edu．cn文章編號：lOOO一6893(2011)O卜ool5—12基于非結(jié)構(gòu)動網(wǎng)格的非定常流數(shù)值模擬方法伍貽兆*，田書玲，夏健南京航空航天大學(xué)空氣動力學(xué)系，江蘇南京210016摘要：給出了基于非結(jié)構(gòu)動網(wǎng)格的非定常流動問題的數(shù)值模擬方法，重點(diǎn)說明兩種動態(tài)非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格
2、方法的原理以及在非定常流模擬中的算法。一種是基于非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的重疊網(wǎng)格方法，該方法結(jié)合了非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格方法和重疊網(wǎng)格方法的優(yōu)點(diǎn)，以物面距為準(zhǔn)則參數(shù)對網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分類。進(jìn)而建立重疊網(wǎng)格的網(wǎng)格問插值關(guān)系，通過采用動態(tài)非結(jié)構(gòu)重疊網(wǎng)格算法。可以處理多體間具有大幅相對運(yùn)動的非定常問題。另一種是基于Delaunay圖映射的動彈網(wǎng)絡(luò)方法，該方法首先利用已有網(wǎng)格的邊界點(diǎn)生成覆蓋整個計(jì)箅域的Delaunay圖；然后建立網(wǎng)格點(diǎn)在圖上的一一映射關(guān)系，通過Delaunay圖來描述邊界運(yùn)動；最后利用映射關(guān)系獲得新網(wǎng)格點(diǎn)的坐標(biāo)。本文通過
3、多個數(shù)值算例(三維外掛物投放、直升機(jī)機(jī)身+旋翼前飛、后緣襟翼大偏角運(yùn)動以及AGARD445．6機(jī)翼氣動彈性變形)分別對這兩種方法進(jìn)行了驗(yàn)證，結(jié)果表明這些方法在動邊界非定常流模擬時具有較高的計(jì)算效率和魯棒性。關(guān)鍵詞：計(jì)算流體力學(xué)；非定常流；動網(wǎng)格；非結(jié)構(gòu)重疊網(wǎng)格；Delaunay圖映射中圖分類號：V211．3文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A在航空航天工程中，存在許多具有運(yùn)動邊界的復(fù)雜非定常流場，例如：飛行器外掛物投放、人椅系統(tǒng)與飛機(jī)的分離、直升機(jī)旋翼運(yùn)動、襟翼偏轉(zhuǎn)以及飛行器氣動彈性變形等。近年來，雖然隨著計(jì)算流體力學(xué)的不斷
4、發(fā)展以及計(jì)算機(jī)硬件的突飛猛進(jìn)，采用數(shù)值方法模擬此類問題已成為可能，但是開展這類非定常繞流問題數(shù)值模擬仍是計(jì)算流體力學(xué)研究人員以及工程設(shè)計(jì)人員所面臨的一個巨大挑戰(zhàn)，其中的首要“瓶頸”就是如何獲取計(jì)算效率高和魯棒性強(qiáng)的動網(wǎng)格技術(shù)。在計(jì)算流體力學(xué)中，目前模擬運(yùn)動邊界非定常流動問題采用的動網(wǎng)格技術(shù)主要有三類[1]：網(wǎng)格再生方法、網(wǎng)格變形方法和動態(tài)重疊網(wǎng)格方法。網(wǎng)格再生方法是在模擬動邊界非定常問題時，計(jì)算網(wǎng)格隨物體的運(yùn)動不斷重新生成，如自適應(yīng)笛卡兒網(wǎng)格方法[2]和非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格局部再生方法[3’4]等；網(wǎng)格變形方法是
5、根據(jù)運(yùn)動邊界的變化利用一定準(zhǔn)則調(diào)整已有網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)位置來獲得新的計(jì)算網(wǎng)格，如基于彈簧準(zhǔn)則的彈性網(wǎng)格方法[5]，在實(shí)際應(yīng)用中，網(wǎng)格變形方法常常與網(wǎng)格局部再生方法相結(jié)合以提高計(jì)算的魯棒性；動態(tài)重疊網(wǎng)格方法[6+7]則是在非定常計(jì)算中使繞各個物體(或部件)的子網(wǎng)格隨物體一起運(yùn)動，不斷建立網(wǎng)格間插值關(guān)系，該方法不需要網(wǎng)格再生和變形，具有處理多體間具有大幅相對運(yùn)動的能力。近年來發(fā)展了多種動邊界模擬關(guān)鍵技術(shù)，建立動態(tài)非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格生成與非定常運(yùn)動過程的算法，形成了配套完善的軟件。本文將介紹兩種基于動態(tài)非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的運(yùn)動邊界非
6、定常流場模擬方法，一種是基于非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的重疊網(wǎng)格方法，另一收稿日期：2010．09-17；退修日期：2010-09-26；錄用日期：2010-10—20；網(wǎng)絡(luò)出版時同：2010-12—1611：25網(wǎng)絡(luò)出版地址：www．cn¨net／kcms／deta¨／11．1929V20101216．1125．000．htmIDOI：CNKI：11·1929／V．20101216．1125．000基金項(xiàng)目：南京航事航天大學(xué)基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)科研項(xiàng)目(NS2010020)*通訊作者．Tel．：025—84892894
7、E-ma¨：w”ao@nu∞。edu．cn弓
8、用格式l伍貽兆．田書玲．夏健．基f非結(jié)梅動兩絡(luò)的菲定常流教值模擬方法f∞i兢空學(xué)報．20¨。32(”：15-26．wuYIzhao．Ti胡s‰ling。xiaJi鑰．unstruclur酬伊-dmethods蛔∞steadynow8imulation[山，ActaAeron鉍ticaetAs“onaulIcas{『lIca．2011．32‘{)：15—26．16航空學(xué)報種是基于Delaunay圖映射的動彈網(wǎng)格方法。其中前者結(jié)合了非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格和結(jié)構(gòu)重疊網(wǎng)格技術(shù)的
9、優(yōu)點(diǎn)，既降低了復(fù)雜外形網(wǎng)格的生成難度，又在處理非定常問題時不需網(wǎng)格再生成，因此非常適合于模擬多體間具有大幅相對運(yùn)動問題，該網(wǎng)格思想最早由Nakahashi等[8]提出，之后得到了推廣發(fā)展∞。121；而后者，計(jì)算網(wǎng)格的彈性變形是基于Delaunay圖映射進(jìn)行的，這樣不但可以提高非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的彈性變形能力和網(wǎng)格處理速度，而且特別適合于大幾何變形的非定常黏性流動問題模擬。本文首先介紹所采用非定常流動控制方程及其數(shù)值解法；然后介紹非結(jié)構(gòu)重疊網(wǎng)格方法，
