在現(xiàn)代飛行器設(shè)計中,數(shù)值模擬方法以低成本、高效率和高靈活性等優(yōu)點(diǎn)成為研究飛行器空氣動力學(xué)的重要方法。在旋翼型無人機(jī)流場模擬中,由于旋翼與機(jī)身存在相互作用,為獲得精確模擬結(jié)果需要對整個無人機(jī)的流場進(jìn)行模擬,因此,有效地模擬旋翼與機(jī)身的相對運(yùn)動是實(shí)現(xiàn)成功模擬的關(guān)鍵步驟,這使得此類模擬問題極具挑戰(zhàn)性。本文設(shè)計了一套求解旋翼型無人機(jī)空氣動力學(xué)數(shù)值模擬問題的基于非結(jié)構(gòu)滑移網(wǎng)格技術(shù)的高可擴(kuò)展并行計算方法。該方法對控制方程的離散,在空間方向,采用非結(jié)構(gòu)移動網(wǎng)格有限元方法,時間推進(jìn)采用全隱式二階向后差分格式,最后采用一種并行Newton-Krylov-Schwarz方法求解離散后的非線性方程組。作為應(yīng)用,我們對一個真實(shí)旋翼型無人機(jī)模型在懸停狀態(tài)下的外流場進(jìn)行了數(shù)值模擬,獲得了一些非常詳細(xì)的流場信息。數(shù)值結(jié)果顯示,算法在天河2號上使用4096個處理器核時仍具有接近線性的并行加速比,這為下一步開展旋翼型無人機(jī)的高保真度快速模擬奠定了良好的基礎(chǔ)。 

【文章頁數(shù)】：39 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
引言
1 概述
    1.1 研究現(xiàn)狀
    1.2 本文研究內(nèi)容
2 數(shù)值算法
    2.1 計算模型及網(wǎng)格生成
    2.2 控制方程及邊界條件
        2.2.1 歐拉描述的不可壓縮NS方程
        2.2.2 任意拉格朗日-歐拉描述的不可壓縮NS方程
    2.3 控制方程的離散
        2.3.1 空間離散
        2.3.2 時間離散
3 Newton-Krylov-Schwarz算法
    3.1 非精確牛頓法
    3.2 GMRES算法
    3.3 加性Schwarz預(yù)條件子
    3.4 NKS算法大致流程
4 滑移網(wǎng)格技術(shù)
5 數(shù)值實(shí)驗(yàn)
    5.1 測試案例
    5.2 并行效率
結(jié)語
參考文獻(xiàn)
致謝
在讀期間公開發(fā)表論文（著）及科研情況


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Numerical simulation of aerodynamic interactions among helicopter rotor,fuselage,engine and body of revolution[J]. CAO YiHua,WU ZhenLong,HUANG JunSen.  Science China（Technological Sciences）. 2014(06)
[2]Numerical simulation of rotor-airframe aerodynamic interaction based on unstructured dynamic overset grids[J]. XU HeYong ＆ YE ZhengYin National Key Laboratory of Science and Technology on Aerodynamic Design and Research,Northwestern Polytechnical University,Xi’an 710072,China.  Science China（Technological Sciences）. 2012(10)
[3]基于滑移網(wǎng)格的臨近空間螺旋槳流場數(shù)值仿真[J]. 程鈺鋒,聶萬勝,胡永平.  直升機(jī)技術(shù). 2012(02)
[4]縱列式雙旋翼直升機(jī)氣動力和流場的數(shù)值模擬[J]. 王彩楓,楊永飛,林永峰,黃明恪.  直升機(jī)技術(shù). 2012(01)
[5]基于滑移網(wǎng)格與RNG k-ε湍流模型的槳舵干擾性能研究[J]. 王超,黃勝,常欣,郭春雨.  船舶力學(xué). 2011(07)
[6]基于CFD的直升機(jī)旋翼流場及氣動力計算[J]. 徐廣,王博,徐國華,招啟軍.  南京航空航天大學(xué)學(xué)報. 2011(03)
[7]基于運(yùn)動嵌套網(wǎng)格的前飛旋翼槳葉氣動干擾數(shù)值模擬[J]. 肖飛,熊峻江,馮濤.  應(yīng)用力學(xué)學(xué)報. 2009(01)
[8]基于滑移網(wǎng)格的帶螺旋槳艇體尾流場數(shù)值分析方法[J]. 姚震球,高慧,楊春蕾.  江蘇科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2008(02)

碩士論文
[1]基于CFD方法的直升機(jī)旋翼/機(jī)身流場模擬及分析[D]. 王博.南京航空航天大學(xué) 2007



本文編號：3687742