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基于非结构动网格的非定常气动力计算

王军利  
【摘要】:本文主要对非结构运动网格技术进行了研究,并在此基础上采用了全隐式双时间的时间离散方法和格心格式空间离散的中心有限体积法,通过求解Euler方程,对二维翼型及三维机翼的非定常流场进行了数值模拟。 在非结构网格生成技术方面,本文应用阵面推进法,生成了适用于求解欧拉方程,模拟二维、三维绕流的非结构网格。 在非结构运动网格技术方面,在标准线性弹簧方法的基础上,本文通过对网格单元边、面和体的综合考虑,引入了对线性弹簧倔强系数(诸如抗拉、抗扭和抗压等)以及边界修正的多种修正方法,发展了一种适用于解决非定常气动力计算的、高效的、稳定性较好的非结构运动网格方法。该方法在计算量增加不多的情况下,大大提高了非结构运动网格的适应性,具有很强的工程实用价值。 在流场求解技术方面,本文采用格心格式的有限体积法对非定常Euler方程进行了空间离散;在时间推进上采用全隐式的双时间推进方法,用四步Runge—Kutta方法作显式的拟时间推进,同时采用了当地时间步长、隐式残值光顺等加速收敛措施。 作为算例,本文求解了二维NACA0012翼型亚、跨音速和NACA0006翼型超音速的非定常流场和三维无后掠机翼、M6机翼的非定常流场。本文算例的非定常流场模拟结果与实验结果符合良好,表明本文所发展的非结构运动网格可靠性、稳定性较好;本文所发展的基于非结构运动网格的ALE形式Euler方程对于非定常流场的模拟是可行的。


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