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非结构动网格生成方法研究

褚江  
【摘要】:对含动边界非定常流场进行数值模拟已成为当今世界计算流体力学(CFD)研究的热点之一,而其中的一项关键技术就是动网格的生成。本文结合国家自然科学基金项目“动边界下计算方法和网格生成”对二维非结构网格以及二维非结构动网格的生成和应用进行了一些研究,主要内容有: 采用阵面推进方法生成二维非结构网格。这其中运用矩形结构背景网格技术,初始阵面自动划分技术和网格优化技术,然后给出了一些二维非结构网格生成实例,结果表明生成网格的质量良好,可以应用到数值计算中去。 对三种非结构动网格生成技术进行研究,分别是弹簧近似方法,弹性体方法和局部网格重构方法,并着重对弹性体方法进行了研究。在这种方法中,把整个网格区域看成一个弹性体,从而所有网格点的移动由弹性力学的一组基本方程控制,再应用有限元法求解这组方程,就可以得到网格中各点的位移。文中分别应用三种方法生成了若干个非结构动网格实例,并比较了其各自的优缺点。结果表明,与常用的弹簧近似方法相比,弹性体方法具有更强的网格变形能力,但其效率要低于弹簧近似方法。局部网格重构方法适合于大变形问题,但效率较低。 对转动和平移这两种典型的含动边界的流场进行了数值模拟,模拟的结果良好。这说明本文中所采用的弹簧近似方法和弹性体方法都能很好地应用到数值计算中去。


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