复杂全机外形跨音速绕流欧拉方程数值计算

发展了一种快速抛物型方程贴体及与边界正交网格生成技术。生成了某歼击机全机真实外形三维O-C型计算网格,并应用于跨音速流场欧拉方程数值计算。成功地模拟了绕全机的复杂流场。计算压力分布与实验吻合良好。     

嵌套网格技术中的Collar网格和虚拟网格方法

针对嵌套网格技术中的结合部问题,提出了Collar网格和虚拟网格方法.用双曲型微分方程生成的处于结合部的有两个边界分别处于不同固定曲面上的Collar网格,在保证计算网格的生成方便快捷而且网格质量高的前提下,解决了为物体结合部的内外边界点提供有效插值单元的问题.虚拟网格为紧贴物面的面网格,它的作用是将物面边界条件传递给其它网格的边界面,而其本身不作流场计算.计算实践表明,将Collar网格和虚拟网格结合起来应用在嵌套网格技术中能保证几何外形不发生变化,有效地处理各种复杂组合体外形的结合部问题.     

气动外形表面雷达吸波涂层问题电磁散射场的数值模拟

研究了将无覆盖区域分裂与精确控制法相结合、用于气动外形表面雷达吸波涂层问题电磁散射场的数值求解方法.无覆盖区域分裂是按空气和涂层两种不同介质物理分区要求进行的,子域交界处离散网格彼此之间可以是非匹配的,以便处理不同介质的不同网格尺度要求.电磁波通过子域交界面的约束条件是通过引入Lagrange乘子而弱满足.整个求解过程包含基于精确控制的外迭代和基于Lagrange乘子控制的区域分裂内迭代.最后计算给出了二维翼型气动外形涂层问题的电磁散射场,并与对应的无涂层外形的计算结果进行了比较,反映出表面涂层对电磁散射场的影响.     

网格长宽比对隐式多重网格算法收敛率的影响及其改进

计算复杂实用外形绕流时,由于几何外形的复杂性,计算网格的空间网格长宽比变化很大。分析表明使用这类网格将影响隐式多重网格法的收敛率,如果使用与网格长宽比有关的耗散模型,将会克服网格长宽比的影响     

一种非结构/结构多层混合网格方法及其应用

对于粘性绕流的数值模拟,在自适应直角网格基础上,结合三角形非结构网格和结构化网格,利用其各自的优势和特点,提出一种生成混合杂交网格的思路和方法.在物面附近生成适合粘性流计算的大长宽比结构化网格,在远场分布自适应直角网格,快速离散计算空间.对于复杂的多体问题,采用三角形网格来连接各体网格,并运用网格合并的方法,保证各网格之间的光滑过渡与连接,提高网格质量.针对一些二维、三维外形的绕流问题,在上述网格基础上,采用B-L代数湍流模型和中心有限体积法,完成Navier-Stokes和Euler方程数值模拟的对比计算,结果表明网格生成和流场计算是正确的.     

多块网格技术及其在操纵面绕流计算中的应用

采用中心有限体积法求解Navier Stokes方程组,利用点对点搭接及面搭接多块网格技术成功地进行了多段翼型和存在外形间断(剪刀差)的带操纵面三维机翼的网格生成及粘性绕流流场数值计算,使用重叠面积加权插值及Ramshaw算法实现了面搭接的多块网格之间的信息传递并保证了通量守恒,并将流场计算结果与实验数据进行了对比.     

热传导问题的比例边界等几何Mortar方法

将比例边界等几何Mortar方法用于求解热传导问题。该方法可将全域分解为若干子域,针对每个子域分别建模和剖分网格,交界面网格无需逐点匹配;各子域交界面之间的连续条件可被Mortar条件满足;只需对子域的边界采用NURBS基函数进行等几何建模与离散,使问题降低一维,并避免了几何模型与计算模型之间的误差。数值算例表明该方法具有收敛性有保证,计算精度高的特点。     

二维非结构网格无粘流场数值计算

1前言非结构化网格流场数值模拟是近十几年来计算流体力学发展的重要标志之一。非结构网格与结构网格相比，在网格划分的灵活性上远远超出，这正好是复杂区域划分所必需的。非结构网格可在某一局部加密，修改而不影响其余部分，用于自适应网格时其方便处也是结构网格所无法比拟的。非结构网格划分的灵活性和加密、修改的方便，使它得以在复杂几何结构流动的计算中得以充分应用，十几年来成为计算流体力学界的潮流，得到了大发展［‘－‘］本文在三角划分的计算域上，进行了二维无粘流场数值计算。采用Roe格式离散二维Euler方程组，三步Run…     

避免人工干预的流体力学Riemann解法器

为克服体平均多流管格式（MFCAV）实施中存在人工干预的不足,基于移动网格设计适用于若干实际流场计算的HLLCM格式,该格式可以较好地抑制网格非物理变形,可避免人为调整网格.简化模型算例表明,HLLCM格式保持球对称性,计算结果优于MFCAV格式;应用模型算例表明,在复杂流场、实用状态方程、无人为干预措施的情形,与MFCAV格式相比,HLLCM格式可有效模拟的物理过程时间大幅延长,流场网格品质与能量守恒误差均有较大的改善.     

流场自适应叉树网格数值模拟三维复杂超声速流场

建立了基于分区结构网格的三维贴体叉树形网格的数据结构,并阐述了在此基础上进行自适应分裂/合并判别方法.为节省网格量和保证流场结构捕捉质量,提出对自适应程度进行区域性控制,以及对流场结构进行"保护"性预加密的优化方式.通过应用该网格对三维复杂超声速流场算例的计算,证明该方法对网格加密控制方便,对流场结构分辨率高.     

Numerical simulation of wave effects around compound coastal structures

A new three-dimensional potential flow numerical method has been developed to study wave diffraction around compound coastal structures. This new method is based on a multi-block finiteanalytic scheme. A chimera domain decomposition technique is used to model complex geometry and to connect overlapped grids by interpolating information across block boundaries. Calculations were performed for three examples, including a harbor entrance, a single breakwater, and a combined breakwater and large floating platform, to illustrate the flexibility and effectiveness of the present method.     

结构型网格分块生成技术

构造了一种适用于模拟具有复杂几何特征的流动问题的结构型网格生成方法,该方法应用CAD技术中非均匀有理B样条(NURBS)曲面表达形式,根据给定物体的典型站位截面,首先对物体进行分片表面网格的构造与重构,同时根据物体几何特征及流场特性对绕流流场进行区域分解并构造其块边界,在此基础上再采用数值方法进行相应的分块网格生成,并给出了应用所建立的方法生成的几种天地往返运输系统流场网格.     

非结构混合网格上的NS方程求解方法

提出了一套较为通用的,完全自动化的非结构混合网格生成方法.在物面粘性作用区,采用一种改进的推进层方法生成三棱柱形和金字塔形网格;在其他流动区域采用阵面推进方法生成四面体网格.采用一种改进精度的格心有限体积法对三维NS方程进行了求解,在加速收敛措施方面,提出了一种新的当地时间步长取定方法来减小质量较差的网格单元对流场计算稳定性和收敛速度的不利影响.以M6机翼和DLR/F4翼身组合体外形的粘性流场作为数值算例,验证了上述网格生成和流场求解方法的正确性和实用性.     

基于前沿推进的改进型PEBI网格生成方法

提出一种基于前沿推进的改进型PEBI网格生成方法,将其应用于油藏渗流模拟中,编制相应的油藏数值模拟器.与商业数模软件CMG的计算结果对比,验证了方法的准确性.以某不规则油藏模型为例开展数值模拟研究.结果表明,与常规笛卡尔网格相比,PEBI网格能减弱网格取向的影响.本文提出的PEBI网格生成方法在复杂油藏边界的精确描述、井位及断层内部约束条件的植入等方面具有较强的可应用性.     

基于熵条件二阶差分格式的嵌套网格分区算法

以带熵条件的二阶TVD格式为基本格式,设计了三维曲线坐标下的Euler方程数值计算方法.对多个物体使用分区嵌套网格设计了相应的分区算法.所建立的算法适用于处理物体相互分离以及相互接触的定常与非定常流动问题.给出了绕两圆柱的超声速流动在两圆柱处于不同位置时的详细结果,并模拟了装配鸭舵火箭弹在超声速旋转飞行时的气动特性.     

Lattice Boltzmann method on quadtree grids for simulating fluid flow through porous media: A new automatic algorithm

During the past two decades, the lattice Boltzmann (LB) method has been introduced as a class of computational fluid dynamic methods for fluid flow simulations. In this method, instead of solving the Navier Stocks equation, the Boltzmann equation is solved to simulate the flow of a fluid. This method was originally developed based on uniform grids. However, in order to model complex geometries such as porous media, it can be very slow in comparison with other techniques such as finite differences and finite elements. To eliminate this limitation, a number of studies have aimed to formulate the lattice Boltzmann on the unstructured grids. This paper deals with simulating fluid flow through a synthetic porous medium using the LB method and on the quadtree grid structure. To this end, the LB method was used on nonuniform grids coupled with a technique for image reconstruction which resulted in the quadtree grids for simulation of fluid flow through porous media. Accuracy and efficiency of this algorithm is compared against the conventional LB method based on uniform grids. While the decrease in computational time in the proposed LB method on nonuniform grids is found to be significant regarding the size of the initial and reconstructed images, the same level of accuracy is obtained when compared with the conventional LB method on uniform grids.     

Cross-diffractive optical elements for wide angle geometric camera calibration

Diffractive optical elements (DOEs) can generate multiple two-dimensional (2D) diffraction grids that can be used to calibrate cameras for photogrammetry. However, several factors limit the accuracy and the functionality of this technique. One of the most important is the DOE fabrication itself. A large DOE with wide 2D fan-out grids is very difficult and costly to develop. Consequently, the calibration is limited to small aperture cameras and/or limited angles. To overcome these problems, we present a low cost solution. We propose to use two large, commercially available, crossed phase DOEs that generate 15×15 equally spaced dots. As the DOEs are not perfect, the unwanted secondary diffractive orders are used as calibration targets to expand the calibration field of view. We show that the use of the primary and secondary diffractive orders provides a valuable calibration tool for wide angle aerial cameras.     

多块对接网格技术在电磁场散射问题中的应用

采用多块对接网格技术和时域有限体积法(FVTD)研究了典型目标和多体的电磁场散射问题.控制方程采用三维一般曲线坐标系下的时变麦克斯韦方程组.时间方向采用四步Runge-Kutta方法,空间离散采用基于通量雅可比矩阵特征结构的通矢量差分分裂,依赖变量采用MUSCL插值.时间方向的计算精度为2阶,空间方向的计算精度可达3阶.典型算例的雷达散射截面(RCS)的计算结果与理论解吻合很好.对于多体问题计算与文献结果相当一致,说明该算法具有对复杂拓扑结构外形(包括多体问题)进行数值模拟的能力.