可压缩湍流大涡模拟中的高精度数值方法研究

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xliang677
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
可压缩湍流大涡模拟(LES)是研究飞行器流动机理及控制的重要手段,在飞行器气动设计及计算中发挥着重要作用。可压缩湍流LES对数值方法要求苛刻,合理控制耗散是该方法成功的关键。本文针对可压缩大涡模拟中的数值耗散控制进行了深入的研究,对面向基础研究的高分辨率计算和工程计算分别提出了不同的控制方案,并在可压缩湍流的直接数值模拟以及大涡模拟上进行了数值实验。具体的研究内容如下,  (1)面向可压缩湍流的高分辨率数值模拟,发展了基于中心格式的,在光滑区域不添加人工粘性的计算框架,并将其写入李新亮研究员开发的opencfd-sc开源软件中。这个计算框架主要适用于相对简单外形湍流场的精细模拟,如槽道、平板边界层、激波边界层干扰等。该类流动的机理研究,要求得到精细的流动结构,对数值粘性的要求比较苛刻,最理想的方法就是在激波以外的区域不添加任何人工粘性。新的计算框架使用三次斜对称分裂对对流项进行处理,利用拉普拉斯分裂对粘性项进行处理,并且使用具有SBP性质的边界格式处理边界附近的导数,在边界处采用特征边界条件,这样就可以保证在可压缩湍流的计算中,即使在光滑区不添加任何人工粘性也能保证计算的稳定性和精度,对于激波的处理,采用Ducros识别器识别并混合WENO格式进行计算,只在极少的区域内使用WENO格式,保证了光滑区的计算品质。  (2)提出了一套分析非线性权和激波识别器在傅里叶空间性质的分析方法,该方法为统计分析方法,能够分析非线性权和激波识别器在不同波数的平均性质以及平均脉动水平,利用这个分析方法可以对非线性权和激波识别器在光滑区的表现作出分析,并可以以此指导构建光滑区性质良好的非线性格式。  (3)提出了一个可以识别当地波数大小的波数识别器。波数识别器根据不同二阶导数差分格式在高低波数的性质差异构造,识别器可以根据局部流场信息判断当地波数大小,为以后构建自适应耗散的差分格式提供支撑。  (4)针对工程计算,利用波数识别器构造了四阶精度自适应耗散的激波捕捉格式MUSCL4-AD,新格式可以根据当地波数的大小自适应添加耗散,保证了低波数的分辨率以及高波数的稳定性,格式采用保单调限制器捕捉激波,亦能应用到含有激波的流动中去,新格式只含有五个模版点,适合于工程流动的计算。  (5)利用波数识别器构造了四阶精度自适应耗散的二阶导数差分格式OCD4,新格式利用波数识别器自适应的优化分辨率,新格式只用五点模板就达到了和谱方法相当的分辨率。
其他文献
学位
近几年分布式电源大量并入电网。一方面,分布式电源具有可再生和无污染的特性,可节省投资,降低电力系统运行的能量损耗,发展前景广阔。另一方面,分布式电源的大量并网也给电网的运行和分析带来了新的问题。传统的研究方法将输电网和配电网独立进行分析和决策。随着分布式电源在配网侧的大量出现,电源配置格局发生变化,输电网和配电网之间相互影响,难以清晰的定界,将两者分开进行研究的传统方法已不再适用,需要从输配电网全
Supercritical CO2 fracturing is considered to be a new method for efficient exploitation of unconventional reservoirs,such as shale gas,coal bed methane,and tig
期刊
本文通过对荣华二采区10
期刊
提高海洋开发能力,建设海洋强国是我国新时期的重大战略部署。随着对海洋的科研、勘探、开发、战略利用由浅海向深海的推进,浮式结构的发展和利用变得越来越重要。波浪和浮式结
学位
该文对单向纤维增强复合材料由纤维或基体破坏而导致的应力重新分布问题,提出了计及基体拉伸刚度效应的一种修正的剪滞模型.文中定量讨论了纤维/基体拉伸刚度比及纤维体积分
本文结合河北省自然科学基金项目“特快速瞬态过电压对变压器的影响”(项目编号503624),重点研究了GIS 中变压器绕组高频电路模型的建立方法。本文主要研究成果如下: 1 为了满足研究VFTO 下变压器绕组电压分布的需要,本文推导了多导体传输线的S 参数表达式。2 分别推导了二端口网络散射参数和多端口网络散射参数表示的绕组各匝电压的传输函数表达式,并利用矢量匹配法对电压传输函数进行了有理函数逼近。