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低马赫数、低雷诺数翼型非定常流数值模拟

谢飞  
【摘要】: 本文以小型昆虫翼面运动的模拟为出发点,作为研究的第一步,将翼面运动的研究简化成翼型的沉浮和俯仰两种运动的耦合,然后利用N-S方程去求解这种扑动翼型的流场。由于在流场求解的过程当中,随着翼型的扑动,每一步都需要生成新的网格,为了提高网格生成速度,我们采用效率较高的代数插值方法。另外,我们求解的是极低马赫数下的流场(M<0.05),极低的马赫数会导致可压流动方程十分僵硬而难以收敛,对此,我们对N-S方程进行了矩阵预处理。在方程求解方面,采用了有限体积方法,采用Runge-Kutta方法对方程进行双时间推进。为了加快解的收敛速度,采用了当地时间步长以及隐式残值光顺等技术。本文对在低马赫数下绕NACA0012翼型和NACA4412翼型的定常流场进行了求解,结果和实验基本吻合,并对非定常运动情况进行了初步模拟研究,得出了一些有意义的结果。


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