本文關(guān)鍵詞： 空化 預(yù)處理 隱式求解 數(shù)值模擬 源項(xiàng)　出處：《空氣動(dòng)力學(xué)學(xué)報(bào)》2017年01期 　論文類(lèi)型：期刊論文

【摘要】：空化流動(dòng)問(wèn)題本質(zhì)上是可壓縮流動(dòng),應(yīng)用可壓縮方法開(kāi)展數(shù)值模擬研究更符合物理實(shí)際。氣體和液體壓縮性的顯著差別使得低速空化流動(dòng)數(shù)值模擬的剛性問(wèn)題非常突出,通過(guò)引入預(yù)處理技術(shù)解決低速問(wèn)題中由于特征值量值不一致導(dǎo)致的收斂剛性問(wèn)題,提高收斂速度。同時(shí),以預(yù)處理后的特征值構(gòu)造Roe格式耗散項(xiàng),提高低速流動(dòng)計(jì)算精度。鑒于自然空化流動(dòng)中氣液組分轉(zhuǎn)換現(xiàn)象和物質(zhì)輸運(yùn)現(xiàn)象并存,且氣體和液體的密度在常溫狀態(tài)下存在顯著差別,預(yù)處理后的源項(xiàng)雅克比矩陣的特征值與無(wú)粘通量雅克比矩陣的特征值存在量級(jí)的差異,這會(huì)使得求解過(guò)程不穩(wěn)定或收斂速度極慢,即出現(xiàn)"源項(xiàng)剛性"問(wèn)題。為此,本文系統(tǒng)推導(dǎo)了預(yù)處理框架下的氣液兩相流隱式求解方法,采用點(diǎn)隱式方法處理源項(xiàng),通過(guò)直接求逆的方式增強(qiáng)算法的穩(wěn)定性。研究中分別考察了三種不同的算子分裂方式在LU-SGS(Lower-Upper Symmetric-Gauss-Seidel)隱式迭代中的模擬效果,并提出適用于DDADI(Diagonally Dominant Alternating Direction Implicit)的算子分裂方式,在NACA0015水翼空化算例模擬中綜合比較了上述四種隱式迭代方式對(duì)低速空化問(wèn)題收斂性的影響。最后,應(yīng)用本方法對(duì)三維尖錐自然空化算例進(jìn)行了考核模擬,捕捉到自然空泡流場(chǎng)中的主要特征,計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)測(cè)量結(jié)果吻合。
[Abstract]:Cavitation flow is essentially a compressible flow. The application of compressible method in numerical simulation is more in line with the physical reality. The rigid problem of numerical simulation of low-velocity cavitation flow is very prominent due to the obvious difference between the compressibility of gas and liquid. In this paper, the preprocessing technique is introduced to solve the problem of convergence rigidity caused by the inconsistency of eigenvalues in low speed problems, and the convergence speed is improved. At the same time, the dissipative term of Roe scheme is constructed from the pretreated eigenvalues. In view of the coexistence of gas-liquid component conversion phenomenon and mass transport phenomenon in natural cavitation flow, the density of gas and liquid varies significantly at room temperature. There is an order of magnitude difference between the eigenvalues of the source term Jacobian matrix and that of the viscidity flux Jacobian matrix, which makes the solution process unstable or the convergence speed extremely slow. For this reason, the implicit solution method of gas-liquid two-phase flow under the preprocessing framework is systematically derived, and the point implicit method is used to deal with the source term. The stability of the algorithm is enhanced by direct inversion. Three different operator splitting methods are investigated in LU-SGS. respectively. Simulation effect in Lower-Upper Symmetric-Gauss-Seidel implicit iteration. It is also suggested that it is suitable for DDADI(Diagonally Dominant Alternating Direction Implicitity. To split the operator. In the NACA0015 hydrofoil cavitation simulation, the effects of the four implicit iteration methods on the convergence of the low-speed cavitation problem are comprehensively compared. By using this method, the main characteristics of natural cavitation flow field are captured, and the calculated results are in good agreement with the experimental results.
【作者單位】： 中國(guó)空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心計(jì)算空氣動(dòng)力研究所;
【分類(lèi)號(hào)】：O35
【正文快照】： part,the natural cavitation case of 3-D(three-dimension)cone is simulated by the current meth-od,capturing the main characteristic of the natural cavity flow field,and attaining agroup ofsimulating data that matches well with the experiment data.0引言隨

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本文編號(hào)：1484345