發(fā)布時(shí)間：2022-02-27 09:27

　　直接數(shù)值模擬（DNS）是計(jì)算流體力學(xué)（CFD）中的一種研究方法,它無需任何湍流模型,直接對(duì)NS方程進(jìn)行求解。它能夠得到流場(chǎng)內(nèi)的準(zhǔn)確信息和精細(xì)的結(jié)構(gòu),因此常用于湍流的研究。本文使用直接數(shù)值模擬的方法進(jìn)行了低雷諾數(shù)下繞NACA0012翼型和機(jī)翼流動(dòng)的計(jì)算,研究了此狀態(tài)下湍流的相關(guān)性質(zhì),具有重要的理論意義。在計(jì)算中,空間離散采用了二階精度的有限差分法,中心差分格式;時(shí)間積分為顯隱混合的三階RK-CN法。由于連續(xù)方程無法用以時(shí)間推進(jìn)求解,因此使用了分步算法,并對(duì)二階混合偏導(dǎo)數(shù)項(xiàng)進(jìn)行了特殊處理。三維計(jì)算中,動(dòng)量方程采用因式分解方法求解,快速傅里葉變換方法用以求解Possion方程,大大提高了求解效率。本文首先通過編制相對(duì)簡(jiǎn)單的程序計(jì)算了不同雷諾數(shù)下的一維Burgers方程和二維湍流的直接數(shù)值模擬,分別得到了速度和渦量等值線圖,用以檢驗(yàn)數(shù)值方法和算法的有效性,并大致確定三維直接數(shù)值模擬的雷諾數(shù)。隨后編制了較為復(fù)雜的二維繞翼型流動(dòng)和三維繞機(jī)翼流動(dòng)的直接數(shù)值模擬程序,分別得到了不同雷諾數(shù)下的速度,壓力,渦量以及能量的變化、動(dòng)能耗散率和偏斜因子以及平坦因子。計(jì)算結(jié)果表明,雷諾數(shù)越高,就需要更高的時(shí)空分辨... 

【文章來源】：沈陽航空航天大學(xué)遼寧省

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 湍流與直接數(shù)值模擬
    1.2 選題的目的和意義
    1.3 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
    1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容
    1.5 本文主要結(jié)構(gòu)
第2章 直接數(shù)值模擬方法理論基礎(chǔ)
    2.1 空間離散方法
    2.2 時(shí)間離散方法
        2.2.1 顯式方法
        2.2.2 隱式方法
    2.3 不可壓縮流體計(jì)算算法
    2.4 POSSION方程的快速解法
        2.4.1 傅里葉級(jí)數(shù)
        2.4.2 傅里葉積分
        2.4.3 離散傅里葉變換
        2.4.4 快速傅里葉變換
    2.5 邊界條件
        2.5.1 入口邊界
        2.5.2 出口邊界
        2.5.3 壁面邊界
        2.5.4 周期邊界
    2.6 初始條件
    2.7 時(shí)空分辨率
    2.8 穩(wěn)定性條件
    2.9 本章小結(jié)
第3章 數(shù)值方法檢驗(yàn)
    3.1 一維BURGERS方程數(shù)值求解
        3.1.1 控制方程
        3.1.2 數(shù)值方法
        3.1.3 計(jì)算結(jié)果
    3.2 二維湍流直接數(shù)值模擬研究
        3.2.1 控制方程
        3.2.2 數(shù)值方法
        3.2.3 計(jì)算結(jié)果
    3.3 本章小結(jié)
第4章 繞二維翼型的直接數(shù)值模擬
    4.1 控制方程
    4.2 坐標(biāo)變換
    4.3 空間離散
    4.4 時(shí)間離散
    4.5 算法推導(dǎo)
    4.6 邊界條件與初始條件
    4.7 時(shí)空分辨率與網(wǎng)格
    4.8 其他
    4.9 計(jì)算結(jié)果
    4.10 本章小結(jié)
第5章 繞三維機(jī)翼的直接數(shù)值模擬
    5.1 控制方程
    5.2 因式分解求解動(dòng)量方程
    5.3 FFT求解POSSION方程
    5.4 時(shí)空分辨率
    5.5 程序并行
    5.6 計(jì)算結(jié)果（能量、耗散率、偏斜因子、平坦因子）
    5.7 本章小結(jié)
結(jié)論
附錄Ⅰ 二維繞流等值線圖
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士期間發(fā)表（含錄用）的學(xué)術(shù)論文


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[4]馬赫數(shù)為6的高超聲速鈍錐湍流邊界層空間演化的直接數(shù)值模擬[J]. 董明.  空氣動(dòng)力學(xué)學(xué)報(bào). 2009(02)
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碩士論文
[1]激波與障礙物相互作用的直接數(shù)值模擬研究[D]. 羅玉娟.浙江大學(xué) 2017



本文編號(hào)：3645200