流體力學(xué)專業(yè)畢業(yè)論文 [精品論文] n-s方程并行算法研究及在彈箭流場中的應(yīng)用

1、流體力學(xué)專業(yè)畢業(yè)論文流體力學(xué)專業(yè)畢業(yè)論文[精品論文精品論文]NSNS方程并行算法研究及在方程并行算法研究及在彈箭流場中的應(yīng)用彈箭流場中的應(yīng)用關(guān)鍵詞：湍流模型關(guān)鍵詞：湍流模型并行計算并行計算彈箭流場彈箭流場計算流體力學(xué)計算流體力學(xué)數(shù)值模擬數(shù)值模擬摘要：隨著計算流體力學(xué)(CFD)的飛速發(fā)展，數(shù)值模擬已在工程實際中發(fā)揮越來越大的作用，但對于復(fù)雜外形粘性流動的數(shù)值計算往往需要很高的計算內(nèi)存和速度，僅僅通過提高單機性能和串行計算技術(shù)已難以勝任三維

2、復(fù)雜流場的數(shù)值模擬，并行計算已成為唯一能大幅提高計算效率的手段，是目前CFD技術(shù)的潮流和趨勢。因此開展粘性流動的并行計算具有重要的應(yīng)用價值。本文主要目的是基于CLUSTER集群并行體系結(jié)構(gòu)和消息傳遞庫MPI并行環(huán)境研究NavierStokes方程并行算法，致力于發(fā)展一套適用于復(fù)雜粘性流場模擬的通用并行計算軟件。其主要研究內(nèi)容包括以下幾方面：首先，討論了粘性結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的生成方法。為滿足復(fù)雜粘性流場的數(shù)值計算，本文采用分塊對接方法生成全流場的

3、粘性網(wǎng)格。文中詳細討論了不同拓撲結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法及各種混合類型網(wǎng)格的生成思想，同時給出了典型外形粘性網(wǎng)格示例。其次，對可壓縮NS方程串行算法進行了研究?？臻g離散采用有限體積方法，對流通量項采用VanLeerAUSM耦合的通量分裂格式，粘性項采用中心格式，時間積分采用五步RungeKutta法，并利用當(dāng)?shù)貢r間步長加速解的收斂。在計算紊流流動時利用SpalartAllmaras一方程模型。接下來，在串行程序基礎(chǔ)上研究了NS方程的并行算法，通過

4、采用物理區(qū)域分割的思想進行并行算法的設(shè)計。在編程上采用單控制流多數(shù)據(jù)流(SPMD)模型，使用CLUSTER集群并行體系結(jié)構(gòu)并采用MPI(MessagePassingInterface)作為數(shù)據(jù)通訊的方式，增強算法的通用性。最后，對彈箭流場進行了并行數(shù)值模擬。通過對超聲速下某彈丸和某制導(dǎo)火箭彈的粘性繞流模擬，以及與實驗結(jié)果的對比，驗證了并行程序的正確性，數(shù)值實驗同時表明所設(shè)計的并行算法可以取得較高的計算效率。隨著計算流體力學(xué)(CFD)的飛

5、速發(fā)展，數(shù)值模擬已在工程實際中發(fā)揮越來越大的作用，但對于復(fù)雜外形粘性流動的數(shù)值計算往往需要很高的計算內(nèi)存和速度，僅僅通過提高單機性能和串行計算技術(shù)已難以勝任三維復(fù)雜流場的數(shù)值模擬，并行計算已成為唯一能大幅提高計算效率的手段，是目前CFD技術(shù)的潮流和趨勢。因此開展粘性流動的并行計算具有重要的應(yīng)用價值。本文主要目的是基于CLUSTER集群并行體系結(jié)構(gòu)和消息傳遞庫MPI并行環(huán)境研究NavierStokes方程并行算法，致力于發(fā)展一套適用于復(fù)雜

6、粘性流場模擬的通用并行計算軟件。其主要研究內(nèi)容包括以下幾方面：首先，討論了粘性結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的生成方法。為滿足復(fù)雜粘性流場的數(shù)值計算，本文采用分塊對接方法生成全流場的粘性網(wǎng)格。文中詳細討論了不同拓撲結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法及各種混合類型網(wǎng)格的生成思想，同時給出了典型外形粘性網(wǎng)格示例。其次，對可壓縮NS方程串行算法進行了研究?？臻g離散采用有限體積方法，對流通量項采用VanLeerAUSM耦合的通量分裂格式，粘性項采用中心格式，時間積分采用五步RungeK

7、utta法，并利用當(dāng)?shù)貢r間步長加速解的收斂。在計算紊流流動時利用SpalartAllmaras一方程模型。接下來，在串行程序基礎(chǔ)上研究了NS方程的并行算法，通過采用物理區(qū)域分割的思想進行并行算法的設(shè)計。在編程上采用單控制流多數(shù)據(jù)流(SPMD)模型，使用CLUSTER集群并行體系結(jié)構(gòu)并采用MPI(MessagePassingInterface)作為數(shù)據(jù)通訊的方式，增強算法的通用性。最后，對彈箭流場進行了并行數(shù)值模擬。通過對超聲速下某彈丸和

8、某制導(dǎo)火箭彈的粘性繞流模擬，以及與實驗結(jié)果的對比，驗證了并行程序的正確性，數(shù)值實驗同時表明所設(shè)計的并行算法可以取得較高的計算效率。隨著計算流體力學(xué)(CFD)的飛速發(fā)展，數(shù)值模擬已在工程實際中發(fā)揮越來越大的作用，但對于復(fù)雜外形粘性流動的數(shù)值計算往往需要很高的計算內(nèi)存和速度，僅僅通過提高單機性能和串行計算技術(shù)已難以勝任三維復(fù)雜流場的數(shù)值模擬，并行計算已成為唯一能大幅提高計算效率的手段，是目前CFD技術(shù)的潮流和趨勢。因此開展粘性流動的并行計算

9、具有重要的應(yīng)用價值。本文主要目的是基于CLUSTER集群并行體系結(jié)構(gòu)和消息傳遞庫MPI并行環(huán)境研究NavierStokes方程并行算法，致力于發(fā)展一套適用于復(fù)雜粘性流場模擬的通用并行計算軟件。其主要研究內(nèi)容包括以下幾方面：首先，討論了粘性結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的生成方法。為滿足復(fù)雜粘性流場的數(shù)值計算，本文采用分塊對接方法生成全流場的粘性網(wǎng)格。文中詳細討論了不同拓撲結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法及各種混合類型網(wǎng)格的生成思想，同時給出了典型外形粘性網(wǎng)格示例。其次，對可壓

10、縮NS方程串行算法進行了研究。空間離散采用有限體積方法，對流通量項采用VanLeerAUSM耦合的通量分裂格式，粘性項采用中心格式，時間積分采用五步RungeKutta法，并利用當(dāng)?shù)貢r間步長加速解的收斂。在計算紊流流動時利用SpalartAllmaras一方程模型。接下來，在串行程序基礎(chǔ)上研究了NS方程的并行算法，通過采用物理區(qū)域分割的思想進行并行算法的設(shè)計。在編程上采用單控制流多數(shù)據(jù)流(SPMD)模型，使用CLUSTER集群并行體系結(jié)