旋转坐标系下高阶间断有限元数值模拟研究

发布时间：2017-11-07 13:15

本文关键词：旋转坐标系下高阶间断有限元数值模拟研究

【摘要】：本文针对旋转非定常流场问题进行了数值模拟。首先基于旋转坐标系方法得到旋转坐标系下的Euler控制方程,然后通过并行高阶间断有限元法(DGM)数值离散求解控制方程,从而得到流场各状态下的高精度数值解。间断有限元法结合了有限元法(FEM)和有限体积法(FVM)的优点,并且易于处理复杂几何外形和复杂边界条件问题,收敛速率较快,易实现自适应和并行计算,因而逐渐成为流体力学领域的热点研究方向。而旋转坐标系方法则在处理流体力学中的旋转绕流问题时有自己较大的优势,可以简化计算复杂度,提高计算效率。本文基于弹性理论生成全弯曲网格,保证了物面真实几何形状的精确表达。采用显式人工粘性项的方法来设计激波捕捉策略。定常计算部分,根据间断有限元法的数据结构特点,基于METIS网格分区技术,设计了非结构网格上的并行高阶间断有限元法并行计算策略。非定常计算部分则是在定常计算的基础上采用相同的网格分区技术,设计并行的四步Runge-Kutta显式时间推进格式,对旋转坐标下的Euler控制方程进行数值求解。首先进行了定常(即旋转角速度为零)数值计算,分别模拟了亚声速来流中对称翼型NACA0012的定常流场和跨声速来流中超临界翼型RAE2822的定常流场。然后在定常数值计算的基础上开展了对NACA0012对称翼型,NACA64a010薄翼型和NLR7301超临界翼型非定常流场的数值模拟。数值模拟结果表明,基于旋转坐标系方法,采用并行高阶间断有限元法处理旋转非定常问题时,高效而具有竞争力,即使在很稀疏的网格上也能够得到高精度的数值解。
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O241.82

【参考文献】

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