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《基于非結構動網格的非定常流數值模擬方法》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、航空學報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基于非結構動網格的非定常流數值模擬方法伍貽兆*，田書玲，夏健南京航空航天大學空氣動力學系，江蘇南京210016摘要：給出了基于非結構動網格的非定常流動問題的數值模擬方法，重點說明兩種動態(tài)非結構網格
2、方法的原理以及在非定常流模擬中的算法。一種是基于非結構網格的重疊網格方法，該方法結合了非結構網格方法和重疊網格方法的優(yōu)點，以物面距為準則參數對網格節(jié)點進行分類。進而建立重疊網格的網格問插值關系，通過采用動態(tài)非結構重疊網格算法?？梢蕴幚矶囿w間具有大幅相對運動的非定常問題。另一種是基于Delaunay圖映射的動彈網絡方法，該方法首先利用已有網格的邊界點生成覆蓋整個計箅域的Delaunay圖；然后建立網格點在圖上的一一映射關系，通過Delaunay圖來描述邊界運動；最后利用映射關系獲得新網格點的坐標。本文通過
3、多個數值算例(三維外掛物投放、直升機機身+旋翼前飛、后緣襟翼大偏角運動以及AGARD445．6機翼氣動彈性變形)分別對這兩種方法進行了驗證，結果表明這些方法在動邊界非定常流模擬時具有較高的計算效率和魯棒性。關鍵詞：計算流體力學；非定常流；動網格；非結構重疊網格；Delaunay圖映射中圖分類號：V211．3文獻標識碼：A在航空航天工程中，存在許多具有運動邊界的復雜非定常流場，例如：飛行器外掛物投放、人椅系統(tǒng)與飛機的分離、直升機旋翼運動、襟翼偏轉以及飛行器氣動彈性變形等。近年來，雖然隨著計算流體力學的不斷
4、發(fā)展以及計算機硬件的突飛猛進，采用數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值模擬仍是計算流體力學研究人員以及工程設計人員所面臨的一個巨大挑戰(zhàn)，其中的首要“瓶頸”就是如何獲取計算效率高和魯棒性強的動網格技術。在計算流體力學中，目前模擬運動邊界非定常流動問題采用的動網格技術主要有三類[1]：網格再生方法、網格變形方法和動態(tài)重疊網格方法。網格再生方法是在模擬動邊界非定常問題時，計算網格隨物體的運動不斷重新生成，如自適應笛卡兒網格方法[2]和非結構網格局部再生方法[3’4]等；網格變形方法是
5、根據運動邊界的變化利用一定準則調整已有網格節(jié)點位置來獲得新的計算網格，如基于彈簧準則的彈性網格方法[5]，在實際應用中，網格變形方法常常與網格局部再生方法相結合以提高計算的魯棒性；動態(tài)重疊網格方法[6+7]則是在非定常計算中使繞各個物體(或部件)的子網格隨物體一起運動，不斷建立網格間插值關系，該方法不需要網格再生和變形，具有處理多體間具有大幅相對運動的能力。近年來發(fā)展了多種動邊界模擬關鍵技術，建立動態(tài)非結構網格生成與非定常運動過程的算法，形成了配套完善的軟件。本文將介紹兩種基于動態(tài)非結構網格的運動邊界非
6、定常流場模擬方法，一種是基于非結構網格的重疊網格方法，另一收稿日期：2010．09-17；退修日期：2010-09-26；錄用日期：2010-10—20；網絡出版時同：2010-12—1611：25網絡出版地址：www．cn¨net／kcms／deta¨／11．1929V20101216．1125．000．htmIDOI：CNKI：11·1929／V．20101216．1125．000基金項目：南京航事航天大學基本科研業(yè)務費專項科研項目(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?。鵩非結梅動兩絡的菲定常流教值模擬方法f∞i兢空學報．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航空學報種是基于Delaunay圖映射的動彈網格方法。其中前者結合了非結構網格和結構重疊網格技術的
9、優(yōu)點，既降低了復雜外形網格的生成難度，又在處理非定常問題時不需網格再生成，因此非常適合于模擬多體間具有大幅相對運動問題，該網格思想最早由Nakahashi等[8]提出，之后得到了推廣發(fā)展∞。121；而后者，計算網格的彈性變形是基于Delaunay圖映射進行的，這樣不但可以提高非結構網格的彈性變形能力和網格處理速度，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值解法；然后介紹非結構重疊網格方法，
