N-S方程隐式分区并行计算

将Wu Z N和Zou H提出的一套适合三点块三对角隐式格式的定常和非定常可压无粘流的覆盖分区并行计算方法推广到N-S方程的计算.在二维定常亚音速、跨音速和非定常情况下都得到了较好的绝对并行效率.     

三维机翼跨音速颤振的分布式并行计算

以多台微机组成分布式计算系统,利用无限插值方法(TFI)生成三维多块贴体运动网格,以Navier Stokes方程为控制方程,求解三维机翼的跨音速非定常气动力,并与颤振方程耦合迭代计算,求解机翼广义位移响应的时间历程,根据广义位移的时间历程的衰减、等幅和发散振荡等情况确定机翼跨音速颤振临界条件.通过算例验证,计算结果与实验结果和理论分析相吻合.     

振荡机翼跨音速非定常粘性绕流的数值计算

以非定常Ｎ－Ｓ方程为主管方程，采用ＬＵ－ＮＮＤ混合差分格式，Ｃ和Ｃ－Ｈ型贴体运动网格，Ｂ－Ｌ双层代数紊流模型，求解绕振荡翼型和三维机翼的跨音速非定常粘性流场，分别计算了ＮＡＣＡ００１２翼型和Ｍ６机翼作俯仰振荡时跨音速非定常粘性绕流流场。研究了非定常绕流的气动特性，部分计算结果和风洞实验值作了比较。     

不可压N-S方程的基于粘接元的区域分裂解法

首先,简单介绍了基于粘接元的无重叠区域分裂方法.这种方法利用变分原理,非常适合有限元近似.然后,着重讨论了这种区域分裂方法在求解不可压Navier-Stokes方程中的应用,具体包括等价变分公式的建立、通过算子分裂的时间离散、区域分裂情形下广义Stokes问题的共轭梯度迭代求解方法、空间的有限元离散.最后,以数值实验结果验证了这种区域分裂方法应用于不可压Navier-Stokes方程求解时的可靠性.     

带有结构非线性的跨音速翼型颤振特性研究

以非定常N-S方程为主管方程,采用时间推进的方法,计算翼型振荡的瞬态非定常气动力,并与带有结构非线性的颤振方程耦合求解,计算了带有结构刚度非线性(间隙型,三次型刚度非线性)和结构阻尼非线性(三次型阻尼非线性)的结构响应特性和颤振特性.计算研究表明,由于同时具有结构和气动非线性,振荡极限环和气动力极为复杂.     

机翼大攻角下失速颤振的气动弹性研究

本文采用流固耦合的数值方法研究了机翼在0°～50°攻角下的颤振。计算结果表明,随着来流攻角α0的增大,机翼的固有频率对颤振的影响越来越大,颤振由线性的强迫振动逐渐发展成为非线性的自激振动,而当α0增加到一定程度以后,大尺度分离流交替地从机翼头部和尾部产生,机翼和流场会发生共振,引起机翼的失速颤振。     

三维不可压N-S方程的多重网格求解

应用全近似存储(Full Approximation Storage,FAS)多重网格法和人工压缩性方法求解了三维不可压Navi-er-Stokes方程.在解粗网格差分方程时,对Neumann边界条件采用增量形式进行更新,离散方程用对角化形式的近似隐式因子分解格式求解,其中空间无粘项分别用MUSCL格式和对称TVD格式进行离散.对90°弯曲的方截面管道流动和4:1椭球体层流绕流的数值模拟表明,多重网格的计算时间比单重网格节省一半以上,且无限制函数的MUSCL格式比TVD格式对流动结构有更好的分辨能力.     

一种求解可压缩Navier-Stokes方程的隐式迭代时间推进方法

针对有壁面边界的可压缩流动问题,提出与基于非等距网格的高精度紧致型差分格式相结合的简化隐式迭代时间推进法,建立求解可压缩Navier-Stokes方程的直接数值模拟方法,提高了计算效率.应用该方法,直接数值模拟两种有壁面边界的二维可压缩流动问题,即可压缩平板边界层流动和可压缩槽道流动.     

二维不可压流函数N-S方程的多重网格方法

通过对二维不可压缩N-S方程的涡量-流函数方程组消去涡量而得到仅以流函数为求解变量的控制方程,从而 使不可压N-S方程的求解个数减到最少。求解方法采用本文提出的二阶精度的九节点紧致差分格式,因此无须对靠近边 界的网格点作特殊处理。为了加快迭代收敛速度,采用多重网格加速技术。数值实验结果验证了方法的精确性和可靠性。     

基于N-S方程的支撑机翼高亚声速气动外型设计

相对常规悬臂梁布局飞机，支撑机翼飞机允许有更大的展弦比、更薄的机翼及较小的后掠角，从而可以减小诱导阻力、波阻，并增加层流范围，是未来飞机的一个可供选择方案.文章基于N-S方程对高亚声速支撑机翼构型进行了气动外型设计，在巡航Mach数为0.7，设计升力系数为0.6的条件下，支撑机翼构型相对无支撑构型升阻比仅减小6.3%，而初始无支撑翼身组合体构型相较常规悬臂梁翼身组合体构型最大升阻比提高了约35%，设计结果表明支撑机翼构型是可明显提高飞行性能的未来高亚声速飞机的一种新型外型.文章也对支撑外型、位置参数及机翼内翼下翼面外型修型对支撑机翼构型的干扰影响进行了研究，研究结果表明:支撑上翼面外型、支撑弦长、相对厚度、展向位置、扭转角分布及机翼下翼面外型对支撑机翼构型气动影响较大.      

Navier-Stokes方程的有限元边界元耦合方法

主要研究了三维外部区域上具有Dirichlet边界条件的非定常Navier-Stokes方程的有限元边界元耦合方法,并分析了这一数值解的收敛速度.     

应用两步隐式算法求解Navier-Stokes方程

本文提出一种隐式分步算法求解流体的运动方程。研究证明,SIMPLEC算法是这种算法的特例。通过两组层流算例的计算表明,改变加权隐式系数α可以明显加快计算的收敛速度。     

NS方程的各向异性笛卡尔网格法研究

将近年发展起来的用于Euler方程求解的具有局部均匀网格总体非结构特性的笛卡尔网格法推广到NS方程的求解。为了与流场的各向异性相适应、减少网格点数量,提出了一种各向异性网格加密法。另外还研究了分级笛卡尔网格对内点格式稳定性的影响和插值固体边界条件的稳定性。数值结果表明各向异性笛卡尔网格法相对于传统的各向同性网格方法能大量节省网格点数量而且与后者具有同样的精度。     

二维非定常Navier-Stokes方程精确的对偶变分原理族

本文采用基于待定函数的系统反推法首次成功地导出了二维非定常粘性流动Navier-Stokes方程的精确变分原理,并进而应用轮转变换导出其对偶变分原理,从而为粘流,特别是湍流的直接数值模拟(通过有限元法或变分差分解法等)或求近似解析解奠定了重要的和严密的理论基础.     

粘性涡方法在多圆柱绕流数值模拟中的应用

用粘性涡方法求解了涡量速度形式的二维不可压缩Navier—Stokes方程．利用分步方法分别求解无粘的对流运动和粘性扩散，粘性扩散用随机走步方法来处理，利用涡量交换技术来满足无滑移边界条件，同时为进一步减少计算量，在求解对流速度时，采用了多极子展开法加速技术使得计算量由N2的量级减少到NlogN的量级．数值模拟了单圆柱和双圆柱纵向排列的绕流流场．     

高超音速进气道粘性流场的分块计算

本文采用一种隐式迎风型TVD格式求解二维Navier—Stokes方程，使用分块技术数值模拟了某超音速进气道在飞行马赫数2．291和2.557两种状态下的流动，给出了该进气道的内外流场结构、捕获面积比、表面压力分布、总压恢复系数等等。     

基于麦克斯韦方程的矿山岩爆现象研究

基于麦克斯韦方程，本文对岩爆过程中产生的电磁辐射在煤层、岩石中的传播规律进行了理论计算．分析与研究结果显示：一方面，岩爆过程中产生的电磁辐射信号符合麦克斯韦方程；另一方面，数值模拟破裂过程电磁辐射在煤层、岩石中的传播时可将电磁辐射产生源理想化为水平电偶极子和水平磁偶极子的叠加；并得出了电磁辐射源产生的场在煤层、岩石中空间分布的解析计算式．麦克斯韦方程的应用对于岩爆等动力灾害预测的电磁辐射监测仪的研制和定向定位监测具有重要的理论和实际意义．