激波是可壓縮流動中的一種重要間斷現(xiàn)象,越過激波流動參數(shù)發(fā)生突躍,而且隨之還有機械能的損失,是個不可逆的過程。在含有激波的流動模擬中,對于激波的處理是極為重要的。激波裝配方法是一種古老的激波求解方法,其理論基礎較為清晰合理。在計算流體力學（Computational Fluid Dynamics,CFD）發(fā)展的初期就已經(jīng)被用于來處理含有激波的可壓縮流動。在處理含有簡單激波的流動時,激波裝配有著較為突出的優(yōu)點。但是,采用裝配方法處理復雜激波流動時,其應用過程比較復雜,計算中人工干預較多,難以建立統(tǒng)一的求解程序,后來逐漸被自動化程度較高的激波捕捉方法所取代。作為目前最為流行的一種計算手段——激波捕捉方法從誕生之日起,相關科研工作者就一直在通過各種各樣的努力來提高其計算激波的質(zhì)量。從1983年總差變減小格式（Total Variation Diminishing,TVD）的提出,激波捕捉方法在過去的三十多年里取得了許多突破性進展,各種基于TVD思想的高精度捕捉算法被巧妙地構(gòu)造處出來,在科學工程上得到了廣泛應用。但是,在巨大成功的背后還是存在大量“不確定因素”,許多問題仍然懸而未決。這些在光滑區(qū)... 

【文章頁數(shù)】：187 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
主要符號表
1 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 激波的認識歷程
    1.3 激波捕捉方法
    1.4 激波裝配方法
    1.5 本文研究思路及工作
        1.5.1 研究思路
        1.5.2 研究工作
2 激波捕捉求解器
    2.1 引言
    2.2 計算方法
        2.2.1 控制方程
        2.2.2 空間離散格式
        2.2.3 時間離散格式
        2.2.4 邊界條件
        2.2.5 剛體動力學耦合計算
        2.2.6 網(wǎng)格變形算法和離散幾何守恒律
    2.3 UDMs求解過程簡介
    2.4 算法驗證
        2.4.1 民機外形三維繞流
        2.4.2 外掛物投放
    2.5 本章小結(jié)
3 非結(jié)構(gòu)邊界激波裝配方法
    3.1 引言
    3.2 非結(jié)構(gòu)邊界激波裝配方法
        3.2.1 裝配流場初始化
        3.2.2 間斷邊界條件確定
        3.2.3 激波節(jié)點運動
    3.3 算例驗證
        3.3.1 激波管問題
        3.3.2 鈍頭體問題
        3.3.3 正規(guī)反射
        3.3.4 馬赫反射
        3.3.5 激波/渦相互作用
        3.3.6 整流罩分離
    3.4 本章小結(jié)
4 嵌入式激波裝配方法
    4.1 引言
    4.2 嵌入式激波裝配方法
    4.3 嵌入式激波裝配方法在格心型有限體積法中的應用
        4.3.1 嵌入式激波裝配方法和非結(jié)構(gòu)邊界激波裝配方法的比較
        4.3.2 激波節(jié)點參數(shù)及運動法向確定
        4.3.3 間斷面元通量計算
    4.4 基于特征線理論的辨識方法
        4.4.1 特征線理論
        4.4.2 基于特征線理論的辨識法在嵌入式激波裝配方法中的使用
    4.5 算例驗證
        4.5.1 等截面通道內(nèi)激波運動
        4.5.2 NACA 0012翼型繞流
        4.5.3 激波相交和反射
        4.5.4 激波/渦相互作用
        4.5.5 斜激波動態(tài)生長
        4.5.6 高超聲速圓柱繞流
        4.5.7 空氣中球形炸藥的爆炸
    4.6 本章小結(jié)
5 非結(jié)構(gòu)激波裝配方法的三維應用
    5.1 引言
    5.2 激波初始位置確定
    5.3 含有一個激波的三維問題
        5.3.1 UBFs模擬高超聲速球柱繞流
        5.3.2 MCFs確定返回艙配平特性
    5.4 含有多個激波的三維問題
        5.4.1 管內(nèi)激波反射
        5.4.2 球柱錐組合體超聲速繞流
    5.5 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 創(chuàng)新點
    6.3 展望
參考文獻
附錄A 一般狀態(tài)方程下Riemann問題的近似解
攻讀博士學位期間科研項目及科研成果
致謝
作者簡介


【參考文獻】：
期刊論文
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[2]用非結(jié)構(gòu)動網(wǎng)格技術(shù)計算確定再入飛行器配平攻角[J]. 郭正,瞿章華,劉君.  空氣動力學學報. 2004(03)
[3]雙曲守恒律方程的加權(quán)本質(zhì)無振蕩格式新進展[J]. 徐振禮,劉儒勛,邱建賢.  力學進展. 2004(01)
[4]非結(jié)構(gòu)動網(wǎng)格在三維可動邊界問題中的應用[J]. 郭正,劉君,瞿章華.  力學學報. 2003(02)
[5]計算激波的高精度數(shù)值方法[J]. 袁湘江,周恒.  應用數(shù)學和力學. 2000(05)
[6]高精度非定常激波裝配法[J]. 張玉東,傅德薰,馬延文,李新亮.  計算物理. 2007(05)
[7]飛船返回艙高超聲速氣動特性的風洞實驗分析[J]. 陳河梧.  航天器工程. 2008(05)
[8]大型彈性整流罩分離特點分析[J]. 馬忠輝.  中國科學（E輯:技術(shù)科學）. 2009(03)
[9]飛行器外掛投放數(shù)值模擬[J]. 唐志共,李彬,鄭鳴,鄧有奇.  空氣動力學學報. 2009(05)
[10]高超聲速飛行器[J]. 張麗靜,劉東升,于存貴,何慶.  航空兵器. 2010(02)

博士論文
[1]非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格有限體積法的空間離散算法研究[D]. 張帆.大連理工大學 2017
[2]包含運動界面的爆炸流場數(shù)值模擬方法及其應用[D]. 白曉征.國防科學技術(shù)大學 2009
[3]有相對運動的多體分離過程非定常數(shù)值算法研究及實驗驗證[D]. 王巍.國防科學技術(shù)大學 2008
[4]包含運動邊界的多體非定常流場數(shù)值模擬方法研究[D]. 郭正.中國人民解放軍國防科學技術(shù)大學 2002



本文編號：3721941