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《基于時(shí)間譜方法的振蕩翼型和機(jī)翼非定常黏性繞流數(shù)值模擬》由會(huì)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(bào)ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaApr．252013Vol34No．4787—797ISSN1000．6893CN11．1929／Vhttp：／／hkxb．buaaeducahkxb@buaa．edu．cn基于時(shí)間譜方法的振蕩翼型和機(jī)翼非定常黏性繞流數(shù)值模擬楊小權(quán)1，程蘇望1，楊愛明1’2一，孫剛11．復(fù)旦大學(xué)力學(xué)與工程科學(xué)系，上海2004332．上海大學(xué)上海市應(yīng)用數(shù)學(xué)和力學(xué)研究所，上海200072摘要：傳統(tǒng)的雙時(shí)間方法在非定常計(jì)算中長時(shí)間的過渡迭代推進(jìn)求解導(dǎo)致其計(jì)算效率相對較低，針對周期性非定常流動(dòng)問題的流動(dòng)特征，
2、發(fā)展了一種基于離散傅里葉變換的高效時(shí)問譜方法，用于求解振蕩翼型和機(jī)翼的非定常黏性繞流。在時(shí)空耦合的雷諾平均Navier—Stokes(RANS)方程的求解中，對流項(xiàng)的離散應(yīng)用了Roe的通量差分格式，物理時(shí)間項(xiàng)的離散方法為時(shí)間譜方法，偽時(shí)間推進(jìn)采用了隱式LU—SGS(Lower—UpperSymmetricGauss—Seidel)格式?？紤]到湍流的時(shí)空耦合效應(yīng)，時(shí)空耦合的Spalart—Allmaras一方程湍流模型的物理時(shí)間項(xiàng)同樣采用時(shí)間譜方法進(jìn)行離散。為了進(jìn)一步提高計(jì)算效率，當(dāng)?shù)貢r(shí)間步長和多重網(wǎng)格技術(shù)等加速收斂的措施均被采用。算例對俯仰振蕩NACA0012翼
3、型和Lann機(jī)翼的周期性非定常流場進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算。結(jié)果表明：對于周期性非定常流場的數(shù)值模擬，相比于傳統(tǒng)的雙時(shí)間方法，用時(shí)間譜方法近似物理時(shí)間項(xiàng)，不僅能夠提高流場的計(jì)算精度，而且更能夠大幅度提高計(jì)算效率。關(guān)鍵詞：周期性非定常流動(dòng)；時(shí)間譜方法；雙時(shí)間方法；俯仰振蕩翼型／機(jī)翼；多重網(wǎng)格；數(shù)值模擬中圖分類號：V211．3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號：1000—6893(2013)040787—11在實(shí)際工程問題中，經(jīng)常會(huì)遇到周期性非定常流動(dòng)的數(shù)值計(jì)算問題。如繞直升機(jī)旋翼的非定常流動(dòng)就是典型的周期性非定常流動(dòng)。在傳統(tǒng)的數(shù)值方法中，周期性非定常流動(dòng)的計(jì)算多采用雙時(shí)間方法[11求解
4、。雙時(shí)間方法是一種全隱式方法，通過引入附加的偽時(shí)間導(dǎo)數(shù)項(xiàng)，將物理時(shí)間方向的時(shí)間相關(guān)問題變成偽時(shí)間方向的定常問題。為了保證計(jì)算的精確性，一個(gè)周期往往會(huì)被等分成幾十個(gè)甚至更多的物理時(shí)間步長，而每個(gè)物理時(shí)間步長都對應(yīng)一個(gè)定常流動(dòng)的計(jì)算。另外，周期性非定常流動(dòng)的計(jì)算往往需要好幾個(gè)周期的計(jì)算過程才可以得到收斂的周期性非定常解。對于復(fù)雜的周期性非定常流動(dòng)問題，尤其是涉及到與此相關(guān)的優(yōu)化設(shè)計(jì)問題，一種有別于雙時(shí)間方法的高效數(shù)值計(jì)算方法顯得十分有必要。對周期性非定常問題的求解，國外學(xué)者發(fā)展了一系列卓有成效的求解方法。起初，Hall和Crawley[23將流動(dòng)分為定常和非定常成分
5、，采用線化方法把流動(dòng)的非定常部分做時(shí)均和周期性小擾動(dòng)處理，利用線化的控制方程求解非定常流動(dòng)問題。為了解決流動(dòng)非線性效應(yīng)，He等[33在線化方法的基礎(chǔ)上發(fā)展了非線性諧波方法，非定常成分由頻域中各頻率的平衡諧波項(xiàng)計(jì)算。時(shí)均方程與擾動(dòng)方程相互依賴，耦合求解。Hall等n]貝0提出了諧波平衡法，首次在非線性問題的求解中引入周期性的概念，將周期N等分，通過傅里葉變收稿日期：2012．04．06；退修日期：2012．04-27；錄用13期：2012·05·27；網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2012—08—3013：04網(wǎng)絡(luò)出版地址：WWWcnki．net／kcms／detail／11．1
6、929．V．201208301304005．html基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金(11172070)；上海市自然科學(xué)基金(09ZRl411400)；復(fù)旦大學(xué)研究生創(chuàng)新基金(EYH2126022)*通訊作者．Tel．：021-55665534E-mail：amyang@fudan．educn引用榕武
7、YangXo，OhengSK．YangAM，eta1．Timespectra／methodfornumericalsimulationofunsteadyviscousflowoveroscillatingairfoilandwing．ActaAeronauticaet
8、AstronauticaSinica．2013，34(4)：787-797．楊小權(quán)，程蘇壟，楊愛萌，等．基于時(shí)闖譜方法的振蕩翼型和機(jī)翼菲定常黏性繞流數(shù)值模擬航空學(xué)報(bào)，2013，34(4)：787-797．航空學(xué)報(bào)Apr．252013V01．34No．4換，將時(shí)域中的非定常問題變換到頻域中的定常問題求解，該方法最初用于頻域中求解非線性Euler方程，目前已成功應(yīng)用于葉輪機(jī)械復(fù)雜黏性流場的數(shù)值模擬。在此基礎(chǔ)上，McMullen等[51提出了計(jì)算效率更高的非線性頻域方法，并成功應(yīng)用于周期性非定常流動(dòng)問題的數(shù)值分析和氣動(dòng)外形優(yōu)化設(shè)計(jì)。該方法將控制方程以諧波的形式在頻域中
9、表示，求解頻域控制方程，
