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基于Euler方程的三维自适应笛卡尔网格在复杂外形上的应用研究

王俊杰  
【摘要】:自适应笛卡尔网格技术近年来得到了广泛的发展和应用。笛卡尔网格生成简单,易于实现自动化、具有更强的自适应能力:更适合于处理复杂几何外形的绕流和由于物体运动或变形等产生的非定常问题。 本文研究了三维自适应笛卡尔网格的生成方法,并通过使用Jamson有限体积法求解Euler方程实现流场模拟。生成网格时,首先选定流场大小,对流场进行初始网格划分,生成初始网格;在初始网格的基础上,进行基于模型几何外形、模型表面曲率的自适应,细化网格:对已得到的网格进行光顺和优化,并处理与物面相交的网格、删除物体内部的网格:将与物面相交的网格中的极小网格与邻居大网格融合,最终得到可用于流场计算的空间网格。且在网格拆分过程中,采用复合叉树拆分结构,以最大限度地减少网格数量,同时提高网格的品质。流场计算中,采用格心格式的Jamson有限体积法用二阶中心差分对Euler方程作空间离散,用四步Runge-Kutta方法作显式时间推进:同时,采用当地时间步长和焓阻尼等技术加速收敛。并在流场求解过程中,进行基于流场解的自适应,以更加准确地捕获流场特征。 采用上述方法,本文对M6机翼和DLR-F4翼身组合体在跨音速情况下进行数值实验,计算结果与风洞实验结果符合良好,同时表明了本算法具有高分辨率、省时等特点。


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