本文關(guān)鍵詞：基于OpenFoam的流固耦合數(shù)值方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：流固耦合現(xiàn)象廠泛的存在于航空航天、葉輪機(jī)械、土木工程、石油化工、清潔能源等諸多領(lǐng)域。近些年來流固耦合及其他多物理場耦合問題的計(jì)算模擬受到了廣泛的關(guān)注。而流固耦合問題形形色色、種類豐富,采用分離法對其進(jìn)行計(jì)算模擬越來越成為當(dāng)今主流趨勢。IQN-ILS算法是一種隱式的流固耦合算法,屬于分離法范疇。與傳統(tǒng)的不動點(diǎn)迭代算法相比,其在收斂速度上有明顯優(yōu)勢。但在某些流固耦合問題中,例如管道流動問題,該算法不能完全保證計(jì)算的穩(wěn)定性。針對這種情況,提出了將松弛因子引入IQN-ILS算法和混合使用Aitken和IQN-ILS的兩種改進(jìn)算法。在流固耦合求解器方面首先在有限體積法開源C++類庫OpenFoam原有求解器基礎(chǔ)上進(jìn)行編程開發(fā),添加了IQN-ILS耦合算法代碼,實(shí)現(xiàn)了IQN-ILS算法的求解器；其次根據(jù)提出的兩種改進(jìn)算法,開發(fā)了基于IQN-ILS兩種新的流固耦合求解器,具體耦合算法部分的程序開發(fā)過程分為python和C++兩個版本。此外本文還開發(fā)了可模擬存在自由液面流固耦合問題的新求解器。然后通過標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證算例驗(yàn)證了所開發(fā)求解器的有效性。并運(yùn)用二維算例,比較了不同耦合算法的收斂速度。最終將改進(jìn)算法應(yīng)用到三維管道流動算例中。算例結(jié)果表明,與原有IQN-ILS算法比較,提出的改進(jìn)算法起到了提高計(jì)算穩(wěn)定性的目的,取得了很好的效果。
【關(guān)鍵詞】：流固耦合 IQN-ILS算法 OpenFoam Aitken算法 改進(jìn)算法
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：O353.4
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-13
• 1.1 流固耦合的定義及應(yīng)用9-10
• 1.2 流固耦合問題數(shù)值計(jì)算理論的研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容12-13
• 第2章 數(shù)值方法理論13-32
• 2.1 基于有限體積法的基本方程的建立13-15
• 2.1.1 流體方程的建立13-14
• 2.1.2 固體方程的建立14-15
• 2.2 有限體積法的離散和求解過程15-21
• 2.2.1 計(jì)算區(qū)域的離散15-17
• 2.2.2 流體方程的離散及求解17-19
• 2.2.3 固體方程的離散及求解19-21
• 2.3 流體網(wǎng)格方程21-22
• 2.4 流固耦合中的分離法22-29
• 2.4.1 顯式耦合23-24
• 2.4.2 不動點(diǎn)迭代24
• 2.4.3 Aitken迭代24-26
• 2.4.4 向量外推法26-27
• 2.4.5 IQN-ILS算法27-29
• 2.5 本文提出的基于IQN-ILS算法的改進(jìn)算法29-32
• 第3章 基于OpenFoam的流固耦合求解器開發(fā)32-49
• 3.1 OpenFoam的介紹32-33
• 3.2 原有流固耦合求解器及其相關(guān)基本知識的介紹33-34
• 3.3 對原有求解器的修改34-40
• 3.3.1 使用外推法預(yù)測子迭代初始值34-36
• 3.3.2 引入是否進(jìn)行動量預(yù)測的選擇36-37
• 3.3.3 對原有求解器的修正37
• 3.3.4 提供了使用徑向基函數(shù)插值法的接口37-38
• 3.3.5 強(qiáng)制流固交界面的網(wǎng)格重合38-40
• 3.4 流固耦合算法部分的程序?qū)崿F(xiàn)40-49
• 3.4.1 基于Python的開發(fā)過程40-44
• 3.4.2 最終C++代碼的實(shí)現(xiàn)44-49
• 第4章 流固耦合問題數(shù)值算例49-77
• 4.1 標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證算例49-58
• 4.2 二維算例的對比分析58-62
• 4.3 改進(jìn)算法在三維管道流動中的應(yīng)用62-72
• 4.3.1 工況1的收斂情況分析67-69
• 4.3.2 工況2的收斂情況分析69-70
• 4.3.3 工況3的收斂情況分析70-72
• 4.4 存在自由液面的流固耦合問題72-77
• 4.4.1 水槽水平運(yùn)動的算例72-75
• 4.4.2 水槽定軸轉(zhuǎn)動的算例75-77
• 第5章 總結(jié)與展望77-79
• 5.1 全文總結(jié)77-78
• 5.2 研究展望78-79
• 參考文獻(xiàn)79-82

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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本文編號：323155