翼型绕流的多级分辨率光滑粒子流体动力学数值模拟研究

摘要

应用考虑流场真实黏性的多级粒子分辨率光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)方法对不同雷诺数下的翼型绕流问题开展了数值模拟和验证。在SPH粒子法框架中实现拉格朗日拟序结构可视化,实现漩涡细节的重现。针对SPH模拟高雷诺数翼型绕流时出现的数值不稳定性,采用张力不稳定性控制技术和粒子位移修正技术加以克服,提高了压力与速度场的计算精度。计算结果表明:SPH方法能够实现翼型绕流问题速度场与压力场的精确计算,并进行良好的受力监测与预报。相对于传统基于欧拉涡量场的漩涡捕捉方法,SPH方法中捕捉的拉格朗日拟序结构也能有效地呈现流场漩涡特征和演化过程,说明SPH方法在模拟考虑真实黏性边界层和漩涡运动的流体动力学问题研究中具有一定的特色。此外,拍动翼型绕流的数值模拟结果还体现了SPH方法在处理带运动边界绕流问题的便利性。