發(fā)布時間：2020-04-17 16:59

【摘要】：隨著計算機技術(shù)的發(fā)展,計算流體力學(CFD)在工程領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用,并發(fā)揮著重要的作用,但是CFD仍然存在一些具有挑戰(zhàn)性的問題。當運用CFD解決現(xiàn)代工業(yè)界所面臨的各種設(shè)計、計算以及復雜幾何形狀下的流動等問題時,數(shù)值計算精度和湍流模型仍然是CFD工作者面臨的一個難題。為此,本文進行以下研究:首先基于區(qū)域分裂技術(shù),采用求解偏微分方程并結(jié)合基本的代數(shù)方法,生成繞ONERA M6(M6)機翼的高質(zhì)量多塊結(jié)構(gòu)化拼接網(wǎng)格�？臻g采用Roe的通量差分分裂(Flux Difference Splitting)迎風格式,時間采用隱式推進方法,通過數(shù)值模擬M6機翼跨音速流場以探究兩種限制器:minimum-modulus(min-mod)限制器和modified 3rd-Upwind偏置限制器在跨聲速繞流中的性能�？刂品匠虨槔字Z平均Navier-Stokes(RANS)方程耦合Spalart-Allmaras(SA)一方程湍流模型,為了加速收斂,計算還采用了多重網(wǎng)格方法。結(jié)果表明:min-mod限制器預測到的激波質(zhì)量相對較好,modified 3rd-Upwind偏置限制器的收斂性和精度好于min-mod限制器。其次針對ONERA M6機翼,通過求解RANS方程分別耦合一方程Spalart-Allmaras(SA)湍流模型、二方程Wilcox’s k-?(Wilcox)和Menter’s SST(SST)湍流模型,考察三種湍流模型在跨聲速繞流中的性能和對氣動特征的影響。為了提高精度、避免激波附近的數(shù)值振蕩,計算中使用了modified 3rd-Upwind偏置限制器。通過對比分析不同湍流模型之間的差異,獲得了對湍流模型的選取和改進具有一定參考價值的結(jié)果。最后基于“超立方體”概念,提出了一種通用的高質(zhì)量多塊拼接結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格構(gòu)建方法,生成了繞細長旋成體的計算網(wǎng)格;通過求解RANS方程分別耦合SA、Wilcox和SST三種湍流模型,數(shù)值模擬了細長旋成體在超聲速大攻角下的分離流流場,比較了SA、Wilcox和SST三種湍流模型的差異,獲得了與實驗結(jié)果吻合較好的物面壓力分布。三種湍流模型較好地模擬了主渦強度、渦核位置以及靠近壁面的二次分離渦。本文通過計算分別對比分析了不同限制器、不同湍流模型之間的差異,獲得了比較理想的結(jié)果,驗證了本文算法和求解技術(shù)的可行性。本文結(jié)果對提高CFD的模擬精度、湍流模型的改進及限制器的構(gòu)建具有一定的參考價值。
【圖文】：

n 1nQ Q Q .5 多重網(wǎng)格法多重網(wǎng)格法從工程應(yīng)用角度講是一種多分辨率的算法，多重網(wǎng)格的生成方法一重疊式和聚合式，重疊式對于幾何結(jié)構(gòu)的某些關(guān)鍵特征的粗網(wǎng)格不能充分表達，能使粗網(wǎng)格和細網(wǎng)格間的傳遞關(guān)系變得簡單，在很大程度上減少工作量，避免某幾何外形不能產(chǎn)生粗網(wǎng)格的情況。在采用多重網(wǎng)格技術(shù)時，需要運用循環(huán)準則確定某時刻從一層網(wǎng)格轉(zhuǎn)換到另一，循環(huán)準則主要分為自適應(yīng)循環(huán)方法和確定的循環(huán)方法。由于用自適應(yīng)循環(huán)方法前網(wǎng)格層高頻誤差的消除較困難，故本文采用確定的循環(huán)方法，，該方法簡單、穩(wěn)含兩種最常用的循環(huán)：V 循環(huán)和 W 循環(huán)[44]。圖 2.1 為 V 型循環(huán)方式示意圖， W 型循環(huán)方式示意圖。

n 1nQ Q Q .5 多重網(wǎng)格法多重網(wǎng)格法從工程應(yīng)用角度講是一種多分辨率的算法，多重網(wǎng)格的生成方法一重疊式和聚合式，重疊式對于幾何結(jié)構(gòu)的某些關(guān)鍵特征的粗網(wǎng)格不能充分表達，能使粗網(wǎng)格和細網(wǎng)格間的傳遞關(guān)系變得簡單，在很大程度上減少工作量，避免某幾何外形不能產(chǎn)生粗網(wǎng)格的情況。在采用多重網(wǎng)格技術(shù)時，需要運用循環(huán)準則確定某時刻從一層網(wǎng)格轉(zhuǎn)換到另一，循環(huán)準則主要分為自適應(yīng)循環(huán)方法和確定的循環(huán)方法。由于用自適應(yīng)循環(huán)方法前網(wǎng)格層高頻誤差的消除較困難，故本文采用確定的循環(huán)方法，該方法簡單、穩(wěn)含兩種最常用的循環(huán)：V 循環(huán)和 W 循環(huán)[44]。圖 2.1 為 V 型循環(huán)方式示意圖， W 型循環(huán)方式示意圖。
【學位授予單位】：長安大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：O241.82

【參考文獻】

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本文編號：2631086