基于時域非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格有限體積法的聲固耦合數(shù)值方法研究.pdf

1、結(jié)構(gòu)與流體相互作用的聲固耦合問題大量存在于汽車艙室、空間飛行器以及建筑聲學(xué)等領(lǐng)域。本文研究并給出了一種基于非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的時域有限體積法,并將其應(yīng)用到聲固耦合問題中,本文主要研究內(nèi)容如下:
　　 1、聲固耦合是兩種介質(zhì)的耦合,因此處理多區(qū)域網(wǎng)格是研究聲固耦合問題的前提。本文解決了前處理程序中非結(jié)構(gòu)化多區(qū)域網(wǎng)格的讀入問題。
　　 本課題前處理程序調(diào)用CGNS-API中級程序庫讀取CGNS格式網(wǎng)格文件網(wǎng)格信息。程序通過實數(shù)HA

2、SH表法可以查找到相鄰區(qū)域中的對應(yīng)點,再由對應(yīng)節(jié)點組成內(nèi)部連接面。三維非結(jié)構(gòu)多區(qū)域網(wǎng)格讀入問題的解決具有很重要的意義。使用本課題開發(fā)的前處理程序可以實現(xiàn)流體域和固體域的耦合分析,可以保證壓力、速度、流量等在流固交界面上的連續(xù)。
　　 2、本文給出了一種時域非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格有限體積法解聲固耦合問題。
　　 運用FORTRAN90語言編程,模擬流場中的聲傳播及固體中的彈性波傳播,處理流體-固體耦合交界面處邊界條件。在算法實現(xiàn)的過

3、程中,本文將聲波動方程和位移、應(yīng)力混合變量彈性波方程各自作為聲場、結(jié)構(gòu)的控制方程,采用基于非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的數(shù)值求解方法,時間上均采用二階中心差分格式進行離散,空間上均應(yīng)用有限體積法進行離散,推導(dǎo)出數(shù)值模擬方法。在解固體中的彈性波傳播問題時,本文基于力平衡方程和胡克定律的相互關(guān)系求解位移,采用歐拉顯式解法解方程中各項。位移矢量存儲在單元節(jié)點上,應(yīng)變張量和應(yīng)力張量都存儲在單元中心上。與其他方法相比較,有限體積法有著良好的守恒性,并且適用于不規(guī)則