最小二乘无网格方法及其在近空间解体碎片绕流场模拟应用
发布时间：2021-12-17 15:45
针对航天器再入解体碎片绕流问题,通过分析无网格方法计算原理,推导了基于泰勒级数展开确定点云结构上的空间离散与适用于最小二乘无网格方法的无粘通量求解格式,采用三阶Strong Stability Preserving型Runge-Kutta时间推进与特征基础边界条件数值处理,研究建立了求解二维无粘气体流动的无网格数值方法。通过对典型算例和碎片简化模型等问题进行计算分析,表明设计的无网格方法通量格式能够很好地捕捉Euler方程描述的流场特征,具有较强的收敛适应性与鲁棒性。研究表明建立的最小二乘无网格数值方法具备推广应用到航天器解体碎片绕流模拟的潜在能力。
【文章来源】：载人航天. 2020,26(05)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
点云结构
W j+1/2 L =W i + 1 4 f i - W j+1/2 R =W j - 1 4 f j + f i - =(1-k)minmod[Δ i - ,βΔ i ]+ (1+k)minmod[βΔ i - ,Δ i ] f j + =(1-k)minmod[Δ i + ,βΔ i ]+ (1+k)minmod[βΔ i + ,Δ i ]?????? ??? (10)计算中参数k和β都取1.0,式中差分算子表示见式(11):
采用经典的NACA0012翼型跨声速和超声速绕流流场算例对建立的最小二乘无网格数值方法进行验证。计算域的远场边界距物面大约为20倍弦长,流场离散点基于结构网格生成,共有离散点20 307个,其中固壁上有133个,翼型表面附近区域空间离散点分布如图3所示。分别模拟来流马赫数0.8、迎角1.25°,以及来流马赫数1.2、迎角7°两个状态的跨声速和超声速流动。图4 NACA0012翼型跨声速流场压力分布
【参考文献】：
期刊论文
[1]空间碎片防护问题的物质点无网格法与软件系统[J]. 刘岩,张雄,刘平,廉艳平,马上,宫伟伟,王汉奎. 载人航天. 2015(05)
[2]标模外形化学非平衡流场数值模拟[J]. 李俊红,潘宏禄,程晓丽,沈清. 计算物理. 2015(04)
[3]近空间飞行环境泰氟隆烧蚀流场化学非平衡流数值算法及应用研究[J]. 李海燕,李志辉,罗万清,李明. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2014(02)
[4]底部排气弹三维湍流燃烧的数值模拟[J]. 卓长飞,武晓松,封锋. 固体火箭技术. 2013(06)
[5]一种新的求解对流扩散边值问题的无网格方法(英文)[J]. 童小红,秦新强. 计算力学学报. 2012(05)
[6]三维最小二乘无网格方法精度与误差分析[J]. 马新建,谭俊杰,蔡晓伟,周志超,王芳. 南京理工大学学报. 2012(03)
[7]用于非定常粘性流动计算的无网格算法(英文)[J]. 蒲赛虎,陈红全. Transactions of Nanjing University of Aeronautics & Astronautics. 2012(01)
[8]计算含大位移动边界非定常流动的无网格算法[J]. 周星,许厚谦. 力学与实践. 2010(06)
[9]AUSM+-up格式在无网格算法中的推广[J]. 孙迎丹,王刚,叶正寅. 空气动力学学报. 2005(04)
[10]一种计算非定常二维流动的无网格算法(英文)[J]. 王刚,孙迎丹,叶正寅. Chinese Journal of Aeronautics. 2005(01)
博士论文
[1]CFD中无网格法若干关键技术研究与应用[D]. 蔡晓伟.南京理工大学 2014
[2]最小二乘无网格法的改进及其拓展应用研究[D]. 马新建.南京理工大学 2012
[3]包含运动边界的多体非定常流场数值模拟方法研究[D]. 郭正.中国人民解放军国防科学技术大学 2002
本文编号：3540434
【文章来源】：载人航天. 2020,26(05)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
点云结构
W j+1/2 L =W i + 1 4 f i - W j+1/2 R =W j - 1 4 f j + f i - =(1-k)minmod[Δ i - ,βΔ i ]+ (1+k)minmod[βΔ i - ,Δ i ] f j + =(1-k)minmod[Δ i + ,βΔ i ]+ (1+k)minmod[βΔ i + ,Δ i ]?????? ??? (10)计算中参数k和β都取1.0,式中差分算子表示见式(11):
采用经典的NACA0012翼型跨声速和超声速绕流流场算例对建立的最小二乘无网格数值方法进行验证。计算域的远场边界距物面大约为20倍弦长,流场离散点基于结构网格生成,共有离散点20 307个,其中固壁上有133个,翼型表面附近区域空间离散点分布如图3所示。分别模拟来流马赫数0.8、迎角1.25°,以及来流马赫数1.2、迎角7°两个状态的跨声速和超声速流动。图4 NACA0012翼型跨声速流场压力分布
【参考文献】：
期刊论文
[1]空间碎片防护问题的物质点无网格法与软件系统[J]. 刘岩,张雄,刘平,廉艳平,马上,宫伟伟,王汉奎. 载人航天. 2015(05)
[2]标模外形化学非平衡流场数值模拟[J]. 李俊红,潘宏禄,程晓丽,沈清. 计算物理. 2015(04)
[3]近空间飞行环境泰氟隆烧蚀流场化学非平衡流数值算法及应用研究[J]. 李海燕,李志辉,罗万清,李明. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2014(02)
[4]底部排气弹三维湍流燃烧的数值模拟[J]. 卓长飞,武晓松,封锋. 固体火箭技术. 2013(06)
[5]一种新的求解对流扩散边值问题的无网格方法(英文)[J]. 童小红,秦新强. 计算力学学报. 2012(05)
[6]三维最小二乘无网格方法精度与误差分析[J]. 马新建,谭俊杰,蔡晓伟,周志超,王芳. 南京理工大学学报. 2012(03)
[7]用于非定常粘性流动计算的无网格算法(英文)[J]. 蒲赛虎,陈红全. Transactions of Nanjing University of Aeronautics & Astronautics. 2012(01)
[8]计算含大位移动边界非定常流动的无网格算法[J]. 周星,许厚谦. 力学与实践. 2010(06)
[9]AUSM+-up格式在无网格算法中的推广[J]. 孙迎丹,王刚,叶正寅. 空气动力学学报. 2005(04)
[10]一种计算非定常二维流动的无网格算法(英文)[J]. 王刚,孙迎丹,叶正寅. Chinese Journal of Aeronautics. 2005(01)
博士论文
[1]CFD中无网格法若干关键技术研究与应用[D]. 蔡晓伟.南京理工大学 2014
[2]最小二乘无网格法的改进及其拓展应用研究[D]. 马新建.南京理工大学 2012
[3]包含运动边界的多体非定常流场数值模拟方法研究[D]. 郭正.中国人民解放军国防科学技术大学 2002
本文编号：3540434
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