非结构网格下气动热力耦合数值方法研究

【摘要】：流动和热传导的耦合计算在工程中有着很好的应用前景。特别适用于带有内冷通道的涡轮叶片的换热问题。论文开发了一套基于Gambit商业软件的接口软件GMT(Gambit Mesh Transfer),通过读取Gambit软件生成的msh文件的数据来建立一种一一映射关系的非结构网格数据结构。基于上述GMT软件建立的非结构网格数据结构,论文开发了一套非结构网格算法的气动热力耦合计算程序,气动部分是通过计算雷诺平均下的N-S方程来完成,湍流模型采用一方程Spalart-Allmaras模型。热传导部分是通过计算导热方程来完成的。每次迭代过程中,气动热力耦合过程是通过在流固交界面保持一致的温度和连续的当地热通量来实现的。而耦合过程的关键在于计算出满足交界面两端等热通量的交界面温度。在流固交界面上,为了避免插值而建立了一个点对点的交界面网格关系以保证流固计算域之间的信息传递。 为了验证程序的可靠性,论文计算了湍流平板、跨音流凸包、层流耦合平板和Mark-Ⅱ涡轮导叶四个算例。所有计算的结果都与理论和试验结果吻合良好。证明了程序气动耦合计算具有一定的可靠性。