本文關(guān)鍵詞：基于自適應(yīng)直角坐標(biāo)網(wǎng)格的重疊網(wǎng)格方法研究

  更多相關(guān)文章： 計(jì)算流體力學(xué) 多體分離 非定常流動 重疊網(wǎng)格 自適應(yīng)直角坐標(biāo)網(wǎng)格

【摘要】：多體分離是航空航天中普遍存在的一類問題,如戰(zhàn)斗機(jī)內(nèi)埋式武器投放、火箭助推級分離、人椅彈射系統(tǒng)等。在該類問題繞流中,存在相對運(yùn)動的物體之間的復(fù)雜非定常流場會造成強(qiáng)大的氣動干擾,這種氣動干擾往往是不利的,嚴(yán)重時(shí)甚至?xí){到飛行器的飛行安全。過去,研究此類問題的主要手段是飛行試驗(yàn)和風(fēng)洞實(shí)驗(yàn),然而它們存在著風(fēng)險(xiǎn)大、成本高、周期長等弊端。近年來,計(jì)算流體力學(xué)的迅猛發(fā)展使得其在處理此類問題中得到了廣泛的應(yīng)用。動態(tài)重疊網(wǎng)格技術(shù)在研究此類問題時(shí)無需網(wǎng)格再生,并能很好的保證網(wǎng)格質(zhì)量,非常適合于處理具有大幅相對運(yùn)動的復(fù)雜非定常繞流問題。結(jié)構(gòu)重疊網(wǎng)格和非結(jié)構(gòu)重疊網(wǎng)格都可以準(zhǔn)確地對流場進(jìn)行數(shù)值模擬,但為了避免重疊網(wǎng)格插值帶來的數(shù)值耗散,需要調(diào)整邊界處的網(wǎng)格尺度,使多套子網(wǎng)格在重疊網(wǎng)格邊界處的網(wǎng)格尺度基本保持一致。受限于結(jié)構(gòu)網(wǎng)格和非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn),保證重疊網(wǎng)格邊界處的網(wǎng)格尺度一致性往往是以增加網(wǎng)格數(shù)量為代價(jià)的,這對計(jì)算機(jī)資源提出了更高的要求,同時(shí)也降低了數(shù)值計(jì)算的效率。為此,本文發(fā)展了一種基于自適應(yīng)直角坐標(biāo)網(wǎng)格的混合重疊網(wǎng)格方法,并開發(fā)了相應(yīng)的動態(tài)混合重疊網(wǎng)格求解程序。在這種方法中,直角坐標(biāo)網(wǎng)格可以基于洞邊界進(jìn)行自適應(yīng)加密和稀疏,在保證重疊網(wǎng)格邊界處網(wǎng)格尺度一致性的前提下降低了計(jì)算網(wǎng)格數(shù)量,提高了計(jì)算效率。本文首先對數(shù)值計(jì)算方法進(jìn)行了介紹,采用了混合網(wǎng)格求解器,即內(nèi)部貼體網(wǎng)格采用結(jié)構(gòu)網(wǎng)格求解器,背景網(wǎng)格采用自適應(yīng)直角坐標(biāo)網(wǎng)格求解器,流動控制方程采用定常/非定常Euler/N-S方程,運(yùn)用有限體積方法對控制方程進(jìn)行空間離散,采用Jameson中心格式計(jì)算對流通量,定常時(shí)間離散采用四步Runge-Kutta迭代,非定常時(shí)間離散方法為顯式雙時(shí)間步長法,湍流模型選用S-A模型;其次,對混合重疊網(wǎng)格的裝配方法進(jìn)行了深入研究,采用了非結(jié)構(gòu)重疊網(wǎng)格中的網(wǎng)格間邊界定義方法,在搜索宿主單元時(shí),采用了高效的相鄰單元搜索算法;最后,發(fā)展了一種基于自適應(yīng)直角坐標(biāo)網(wǎng)格的動態(tài)混合重疊網(wǎng)格方法,通過標(biāo)準(zhǔn)算例對該方法的正確性進(jìn)行了驗(yàn)證,并開展了一系列的數(shù)值算例研究,結(jié)果表明該方法對于模擬多體分離問題是極其高效和有效的。
【關(guān)鍵詞】：計(jì)算流體力學(xué) 多體分離 非定常流動 重疊網(wǎng)格 自適應(yīng)直角坐標(biāo)網(wǎng)格
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V211.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 注釋表11-12
• 縮略詞12-13
• 第一章 緒論13-20
• 1.1 研究背景及意義13-14
• 1.2 動態(tài)網(wǎng)格技術(shù)14-16
• 1.2.1 網(wǎng)格變形技術(shù)14-15
• 1.2.2 網(wǎng)格再生技術(shù)15
• 1.2.3 重疊網(wǎng)格技術(shù)15-16
• 1.3 基于自適應(yīng)直角坐標(biāo)網(wǎng)格的重疊網(wǎng)格研究現(xiàn)狀16-17
• 1.4 本文的主要工作與特色17-18
• 1.4.1 本文主要工作17-18
• 1.4.2 本文特色18
• 1.5 本文內(nèi)容安排18-20
• 第二章 流場數(shù)值計(jì)算方法20-39
• 2.1 引言20
• 2.2 控制方程20-22
• 2.3 空間離散22-26
• 2.3.1 有限體積方法22-24
• 2.3.2 JAMESON中心格式24-25
• 2.3.3 粘性通量項(xiàng)25-26
• 2.4 邊界條件26-30
• 2.4.1 物面邊界條件27-28
• 2.4.2 遠(yuǎn)場邊界條件28-30
• 2.5 時(shí)間離散方法30-34
• 2.5.1 定常時(shí)間離散方法31-32
• 2.5.2 非定常時(shí)間離散方法32-34
• 2.6 湍流模型34-35
• 2.7 數(shù)值算例驗(yàn)證35-38
• 2.7.1 基于自適應(yīng)直角坐標(biāo)網(wǎng)格的方塊無粘繞流36-37
• 2.7.2 NACA0012 翼型粘性繞流37
• 2.7.3 RAE2822 翼型粘性繞流37-38
• 2.8 本章小結(jié)38-39
• 第三章 基于自適應(yīng)直角坐標(biāo)網(wǎng)格的混合重疊網(wǎng)格方法39-59
• 3.1 引言39
• 3.2 重疊網(wǎng)格間邊界定義39-43
• 3.2.1 網(wǎng)格單元分類方法40
• 3.2.2 網(wǎng)格單元物面距40-41
• 3.2.3 混合重疊網(wǎng)格間邊界定義41-43
• 3.3 宿主單元搜索方法43-46
• 3.4 自適應(yīng)直角坐標(biāo)背景網(wǎng)格生成方法46-50
• 3.4.1 初始直角坐標(biāo)網(wǎng)格的生成46-47
• 3.4.2 直角坐標(biāo)網(wǎng)格的自適應(yīng)加密及稀疏47-49
• 3.4.3 網(wǎng)格光順49-50
• 3.4.4 網(wǎng)格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換50
• 3.5 重疊網(wǎng)格間信息插值50-54
• 3.5.1 插值邊界的構(gòu)造51-53
• 3.5.2 雙線性插值方法53-54
• 3.6 數(shù)值驗(yàn)證54-58
• 3.6.1 重疊網(wǎng)格裝配測試54-55
• 3.6.2 RAE2822 翼型定常粘性繞流55-57
• 3.6.3 三圓球定常粘性繞流57-58
• 3.7 本章小結(jié)58-59
• 第四章 動態(tài)混合重疊網(wǎng)格方法及其在動邊界非定常數(shù)值模擬中的應(yīng)用研究59-78
• 4.1 引言59
• 4.2 剛體三自由度運(yùn)動方程與動網(wǎng)格N-S方程耦合59-61
• 4.2.1 剛體三自由度運(yùn)動方程59-60
• 4.2.2 動網(wǎng)格N-S方程60-61
• 4.3 動態(tài)混合重疊網(wǎng)格方法61-62
• 4.4 振蕩翼型非定常數(shù)值模擬62-66
• 4.5 動態(tài)混合重疊網(wǎng)格在多體分離問題中的應(yīng)用研究66-77
• 4.5.1 二維外掛物投放數(shù)值模擬66-71
• 4.5.2 內(nèi)埋式動能球分離數(shù)值模擬71-77
• 4.6 本章小結(jié)77-78
• 第五章 總結(jié)與展望78-80
• 5.1 全文總結(jié)78-79
• 5.2 今后工作展望79-80
• 參考文獻(xiàn)80-84
• 致謝84-85
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文85

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 袁益謙;網(wǎng)格高速攝影[J];高速攝影與光子學(xué);1981年02期

2 袁益謙;網(wǎng)格高速攝影成象特性的研究[J];光學(xué)學(xué)報(bào);1983年07期

3 劉勇奎,石教英;六角網(wǎng)格上的圖形顯示[J];計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào);2004年03期

4 裴蒸;利用網(wǎng)格直接求解幾何問題的方法[J];計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào);1992年03期

5 孟敏;計(jì)忠平;劉利剛;;基于保特征調(diào)和場的交互式網(wǎng)格分片[J];計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào);2008年09期

6 馮占榮;于建群;付宏;盧洪濤;;一種二維貼體網(wǎng)格改進(jìn)算法的研究[J];西安交通大學(xué)學(xué)報(bào);2009年03期

7 劉劍飛;二維有限元網(wǎng)格自動生成及其在含裂紋飛機(jī)結(jié)構(gòu)件分析中的應(yīng)用[J];計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào);1990年04期

8 薛曉強(qiáng),徐溫干;軸流風(fēng)扇扇葉網(wǎng)格的自動生成[J];機(jī)電工程;2004年05期

9 劉君;白曉征;王巍;;網(wǎng)格之間流場信息傳遞的高精度方法和驗(yàn)證[J];空氣動力學(xué)學(xué)報(bào);2010年01期

10 曹建發(fā),陳晏清;多段翼型貼體網(wǎng)格的生成方法[J];北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào);1993年01期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前9條

1 王瑞利;付漢清;;流體力學(xué)數(shù)值模擬中的網(wǎng)格自適應(yīng)技術(shù)[A];中國工程物理研究院科技年報(bào)（1999）[C];1999年

2 李盾;陳靖;方華;;復(fù)雜外形三維非結(jié)構(gòu)粘性直角網(wǎng)格的生成[A];中國造船工程學(xué)會電子技術(shù)學(xué)術(shù)委員會2006學(xué)術(shù)年會論文集（上冊）[C];2006年

3 葉強(qiáng)強(qiáng);余燁;張靜;劉曉平;;基于網(wǎng)格的球面虛擬實(shí)景空間搭建方法[A];安徽首屆科普產(chǎn)業(yè)博士科技論壇——暨社區(qū)科技傳播體系與平臺建構(gòu)學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2012年

4 鄭冠男;楊國偉;;三維非結(jié)構(gòu)動網(wǎng)格計(jì)算方法研究[A];第十三屆全國激波與激波管學(xué)術(shù)會議論文集[C];2008年

5 周磊;譚偉偉;;聚合多重網(wǎng)格的體網(wǎng)格可視化技術(shù)[A];探索 創(chuàng)新 交流（第4集）——第四屆中國航空學(xué)會青年科技論壇文集[C];2010年

6 晉長秋;曹雄;;二維拉氏程序中的重分[A];中國工程物理研究院科技年報(bào)（2000）[C];2000年

7 陳立崗;梁義;陳建軍;鄭耀;;保特征的曲面網(wǎng)格重生成方法[A];慶祝中國力學(xué)學(xué)會成立50周年暨中國力學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)大會’2007論文摘要集（下）[C];2007年

8 楊永;;基于網(wǎng)格計(jì)算的CFD模擬可信度分析[A];計(jì)算流體力學(xué)研究進(jìn)展——第十二屆全國計(jì)算流體力學(xué)會議論文集[C];2004年

9 龔也君;;浸入界面法快速生成網(wǎng)格[A];第十七屆全國反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)力學(xué)會議論文集[C];2012年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 郭e，

本文編號：577231