基于非结构运动网格的非定常流动数值模拟

摘要

随着航空航天事业的不断发展，对飞行器性能提出了更高的要求，飞行器外形越来越复杂，飞行状态的范围越来越大，在设计中对气动参数以及流场分析精确性的要求也越来越高。以数值计算为基础的计算流体力学技术具有设计周期短、成本低、通用性好的优点，计算流体力学已成为解决飞行器气动设计问题的重要工具和方法。
　　本文针对非定常流场数值模拟的特点，采用基于非结构运动网格的有限体积法的空间离散方法和隐式双时间的时间离散方法相结合，通过求解Navier-Stokes方程，对二维翼型的非定常流动进行了数值模拟。
　　在非结构网格生成技术方面，本文采用阵面推进法，生成了适用于求解非定常流动的二维非结构网格。在非结构运动网格技术方面，本文采用弹簧近似方法，针对弹簧倔强系数的选取进行了分析，发展了一种适用于非定常气动力计算的、高效的、稳定性很好的非结构运动网格技术。
　　在流场求解技术方面，本文采用格心格式的有限体积法对非定常Navier-Stokes方程进行了空间离散，在时间推进上采用隐式双时间推进方法，湍流计算采用了Realizable kε模型和在近壁面区域采用壁面函数法，流场求解采用基于压力修正的SIMPLE方法。
　　以NACA64A010、NACA0012翼型为例，进行亚音速和跨音速非定常粘性绕流数值模拟，计算结果同实验结果进行比较，吻合良好，表明本文所发展的非结构运动网格可靠性、稳定性较好，并且所采用的SIMPLE方法对于非定常流动的模拟是可行的。

目录

外封

基于非结构运动网格的非定常流动数值模拟

NUMERICAL SIMULATION OF THE UNSTEADY FLOW BASED ON THE NSTRUCTURED DYNAMIC GRID

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的工作

第2章 非结构网格的生成

2.1 阵面推进法的基本思想

2.2 初始网格的生成

2.3 阵面推进

2.4 网格优化和网格质量

2.5 本章小结

第3章 非结构运动网格技术

3.1 动网格守恒方程

3.2 弹簧近似方法

3.3 弹簧倔强系数的选取

3.4 动网格实现步骤

3.5本章小结

第4章 流动数值计算

4.1 非定常流动控制方程

4.2 控制方程离散

4.3 湍流模型

4.4 边界条件

4.5 基于SIMPLE的数值计算方法

4.6 本章小结

第5章 二维非定常流动数值模拟

5.1 谐和振动翼型运动方程

5.2 谐和振动NACA64A010翼型的亚声速非定常气动力

5.3 谐和振动NACA0012翼型的跨声速非定常气动力

5.4 本章小结

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致谢