预处理方法的研究及其在飞机设计中的应用

摘要

本论文对预处理方法进行了研究,并在此基础上发展了一套具有一定通用性的适合于混合网格的流场求解器。为了验证算法的正确性,论文中对NACA0012翼型和CLARKY小展弦比机翼的流场进行了数值模拟,并与试验结果进行了对比。
　　 在网格生成方面,基于网格生成算法的日臻成熟和网格生成软件功能的不断完善,本文采用商业网格软件Gridgen来生成二维结构化网格和三维非结构混合网格,得到了多种类型的高质量网格,并将它们应用于实际的数值模拟和计算中。
　　 在流场求解方面,本文将预处理方法拓展到非定常可压缩N-S方程求解中,发展了一种能有效模拟三维定常低速流场的数值方法。控制方程以雷诺平均的Navier-Stokes方程为基础,采用了格心格式的有限体积法进行了空间离散,用LU-SGS的隐式格式作时间推进,同时采用当地时间步长和隐式残差光顺等加速收敛措施。为描述湍流流动,采用了Spalart-Allmaras一方程湍流模型。二维算例和三维算例的结果表明,预处理方法将可压缩流的时间推进方法应用到低速不可压缩流动计算中,有效地提高了收敛速度。
　　 最后,以本文发展的流场求解器对不同平面形状的微型飞行器机翼的低速流场进行了数值模拟,并对其气动特性进行了分析。

目录

文摘

英文文摘

图、]表清单

注释表

第一章 绪论

1.1 前言

1.2 不可压流求解方法

1.3 预处理方法

1.4 本文的主要工作

第二章 基于预处理方法的Navier-Stokes方程求解

2.1 控制方程

2.2 预处理矩阵

2.3 空间离散

2.4 隐式时间推进LU-SGS格式

2.5 湍流模型

2.6 加速收敛措施

2.6.1 当地时间步长

2.6.2 隐式残差光顺

2.7 边界条件处理

2.8 小结

第三章 网格技术及可视化显示

3.1 网格生成技术基础

3.2 网格生成软件Gridgen简介

3.2.1 基本思想

3.2.2 Gridgen功能特性

3.3 CFD后处理软件Tecplot简介

3.4 小结

第四章 预处理方法数值模拟的算例验证

4.1 二维算例

4.2 三维算例

4.3 小结

第五章 预处理方法在微型飞行器中的研究与应用

5.1 计算模型

5.2 结果分析

5.3 小结

第六章 工作总结与展望

参考文献

致谢

在学期间研究成果及发表的学术论文