本文關(guān)鍵詞：旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下高階間斷有限元數(shù)值模擬研究

  更多相關(guān)文章： Euler方程 旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系 高階間斷有限元 激波捕捉 并行計(jì)算

【摘要】：本文針對(duì)旋轉(zhuǎn)非定常流場(chǎng)問題進(jìn)行了數(shù)值模擬。首先基于旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系方法得到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的Euler控制方程,然后通過并行高階間斷有限元法(DGM)數(shù)值離散求解控制方程,從而得到流場(chǎng)各狀態(tài)下的高精度數(shù)值解。間斷有限元法結(jié)合了有限元法(FEM)和有限體積法(FVM)的優(yōu)點(diǎn),并且易于處理復(fù)雜幾何外形和復(fù)雜邊界條件問題,收斂速率較快,易實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)和并行計(jì)算,因而逐漸成為流體力學(xué)領(lǐng)域的熱點(diǎn)研究方向。而旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系方法則在處理流體力學(xué)中的旋轉(zhuǎn)繞流問題時(shí)有自己較大的優(yōu)勢(shì),可以簡化計(jì)算復(fù)雜度,提高計(jì)算效率。本文基于彈性理論生成全彎曲網(wǎng)格,保證了物面真實(shí)幾何形狀的精確表達(dá)。采用顯式人工粘性項(xiàng)的方法來設(shè)計(jì)激波捕捉策略。定常計(jì)算部分,根據(jù)間斷有限元法的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn),基于METIS網(wǎng)格分區(qū)技術(shù),設(shè)計(jì)了非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格上的并行高階間斷有限元法并行計(jì)算策略。非定常計(jì)算部分則是在定常計(jì)算的基礎(chǔ)上采用相同的網(wǎng)格分區(qū)技術(shù),設(shè)計(jì)并行的四步Runge-Kutta顯式時(shí)間推進(jìn)格式,對(duì)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下的Euler控制方程進(jìn)行數(shù)值求解。首先進(jìn)行了定常(即旋轉(zhuǎn)角速度為零)數(shù)值計(jì)算,分別模擬了亞聲速來流中對(duì)稱翼型NACA0012的定常流場(chǎng)和跨聲速來流中超臨界翼型RAE2822的定常流場(chǎng)。然后在定常數(shù)值計(jì)算的基礎(chǔ)上開展了對(duì)NACA0012對(duì)稱翼型,NACA64a010薄翼型和NLR7301超臨界翼型非定常流場(chǎng)的數(shù)值模擬。數(shù)值模擬結(jié)果表明,基于旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系方法,采用并行高階間斷有限元法處理旋轉(zhuǎn)非定常問題時(shí),高效而具有競爭力,即使在很稀疏的網(wǎng)格上也能夠得到高精度的數(shù)值解。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O241.82

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 孫強(qiáng);呂宏強(qiáng);伍貽兆;;基于高階物面近似的自適應(yīng)間斷有限元法歐拉方程數(shù)值模擬[J];空氣動(dòng)力學(xué)學(xué)報(bào);2015年04期

2 秦望龍;呂宏強(qiáng);伍貽兆;;彎曲網(wǎng)格上的間斷有限元湍流數(shù)值解法研究[J];空氣動(dòng)力學(xué)學(xué)報(bào);2014年05期

3 秦望龍;呂宏強(qiáng);伍貽兆;;基于混合網(wǎng)格的高階間斷有限元黏流數(shù)值解法[J];力學(xué)學(xué)報(bào);2013年06期

4 趙國忠;蔚喜軍;張榮培;;Lagrange坐標(biāo)系下二維氣動(dòng)方程組的RKDG有限元方法[J];計(jì)算物理;2012年02期

5 吳迪;蔚喜軍;徐云;;局部時(shí)間步長間斷有限元方法求解三維歐拉方程[J];計(jì)算物理;2011年01期

6 于劍;閻超;;Navier-Stokes方程間斷Galerkin有限元方法研究[J];力學(xué)學(xué)報(bào);2010年05期

7 呂宏強(qiáng);伍貽兆;周春華;田書玲;;稀疏非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格上的亞聲速流高精度數(shù)值模擬[J];航空學(xué)報(bào);2009年02期

8 張強(qiáng);;對(duì)流擴(kuò)散方程的間斷Galerkin自適應(yīng)方法[J];數(shù)值計(jì)算與計(jì)算機(jī)應(yīng)用;2008年01期

9 肖中云;江雄;陳作斌;劉剛;;低速預(yù)處理方法在懸停旋翼模擬中的應(yīng)用[J];航空學(xué)報(bào);2008年02期

10 蔚喜軍,周鐵;流體力學(xué)方程的間斷有限元方法[J];計(jì)算物理;2005年02期

，

本文編號(hào)：1152558