基于非結(jié)構(gòu)動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)及運(yùn)動(dòng)物面粘流場(chǎng)數(shù)值計(jì)算方法研究.pdf

1、運(yùn)動(dòng)物面粘流場(chǎng)數(shù)值求解技術(shù)已成為現(xiàn)代計(jì)算流體力學(xué)研究的熱點(diǎn)之一,而其中的關(guān)鍵技術(shù)就是動(dòng)網(wǎng)格的生成方法以及基于動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)的數(shù)值求解方法。
　　本文針對(duì)非結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)網(wǎng)格生成技術(shù)研究,并將動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)與非結(jié)構(gòu)同位網(wǎng)格有限體積法結(jié)合對(duì)Navier-Stokes方程進(jìn)行數(shù)值求解,建立了基于非結(jié)構(gòu)動(dòng)網(wǎng)格的非定常數(shù)值離散計(jì)算模型及數(shù)值計(jì)算方法,編制了數(shù)值求解程序,并完成了算例驗(yàn)證。
　　本文發(fā)展了兩種非結(jié)構(gòu)動(dòng)網(wǎng)格生成技術(shù),一種是在標(biāo)準(zhǔn)彈簧法基

2、礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn),提出了一種改進(jìn)的彈簧近似法,該方法除考慮標(biāo)準(zhǔn)彈簧法中的防止網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)相互碰撞,還考慮了網(wǎng)格變形的扭轉(zhuǎn)效應(yīng),空間及邊界效應(yīng),使得網(wǎng)格的變形能力大幅提高。第二種動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)為局部重構(gòu)法,該方法能夠有效的解決彈簧法不能解決的物體大幅值運(yùn)動(dòng)問題。本文將Delaunay三角化方法應(yīng)用到運(yùn)動(dòng)網(wǎng)格的重構(gòu)中,充分利用Delaunay三角化方法的快速生成效率及接近正三角形的性質(zhì),引入的加密邊界作為“窗口”的方式提高了Delaunay三角化方法

3、的布點(diǎn)能力,并編制了基于改進(jìn)彈簧法的非結(jié)構(gòu)動(dòng)網(wǎng)格程序和改進(jìn)局部重構(gòu)法的動(dòng)網(wǎng)格生成程序。
　　本文在ALE法的基礎(chǔ)上建立了動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)與SIMPLE算法相結(jié)合的數(shù)值計(jì)算模型,給出了適合動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)的,滿足幾何守恒定律的數(shù)值離散方法及邊界條件。動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)中網(wǎng)格信息傳遞方式的精度決定計(jì)算精度,本文采用雙線性插值結(jié)合ENO方法計(jì)算待插點(diǎn)的流場(chǎng)信息參數(shù),這種插值方法的計(jì)算精度達(dá)到二階精度。利用FORTRAN語言編寫了基于非結(jié)構(gòu)動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)的數(shù)值計(jì)

4、算程序,并研究了圓柱橫向周期性振蕩問題,經(jīng)過與 FLUENT軟件的計(jì)算結(jié)果對(duì)比,結(jié)果表明本文編制的基于非結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)的數(shù)值計(jì)算程序是可靠的,可用于開展相關(guān)運(yùn)動(dòng)物體流場(chǎng)的數(shù)值計(jì)算模擬。
　　本文利用所編制的程序開展了圓柱柔性變形及圓柱后緣柔性板變形的流場(chǎng)特性研究,研究發(fā)現(xiàn)物體的柔性變形能夠改變?cè)鲌?chǎng)的結(jié)構(gòu),使得渦的脫落位置后移,圓柱后緣柔性板的應(yīng)用還可以使渦的脫落變得不再規(guī)律。柔性變形物體的這一特性對(duì)于抑制渦激振動(dòng)有著現(xiàn)實(shí)的意義